中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 430074
摘要：地铁隧道工程施工建设中，因地下障碍物和周围环境限制通常采用浅埋暗挖法施工。它的突出优势在于适用于城市松软地层，不影响城市交通，无污染、无噪声，且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。
关键词：地铁隧道；浅埋暗挖法；土方开挖；技术
1、地铁隧道浅埋暗挖施工的简析
浅埋暗挖法是在距离地表较近的地层挖掘地下洞室的施工方法。相较于传统明挖工法来说，采用浅埋暗挖法开展隧道施工，可以保证大部分地上的管线、设备、建筑等的正常秩序，无需过多搬迁设备及管线等，对环境原貌、周边居民生活等影响较小。埋深浅是浅埋隧道的显著特点。地铁隧道施工过程中，难免会引起地层损失，继而引起地面位移，对周边正常秩序产生影响，鉴于此，应适当提高开挖支护、二次衬砌、排水、注浆等工序的技术指标。技术指标的增加带来了更高的施工难度。 浅埋暗挖法是一种基于新奥法施工原理延伸而来的施工工法。它通过使用多种加固技术，如超前小导管及系统锚杆等，来提高围岩稳定性。它能够充分利用围岩自身的承载力来支护开挖后的隧道。隧道初期支护封闭成环后，围岩结构与支护结构形成一套能够有效控制围岩变形的联合支护体系。这套工法在新奥法原理基础上提出了新的信息化量测设计与施工理念，应用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构。这套工法中承担基本荷载的是初期支护，模筑衬砌作为安全储备，前后两次支护共同承担特殊荷载。在实际施工中，严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针，灵活运用这套工法，能够突显出时空效应对防塌的重要作用，加快在软弱地层中的施工速度。
2、浅埋暗挖地铁隧道施工地表沉降分析
一般城市地下浅埋暗挖隧道施工会因其埋深浅，施工导致地层位移并使得地表沉降，这也会导致其工程围岩产生变形，这种现象主要就是因为隧道施工过程中影响了其围岩的稳定性，地层结构也会受到破坏损失，然后剪切破坏过大岩土体再自行固结就会导致地表塌陷和沉降。除此之外，部分工程地层含水量多，施工就会引起孔隙水压力过大，导致其周围土地变形，地层排水固结引起地表沉降，当然地层发生位移变化也会引起地表结构沉降。因此浅埋暗挖隧道施工过程中不管采取何种施工工艺和操作方法都难能避免地表沉降、移动和变形。虽然影响地表变形和沉降因素众多，然而其沉降变形大小却与施工方法、支护结构、埋深以及断面范围尺寸密切相关，同时也与自身水文地质状况有关。因此，在相关工程施工过程中就要妥善采取科学的开挖、支护、注浆、衬砌、排水施工，结合施工实际状况采取有效施工技术措施，这样才能够有效控制预防地表塌陷事故。
3、地铁隧道土方开挖浅埋暗挖地表沉陷的预防措施
（1）科学截排工程地表水 一般浅埋暗挖隧道施工工程地势都较低，尤其是隧道浅埋段地表更是汇水集中地，再加上围岩破碎地表水渗透的加剧，工程施工期间就会淤积大量水，因此就要填充夯实其工程地表缝隙，并做好方向对外的排水坡和沟渠，这样就能够有效使得地表水排出去，能够防止地表水影响隧道施工，还能够避免地表水渗入影响并软化隧道围岩。 （2）设置格栅钢架支撑结构，采用核心土进行掏槽开挖 一般可采用短台阶隧道开挖方法，并做好其超前支护结构，然后就可以借助小型挖掘机沿着规定台阶来开挖轮廓线，预留核心土实施掏槽开挖施工。该施工环节必须要严控台阶高度，并对欠挖部分进行人工修整，完毕后立即喷砼封闭，要死的其喷砼厚度符合设计标准和要求。掏槽开挖好后就可以科学架设格栅钢架支撑，确定格栅间距并借助角钢、槽钢、螺栓等零部件连接使得其形成整体，最后焊接其格栅与小导管尾部，为提高格栅钢架强支撑性和稳定性，还要在其拱脚部位增设锁脚锚杆和喷砼，综合提高其稳定性和可靠性。 （3）超前支护施工 一般地下工程在其浅埋暗挖地段普遍采用双层超前小导管，将水泥浆液注入到其导管中，隧道内土体就能够在高压力浆液挤压下，与其土体压裂区不断相互渗透融合，最后形成浆脉网络，最后凝固后就会硬塑黏土，能够约束土体，使得其周围嗣岩结构更稳定，强度更高，更抗渗。
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4、工程概况
