探讨浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的应用

时间：2024-05-04

朱雯蕾 / 中交铁道设计研究总院有限公司

探讨浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的应用

朱雯蕾 / 中交铁道设计研究总院有限公司

本文首先说明了浅埋暗挖法的基本原理，然后结合具体工程案例详细阐述了浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的应用。

浅埋暗挖；地铁隧道；小导管；开挖；支护

一、浅埋暗挖法的基本原理

在隧道施工中运用浅埋暗挖法，能够很好地加固围岩，提高围岩的承载能力。同时，在隧道开挖工程完成之后，必须做好围岩的支护工作，使围岩封闭成固定的圆环状态，从而形成完整的联合支护体系，这样能够防止围岩荷载过大出现变形的情况。在隧道施工中运用浅埋暗挖法，需要进行复合式衬砌。隧道施工复合式衬砌主要是在围岩的内外两层进行衬砌施工，当隧道开挖施工完成之后，需要运用锚喷以及混凝喷射钢筋笼的方式，加固钢筋笼。当初期支护稳定之后，可以在隧道内层进行二次衬砌，在内层二次衬砌中一般采用模筑混凝土施工的方式，并且在两层的衬砌的中间设置一层防水层，起到有效防水的作用。同时，无水地层中，也可以在初次支护完成之后，利用聚合物水泥砂浆来填筑防水层，提高隧道结构的稳定性。

二、工程概况

某城市地铁4号线全长41km（双线），其中地下线长16.7km，高架线长21.7km，地面线（含过渡段）长2.6km。其中某出入线原设计采用明挖顺筑法施工，基坑开挖深度约16.3～20.5m，支护工程安全等级为一级，围护结构采用φ1000@900的套管咬合桩，桩顶对应设置1m×1m或1.4m×1m冠梁，基坑内支撑采用Q235钢的φ609mm、壁厚t＝12mm或16mm的钢管支撑，竖向设置3或4道钢管支撑和一道倒换撑。但该路段地下管线密集，为确保基坑上方管线的正常使用及工程施工的顺利进行，经组织相关单位的技术专家反复研究论证，决定将管线密集部位和下穿高压电缆隧道部位由原设计的明挖法改为暗挖法施工。

三、浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的应用

（一）小导管超前加固

在隧道施工中应用浅埋暗挖法，首先需要利用小导管进行超前加固。选择应用的小导管直径控制在 32 mm，长度为 2.25 cm，并且需要把小导管的前端处理成锥形，这样才能让锥形小导管更好地进入地层。在通常情况下，注浆管之间的距离控制在 30 cm，钻孔的外倾向角为 5° ～8°。在小导管前端的 1.8 m 位置需要呈现梅花状钻孔，这些钻孔之间的距离为15 cm 左右，钻孔的直径为8 mm。通过运用风镐把小导管灌入土层中，小导管灌注使用的浆液成分主要为水玻璃浆液，在注浆时必须充分考虑土体条件，根据土体情况调配浆液凝胶速率以及胶液强度，这样才能达到支护的作用。浆液的配制需要在施工现场使用时调配，调配完成之后及时应用，不能在中途停放。在浆液注射时的压力为 0.3 Pa 左右，一般使用牛角注浆器来注射浆液。注浆管每次只能注射100 mL ～150 mL。在实际施工过程中，在隧道开挖的两个循环过程中需要进行注浆操作。当土层中含有地下水时，必须每个循环注射一次浆液。

（二）开挖方法的应用

在大断面的城市进行浅埋隧道工程项目建设，可以应用中隔墙施工方式。城市地铁车站与地下停车场工程项目建设中，会应用侧洞施工或柱洞施工方式，从而满足多跨隧道工程项目建设的要求。浅埋隧道的断面尺寸如果超过了相应标准，那么则不能应用全断面施工方式。施工过程中需要尽可能的降低对周围岩层稳定性的影响，应用掘进设备辅助施工。在利用爆破开挖施工技术时，要应用短进尺、弱爆破，并加强爆破振动的控制，将爆破进尺控制在一米范围内。

