作者单位：新乡职业技术学院 河南 新乡 453000
摘 要：针对北京地铁浅埋暗挖施工中出现的问题，采用配套技术辅助工法，稳定地层的主要手段是用注浆加固隧道周边地层，用管棚加固隧道拱部地层。因此，本文将针对浅埋暗挖法施工中常用的配套技术，提出具体措施。
关键词：配套技术；地下水处理方法；辅助工法
1. 北京地铁浅埋暗挖施工中出现的问题
北京地处第四纪冲、洪积扇的中上部,地层由粘性土、粉土、砂类土、碎石类土交互沉积而成,土质松散,成拱条件差；而且地下水水位高，渗透性强（一般采取降水措施,但仍有残留水）；加上大部分线路处于交通繁忙地段，车辆行驶过程中产生强烈震动，使浅埋隧道周边土体更加松弛，开挖过程中极易坍塌。支护结构采用初期支护加二次模筑混凝土支护的复合式衬砌结构形式，初期支护由钢格栅喷射混凝土组成。根据设计理论计算及工程实践总结，支护结构比较可靠，一般不会坍塌，坍塌多为开挖面的围岩失稳。一般引起坍塌的原因或因素有:
（1）地层预加固效果不佳
（2）开挖面暴露时间长
（3）受地面震动影响
（4）降水后地层残留水的影响
（5）雨、污水管渗漏
（6）下穿河、湖或近距河湖暗挖
（7）降雨后渗漏
（8）马头门及断面变换处
2.1 辅助工法的主要目的
稳定地层的主要手段是用注浆加固隧道周边地层，用管棚加固隧道拱部地层。要根据地质和施工的具体情况确定注浆的范围、压力和材料，达到改善地层的物理力学参数(E、C、φ、μ)，提高地层的自稳能力。稳定开挖工作面方法很多，优先选择次序为正台阶环形开挖留核心土、锚杆超前支护、小导管超前支护、小导管注浆超前支护、浅孔（4～6 m）周边预注浆超前支护、长导管注浆超前支护、全断面深孔注浆封闭工作面、初次支护背后充填注浆及周边2～3 m径向单液水泥注浆等。常用的辅助方法主要有降水和地层加固两种形式。
2.1.1 地层加固的方法
（1）环形开挖留核心土；
（2）喷射混凝土封闭开挖工作面；
（3）超前锚杆或超前小导管支护；
（4）超前小导管周边注浆加固地层；
（5）设置临时仰拱；
（6）深孔围岩加固劈裂预注浆或堵水固结预注浆加固地层；
（7）长管棚超前支护加固地层；
（8）冻结法固结地层；
（9）水平旋喷法超前支护；
（10）地面加固地层；
（11）洞内、洞外降水法；
（12）洞内施工水平降排水法；
2.1.2 其他常用辅助方法
（1）新型结构复合式衬砌防水。在初期喷锚支护与二次衬砌模筑混凝土之间，铺设一层柔性的防水材料，例如LDPE、PVC、EVA、ECB等，只要施工工艺和管理工作到位，可以做到不渗不漏。
（2）降水技术。这一重要的配套技术，施作简单、效果好，特别是井点降水方法技术简单。如地铁永安里车站建设时，用井点降水获得较大成功。所有降水方法都要考虑好地表和建筑物的沉降及对水资源保护问题。
（3）注浆加固技术。地层的注浆工艺和浆液配比要因地制宜。如在粉细砂地层中，改压注水泥砂浆为改性水玻璃注浆，起到了快速凝固的更好效果。
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(4)冷冻法施工技术 该项技术在地铁“复-八线”大北窑—热电厂区间松散流体地层中应用，取得较好效果，但造价昂贵。
(5)半断面插板盾构技术。“复-八线”建国门站试用，为北京地铁建设全面使用盾构技术取得了一定经验。
(6)通用小型机械设备。不求更先进但求配套，起到了“快、小、灵”的作用。如拱部开挖配皮带运输、下部开挖试用单臂掘进机、二次衬砌利用泵送混凝土至模板台车、洞内运输采用电瓶车带动梭式矿车(8m3)等，都是普通设备，只要安排组织好，可节省大量人力，提高工作效果，区间隧道可月掘进100m以上。
2.1.3 地下水处理方法
