城市地鐵區間隧道暗挖施工技術分析

摘要：以城市地鐵區間隧道暗挖技術作為切入點，對地鐵區間隧道暗挖施工工法與施工難點進行簡要敘述，并詳細闡述地鐵區間隧道暗挖施工技術操作要點，圍繞施工期間常見問題提出技術應用對策，旨在完善區間隧道暗挖施工技術體系，指導隧道暗挖作業順利開展，從而為城市地鐵工程建設質量提供技術保障。

關鍵詞：城市地鐵工程；區間隧道；暗挖施工

0" "引言

近年來，為緩解城市交通矛盾，帶動城市經濟發展，我國陸續修建多條城市地鐵路線，并以暗挖法作為地鐵隧道施工方式，以此來減小施工活動對沿線城市居民日常生活造成的干擾。

雖然暗挖施工技術較為成熟，但受到工序、地質條件等因素的影響，施工過程需強化質量控制。為此，在地鐵區間隧道暗挖施工期間，要重視各道工序的嚴格控制，保證施工質量與作業安全。

1" "城市地鐵區間隧道暗挖施工概述

1.1" " 施工工法

現階段，隧道暗挖施工技術主要分為全斷面法、臺階法、CRD法、中洞法與雙側壁導坑法等多項施工技術，各項技術的掘進方式有所不同，需要根據城市地鐵工程的地層條件、地面沉降要求、構筑物高度等因素加以選擇。例如臺階法是采取預留核心土方法來施作A型標準斷面，按照錯開開挖順序挖設臺階。施工人員需提前對拱部進行導管注漿加固處理，然后開挖表土、搭建初期支護結構和開挖核心土，核心土開挖完畢后向下挖設臺階，并同步施作初期支護，澆筑混凝土保護層與砌筑仰拱襯砌結構，最終再施作邊墻和砌筑拱部二次襯砌結構。

CRD法是把地鐵隧道劃分為若干洞室開展開挖作業，提前在拱頂部位進行導管注漿加固處理，完畢后開挖斷面左上臺階，設置鎖腳錨桿等裝置作為初支結構。隨后，重復上述操作，開挖左下側臺階與搭設支護結構。左側開挖完畢后重復開展導管注漿加固、右上臺階開挖與初支、右下臺階開挖與初支作業。

待開挖作業結束后，拆除部分臨時支護結構，砌筑隧道仰拱結構與回填底板。完畢后拆除剩余全部臨時支護結構，砌筑拱頂部位和邊墻二次襯砌結構，即可完成隧道暗挖作業[1]。

1.2" " 施工難點

在城市地鐵工程區間隧道暗挖施工期間，主要面臨著工法轉換頻繁、分布地裂縫等施工難題，其對施工水準與作業精度提出了嚴格要求。城市地鐵線路長度較長，隧道暗挖期間經過多個斷面，在各處斷面中應用的工藝有所不同，涉及到工法轉換問題，如臺階法轉換為CRD法、雙側壁導坑法轉換為中洞法等。如果沒有掌握正確的工法轉換方法，將會影響到作業質量，嚴重時造成開洞處圍巖擾動的后果。

工程現場普遍分布隱伏型地裂縫，在隧道開挖和地鐵后續運營期間，受到施工擾動、地殼活動等因素影響，有可能出現地裂縫擴展情況，最終對隧道結構狀態、上方地面建筑物質量造成影響[2]。

部分城市地鐵工程選擇在隧道中挖設瘦高型活塞風道，將風道開挖時間設定在正線隧道施工完工后。在風道開挖環節，要求施工人員對正線隧道結構進行破除處理，破除后會在一定程度上改變隧道結構受力情況，嚴重時甚至引發隧道結構變形。

2" " 城市地鐵區間隧道暗挖施工技術要點

2.1" " 地層預加固與預支護

在地鐵區間隧道暗挖期間，部分工程現場分布著濕陷性黃土、砂層透鏡體、飽和性黃土等不良地質問題。此類地層的自穩定性較差，如果直接開展隧道開挖作業，在施工擾動情況下，易引發地層過度沉降、不均勻沉陷、拱墻局部地層坍塌等現象。

因此，施工單位需要提前開展巖土勘察工作，切實掌握隧道沿線地層構造與條件，合理選擇地層預加固方法與預支護形式。

2.1.1" "小導管超前注漿

在小導管超前注漿環節，施工人員在隧道開挖前，對掌子面周邊5m范圍內坑道噴射混凝土層進行封閉，準備水泥漿或水泥砂漿等材料作為漿液。隨后，在掌子面附近圍巖結構挖設孔洞，孔內放入鋼管作為導管，根據圍巖級別來選擇導管布置方式。可在IV級圍巖結構中單排布置導管，在V級圍巖結構中雙排布置導管，并對導管打入深度、外露長度進行調整。然后在導管與周邊圍巖縫隙處嵌填塑膠泥材料，進行封閉處理。