某工程采用暗挖隧道的方式来下穿另一地下建筑，下穿隧道区段长度约93m，地下建筑与隧道之间的夹角为90°，隧道顶部覆盖层厚1.6～2.0m。隧道断面净高约6.8m，净宽约6.4m。该隧道属超浅埋隧道，其衬砌结构为复合式。该地段采用φ127长大管棚、φ108帷幕φ42小导管超前注浆的方式来加固超前地层，初期支护采用格栅钢架和C25网喷混凝土，二次衬砌为抗渗等级为P10的C45模筑钢筋混凝土。
4.1管棚施工 （1）管棚制作 管棚φ127×6mm热轧无缝钢管采用车床加工螺纹母扣，123mm长φ121×6mm无缝钢管加工公扣为内套接管，与钢管管棚进行连接，，根据现场操作环境，将管棚加工为4～6米每根，采用内套管丝扣连接，扣长60mm，施工时将连接好的丝扣焊接。为了错开钢管搭接，大管棚前端第一根可以采用两种规格，单号第一根打设4m钢管，双号第一根打设6m钢管，其它钢管一个规格，长度为6m。 （2）钻进工艺流程 钻具安装→首管定位→钻具组装开孔→泥浆护壁→钻进→回位加管→钻进→终孔 钻孔顺序由下而上进行施工，隔孔施工，采用导向一次性成孔。第一、二号孔作为试验孔，通过施工试验孔来验证钻孔角度、钻速、偏差纠正等设计参数，确定适用于本地质条件情况下的施工参数。
4.2管棚注浆 （1）超前注浆浆液采用超细水泥浆，水灰比W:C=0.8:1.0，注浆压力1.0～2.0Mpa，浆液配合比和注浆压力根据现场试验调整。 （2）管棚按设计角度施工合格后，端口焊接法兰盘和连接注浆管。依据地质资料及超前地质预报揭示，该地层富水量较大，为防止地下水流失，管棚每打设完成一根后，即进行管棚注浆。 （3）注浆工艺流程：浆液搅拌→储浆池→注浆泵→注浆管→注浆接头→管棚管→钻头出水管→管外环状间歇→出浆口冒浓浆→注浆终止
4.3帷幕及小导管 （1）帷幕注浆 帷幕注浆为全断面同一里程同步注浆，每一断面注浆范围为隧道开挖线以外3.0m，注浆扩散半径为1.5m，注浆段长度为15m，一个注浆段完成后留3m不开挖作为下一注浆段的止浆岩盘。 每循环超前预注浆共设置50个注浆孔，孔深15米。注浆孔开孔直径φ130，终孔直径φ108。初始掌子面使用厚度0.2m标号C25的喷射砼作为止浆墙，注浆前在止浆墙或止浆盘内埋φ100焊接钢管作为孔口管，孔口管长2.2m，孔口外露20cm。在管上安装压力表，以此量测地下水压力值，确定各种注浆参数。 注浆方式分为全孔一次压入式注浆、分段前进式注浆及后退式注浆。当钻孔过程中裂隙不发育、水量小时，就一钻到底，全孔一次压入式注浆；在钻孔过程中裂隙发育、岩体很破碎且钻孔涌水量较大或者出现涌泥、易出现塌孔时，立即停止钻孔，采取分段前进式注浆，注一段钻一段的，注浆分段长度可按实际情况确定，一般≤5m，直至终孔。后退试注浆：当岩石裂隙不够发育、钻孔涌水量较小时，可采取分段后退试注浆方式（如成孔困难可采用下入护壁套管），钻孔一次直至设计深度，按3～5m分段长度下入止浆塞，且自内向外逐段进行注浆。 （2）超前小导管注浆 全断面设置超前小导管并注浆，每根长4米，环纵向间距0.4×1m。从拱部格栅中穿过，排小导管仰角及外插角10°～15°。布设范围全断面，前后两次小导管搭接长度不小于1.0m。 小导管采用φ42无缝焊管加工而成，小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻φ8mm注浆孔，呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距15cm，尾部1.0m范围内不钻孔防止漏浆，末端焊φ8环形加劲箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。
5、结束语
浅埋暗挖法作为喷锚暗挖法隧道施工的一种，与新奥法相比，未考虑利用围岩的自承能力，更强调地层的预支护和预加固，适合于城市地区隧道埋深小、松散土质围岩条件下、通过控制地表沉降来建造地铁隧道。
参考文献： [1]李海成 . 浅埋暗挖法在大跨隧道中的应用探讨 [J]. 国防交通工程与技术，2014（16）:227-229. [2]陶威 . 浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的应用 [J]. 中国新技术新产品，2014（15）:49-51.
论文作者:姚鹏
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/6
标签：隧道论文; 注浆论文; 导管论文; 围岩论文; 地表论文; 地层论文; 超前论文; 《基层建设》2016年第33期论文;