北京地区地质主要为第四纪冲洪积地层,常用处理地下水的方法为管井降水,井距 8 m 左右。在建筑物集中地带打不了管井时采用辐射井,一般300 mm,长度 ≤50～70 m ,在不同透水层中打设。由于冲洪积地层往往不是一个很好的连续体,伴有透镜体存在,即粘土层中夹有砂层或砂层中夹有粘土等,管井、平井降水很难全部疏干,地层中存在残留水。对残留水的处理措施:
①在地层含水层中打水平井排水管,将地层中残留水集中引出来。随着工作面前进,逐步封闭水平管。打水平管时注意要略有一定的上台角,管中用棉砂截砂,管端用 PVC 管集中引流；
②根据地层情况,可先做下半部导洞,打垂直引水管；
③注浆止水,根据不同地层采用不同浆液,如改性水玻璃或水泥加水玻璃浆液等,必要时采用长导管注浆,搭接长度不小于2 m；
④根据地层情况,适当调整格栅节点,调整格栅节点要与排水管统一考虑,有人主张调到透水层上部，有的建议做到下部,我们认为调到下部较好；
⑤增加锁脚锚杆,必要时用锚管加注浆；
⑥增加临时仰拱；
⑦在管井中间加渗井(复八线基本采用此办法)。
2.2 辅助工法运用的注意点
2.2.1 小导管超前支护
地铁小导管一般间距每米 3 根 ,并注浆加固地层 ,小导管与浆液共同起棚护作用 ,防止开挖时拱顶塌方。值得注意的地方:
a. 在卵石地层 ,特别是砂率较低时 ,对于 32mm、长 3～3. 5 m 小导管不好打 ,易劈裂。一般要打 25 mm、长 2. 5 m 左右的钢管 ,可两步一打。也有的采用长 1. 75 m 的一步一打 ,搭接 1 m。这在北京西部地区常用 ,南水北调进西四环暗挖段都是这样做的;
b. 对较好的粘性土层,采用开挖镐刨,小导管打入较困难，只要能够使开挖面稳定，可不必强求打小导管；
c. 小导管仰角不宜过大 ,一般控制在 15°以内。
2.2.2 管棚支护
一般开挖洞门或结构受力转换、大断面或通过重要管线等地方 ,设计普遍采用管棚方案。常用管棚为 108mm～159mm ,崇文门站采用600mm，也有采用更大的管棚。管棚施工有以下几点值得注意:
（1）管棚直径不是越大越好 ,从施工角度看 108mm～159 mm 较合理。
（2）管棚施工过程中沉降控制。目前管棚施工有两种办法:一是常规钻孔，长度在20m左右，这种管棚施工一般为带水作业，施工期间，由于水土流失，钻孔孔径较管棚大，单根管棚施工后注浆，这样会引起地层沉降4～5mm，且长距离施工要做分段管棚工作室；常规施工要尽量控制带水作业引起的水土流失，尤其在粉细砂层中，必要时可用泥浆或水泥浆液，使其带有一定的护壁作用。
2.2.3 水平旋喷法
采用向上、向外墙角，进行水平旋喷加固土体，一般土柱直径为30mm，相互咬合搭接，形成整体壳体，开挖时起到棚护作用。目前一般旋喷长度为20 m左右，开挖18m，留2 m 搭接。旋喷压力为不小于20 MPa ，覆土较薄时要减压，且适当缩小间距。旋喷浆液主要为水泥浆，形成柱体强度 >10 MPa。目前采用旋喷加固土体主要问题是浆液流失较大，另外长距离水平旋喷方向性偏差。水平旋喷施工期间会有较大沉降，有时可超过10mm，但开挖时沉降较小，初支背后压浆亦少，对于个别点棚护不好时，可补打小导管注浆处理。
参考文献
[1] 关宝树，国兆林.隧道及地下工程[M].成都:西南交通大学出版社.2000
[3] 《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）.
论文作者:夏玉杰1史靓辰2
论文发表刊物:《基层建设》2015年29期
论文发表时间:2016/8/26
标签：地层论文; 导管论文; 注浆论文; 超前论文; 浆液论文; 隧道论文; 管井论文; 《基层建设》2015年29期论文;