在導管內壓力注入漿料，開展注漿作業。期間嚴格控制注漿速度、注漿壓力值與總體注漿量，一般情況下把注漿壓力控制在0.5～1.0MPa區間，待各管漿液擴散至周邊50～100cm范圍內后，即可停止注漿作業。采取聲波監測法等方法來檢查注漿效果是否達標。在現場密集分布地裂縫、隧道局部多處坍塌的特殊情況下，可以采取全斷面注漿等方法來取代小導管超前注漿法[3]。

2.1.2" "管棚超前支護

在管棚超前支護環節，施工人員在開挖工作面上半斷面周邊區域，按順序一次打入多根厚壁鋼管，在鋼管內澆筑混凝土。也可選擇在鋼管內放置適當規格鋼筋籠，并澆筑水泥漿。待混凝土或水泥漿凝結固化后，即完成管棚支護作業。

此項方法適用于淺埋地鐵隧道或沿途地層分布斷裂破碎帶的地鐵隧道。一般情況下，要求施工單位提前準備80mm×180mm管徑、10～30mm壁厚的鋼管作為支護材料。

2.2" " 土方開挖

檢查土層預加固與預支護情況達到預期，確定作業面保持穩定狀態后，再開展土方開挖作業。根據地質條件和隧道斷面情況，來選擇開挖方法。一般情況下，采取短臺階法開挖土方即可。施工人員在現場保留部分核心土，將其劃分為上下兩部分開展開挖作業，并把核心土預留位置設定在上臺階中心部位。

在土方開挖至下臺階底部設計標高后，立即開展初期支護作業。遵循同步開挖支護原則，重復上述操作，完成各段土方開挖與初期支護作業，將各段封閉成環。根據現場地質條件與地下設施分布情況，對施工技術方案進行必要調整，例如在現場地層土質較差，或土方開挖范圍內分布路口管線的情況下，采取加快鋼拱架封閉速度等技術措施，來保證作業安全。

2.3" " 初期支護

待土方開挖至一定程度后搭設初期支護結構，以此來控制地表沉降量，減少地層擾動。在選擇初期支護形式時，根據土方開挖工法、地質條件和支護要求來確定，常見支護形式包括鋼拱錨噴支護、鋼格柵拱架與型鋼支撐。

在采取鋼拱錨噴支護形式時，待土體開挖面成型后，施工人員清理現場灰塵雜物，在指定位置搭設鋼拱架。檢查鋼拱架位置和間距是否達標，把相鄰鋼拱架間距控制在0.5m左右，確定無誤后使用鋼筋，對各處鋼拱架進行縱向連接。將鋼筋環向間距控制在1m左右，在鋼拱架上固定掛設鋼筋網片，對鋼拱架和鋼拉桿進行綁扎處理。

采取分段方式在鋼筋網片上噴射混凝土，施工人員按需調整噴頭角度與距離，保持噴頭和受噴面相互垂直且二者間距在1.0m以上。在0.12～0.15MPa壓力下，向受噴面上均勻噴射混凝土，先后分多層完成噴射作業。混凝土層厚度視受噴面位置而定，側壁混凝土層厚度需控制在60～100mm內，拱頂部位混凝土層厚度需控制在50～60mm內[4]。待混凝土噴射完畢后，將表面抹壓平整，處理結團部位。按要求對混凝土進行養護，直至混凝土硬化成型，即可完成初期支護作業。

2.4" " 二次襯砌

在二次襯砌環節，要求施工單位合理選擇作業時機。同時滿足初期支護結構封閉、隧道結構保持穩定狀態條件后，方可開展二次襯砌作業。當存在支護失穩等異常狀況時，立即采取支護加固等處理措施。施工人員按照施工方案內容來明確模板形式，在隧道襯砌作業面上搭設模板。使用海綿膠條等材料對模板縫隙進行拼縫處理，重點檢查模板壁面狀態、模板位置與垂直度，調整偏位傾斜的模板。鏟除模板壁面上的突起物，修補凹陷破損部位，處理完畢后在壁面上均勻涂刷脫模劑。

待模板支設完畢后，施工人員在模板內部綁扎內外層鋼筋、勾筋和環向定位鋼筋，提前按照施工圖紙在現場布放放進位置線。設置若干環向定位鋼筋以控制鋼筋數量，設置勾筋以控制內外層鋼筋排距，并在綁扎完畢后對鋼筋綁扎質量進行全面檢查。重點檢查鋼筋數量、位置、規格，以及是否存在鋼筋移位與偏斜等問題。

施工人員在模板內澆筑混凝土，在襯砌結構幾何尺寸較大情況下采取分層澆筑方式，同步開展澆筑與振搗作業。在初凝前后進行二次振搗與抹面處理，放置一段時間進行養護成型。在試塊強度達標后拆除模板，檢查襯砌結構觀感質量與尺寸是否達標，對破損部位進行修補。