（三）制作和安装钢筋格栅

在运用浅埋暗挖法进行隧道施工中，钢筋网栅的质量影响着隧道工程整体质量。首先把钢筋原料制作成相应的设计形状，然后按照设计图纸的相关规范把钢筋原料进行焊接，使其形成钢筋格栅骨架，在每一段钢筋骨架之间需要运用角钢螺栓连接固定起来，当钢筋格栅拼装合格之后，才能运送到施工现场，使其组装成工程所需的格栅结构。在制作和安装钢筋格栅时，必须遵循这样几点质量准则：

1.必须确保下料尺寸精确无误，钢筋弯制之后使弧形保持圆顺；

2.在焊接钢筋格栅时，必须严格按照设计图纸的规范进行焊接施工，避免格栅焊接位置出现裂缝和夹渣的现象，焊接位置需要紧密无缝，在焊接完成之后需要把焊渣清除；

3.在连接钢筋板孔眼时，需要确保连接位置准确，使螺栓可以上紧板眼；

4.在实验拼装钢筋格栅时，必须确保钢筋格栅平整，不能出现扭曲的情况；

5.在安装钢筋格栅时，需要沿着隧道轴线垂直的平面架设钢筋格栅，轴线垂直的线路误差不能超过 30 mm，垂直度也要控制在较小的范围内；

6.在钢架格栅安装完成之后，需要把纵向连接筋和前一榀格栅之间焊接起来，并且布置网片，使钢筋格栅形成网格状。

（四）喷射混凝土施工

在钢筋格栅安装完成之后，进行混凝土喷射施工，喷射混凝土之前，需要规范化配制原材料，原材料一般为水泥、砂土、外掺料、石子以及外添加剂，按照标准比例来配制施工材料，使其形成混合材料。在混凝土喷射施工之前，需要严格检查喷射机喷头的情况，及时清理喷面，在喷射过程中，喷头需要和受喷面保持垂直状态，及时调整水量，防止混合材料出现滑移流淌的现象。在喷射时需要从下到上进行，采用分层喷射的方式，每层喷射完成之后，需要等到完全凝固之后才能喷射下一层。

（五）浅埋暗挖技术的安全要素

1.防止土石方的坍塌。

施工进行中，施工企业应该对施工区域的地震发生情况进行超前预报，同时应该查看同时期内地震发生情况，并且积极反馈给领导，同时，应该认真研究低端地质的剖面图以及地质勘测报告，如有必要应该使用钻孔探测的方法进行详细的勘察，为正常施工提供可以参考的各项数据，避免施工过程中以及施工结束之后发生工程的坍塌事故。

2.防止模板出现倒塌的情况。

根据我国相关国家规定，并且需严格按照项目设计方案进行施工。同时，拆卸也要符合相关的作业规范。模板以及支撑的材料应该完全能达到工程刚性要求，满足强度、荷载的需求，同时还应该确保尺寸、形状以及位置的准确性。支撑模板的基础要牢固且面积要够大，防止模板受到外力的作用下，而出现下沉的情况。为了从根本上防止模板发生倾覆的危险，安装中必须要根据工程的实际需要设置临时的固定结构。

3.浅埋暗挖施工中出现的变形的原因以及如何才能合理的控制。

隧道开挖过程中，应力集中的现象非常的常见，进而使得整个地面受到较大的压缩变形，这就会造成地面出现较大的沉降量，如果未能使用必要的结构进行支护，隧道内挖掘的土质会出现偏移的情况。地表下沉量的大小与施工方法、支护结构形式以及工艺水平都有关系，并且施工中极易出现底层失砂、失水等现象。为了避免底层存在较大的偏移量，可以提升支护结构的强度，同时缩短暴露在空气中的时间。施工过程中不仅仅要重视初次的支护，同时还应该重视导管注浆的具体作用。综合治理并且有效的控制地表发生严重下沉及变形，选择注浆堵漏的方式可以有效固结沉降，加固地层从而尽量的不要出现变形的情况，底层的结构也会通过提升初次支护的强度来封闭这部分的结构，进而有效提高整体结构的刚性。