3" " 城市地鐵區間隧道暗挖施工控制策略

3.1" " 超挖與欠挖控制

超挖與欠挖是較為常見的施工問題，其形成原因包括采取單一機械開挖方式、閉合測量工作開展不到位、隨意調整已驗收格柵等。此類問題的出現，不但會增加工程造價成本，還有可能對圍巖結構穩定性、襯砌厚度、隧道結構性能造成影響，存在安全隱患。

對此，要求施工人員搭配采取機械開挖+人工開挖方式完成土方開挖作業，提前參照施工圖紙在現場標記開挖點與邊線，嚴格控制土方開挖位置、范圍與深度，在開挖期間重復開展多次復核作業，根據測量結果來修正開挖位置。

待土方底部開挖至設計標高上方0.2m處時，由機械開挖方式切換為人工開挖，到達設計標高后停止開挖作業，對坑底平整度、標高進行測量，對欠挖部位進行人工補挖處理，對超挖部位使用填料或原狀土進行回填夯實處理，并采取人工手段來修整邊緣部位。同時，在土方開挖期間，做好現場監督工作，及時糾正隨意調整格柵、機械過度開挖等不規范操作行為。

3.2" " 初支鋼格柵連接控制

當現場開挖大斷面與采取鋼格柵支護形式時，對連接格柵施工精度有著嚴格要求，如果部分格柵錯位，會改變相鄰格柵間隔距離。隨著施工進度的推進，格柵安裝誤差持續累計，最后一榀格柵會出現偏差超標、軸線明顯偏位等問題，導致無法按照計劃將鋼螺栓安裝就位。

針對這一問題，要求施工人員在搭建鋼格柵支護結構時，重復多次對每榀格柵的位置與間距進行測量，把各項參數的偏差值控制在允許范圍內。同時，在地鐵區間隧道前后導洞開挖時間不一致的情況下，在后續導洞開挖前，對已安裝各榀格柵的位置和相鄰間距進行全面檢查，對過度偏位的格柵進行糾偏調整[5]。

3.3" " 監控測量

受到施工擾動與地質活動等多方面因素影響，隧道暗挖會引發一定程度的支護變形、地層沉降、地表下沉現象，從而對隧道周邊建筑物基礎結構造成影響。如果變形沉降程度超標，會引發一系列安全。為保證作業安全，及時發現各類施工問題，施工單位應在隧道暗挖期間同步開展監控測量工作，監測項目包括地表沉降、拱頂沉降、建筑物沉降、裂縫觀察等。以地表沉降監測項目為例，現場布設若干監測點，分別把報警值與最大限值設定為24mm與30mm。

3.4" " 工法轉換控制

考慮到在城市地鐵區間隧道暗挖施工期分布若干斷面，各處斷面的工藝做法有所不同，為保證相鄰斷面平穩過過渡，施工單位必須根據工程實際情況，明確掌握各類工法的轉換控制方法。

例如，在隧道暗挖期間由臺階法轉換至CRD法時，把兩項工法所處斷面設定為A斷面與B斷面。在B斷面面積略大于A斷面面積的情況下，可采取漸變和突變兩種斷面轉換形式。漸變轉換適用于小斷面向大斷面施工，在A斷面施工到最后3～4m時，施工人員采取逐步漸變方式來切換工藝，使其順利過度到B斷面中。而突變轉換適用于大斷面到小斷面施工，施工人員在B斷面中額外設置堵頭墻，通過堵頭墻來分隔相鄰斷面，進入到A斷面運用臺階法開挖土方。

4" " 結語

綜上所述，在現代城市地鐵工程中，區間隧道暗挖施工技術占據著十分重要的地位，其應用合理與否直接關乎到工程建設質量與地鐵的運營安全。

施工單位理應提高對區間隧道暗挖施工技術的重視程度，根據實際工程情況來選擇隧道暗挖工法，嚴格把控各個環節作業質量，落實超挖欠挖控制、初支鋼格柵連接控制、監控測量、功法轉換控制等技術策略，推動隧道暗挖施工水平不斷提高。

參考文獻

[1] 王劍平.地鐵區間隧道暗挖施工技術探析[J].科技創新與應用，2020（24）：141-142.

[2] 盧棟.地鐵區間隧道暗挖施工技術[J].建材與裝飾，2020（12）：269-270.

[3] 譙恒.城市地鐵區間隧道暗挖施工[J].建筑，2019（4）：75-76.

[4] 張旭. 復雜工程條件下黃土地鐵區間隧道暗挖施工關鍵技術研究[D].石家莊鐵道大學，2021.

[5] 農興中，翟利華，王一兆，等.富水礫砂巖溶地層地鐵區間隧道暗挖施工技術研究[J].施工技術，2019，48（5）：110-114.