地铁工程浅埋暗挖施工技术的应用探讨

摘要：随着我国城市轨道交通建设的迅速发展，采用浅埋暗挖法修建城市地下铁道工程也越来越多，该施工技术的优越性也越来越明显。本文简要介绍了地铁车站浅埋暗挖法施工原理、施工要点及施工技术，并分析了浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法，以供同行参考和借鉴。

关键词：浅埋暗挖；地铁工程；施工技术

Abstract: with the construction of urban mass transit in China of the rapid development, the shallow depth underground railway engineering WaFa built more and more, the construction technology and the superiority of more and more obvious. This paper briefly introduces the shallow tunnel construction of metro station WaFa principle, key points of construction and the construction technology, and analysis of the shallow depth excavation construction stratum deformation mechanism and control method for peer for reference.

Keywords: shallow depth excavation; The subway engineering; Construction technology

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

前言

随着社会的发展，交通拥堵问题也日益突出，地下空间做为一种资源必须大力开发，这已经成为各国的国策。

浅埋暗挖法作为在软土地层中开挖隧道的一种有效方法，对地质条件具有较好的适应性，已成为城市地铁等地下工程施工的重要施工方法，它以加固和处理软弱的地层为前提，并且通过足够刚性的复合式衬砌结构，从而保证施工过程的安全以及控制地面的沉降。因此在地面建筑和地下管线密集的城市中，对施工所造成的地表沉降情况及其控制技术的研究，具有十分重要的意义。

1 浅埋暗挖法施工原理

浅埋暗挖法沿用了新奥法（NATM）的基本原理，是新奥法原理在城市地下工程松散地层中的应用。浅埋暗挖法是以多种辅助工法超前加固、处理软弱地层，保护围岩并改善围岩性能，充分利用围岩的自承能力；采用多种开挖方法，及时封闭成环（初期支护），使其与围岩共同组成联合支护体系；初支承担全部基本荷载，二衬作为安全储备与初支构成复合衬砌。浅埋暗挖法是以施工监测为手段，指导设计与施工，保证施工安全，控制地表沉降。

2 浅埋暗挖法施工要点

浅埋暗挖法施工中应遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的十八字方针。

2.1 管超前

管超前是指采用超前小导管或超前管棚注浆等措施对地层进行超前支护，加固处理围岩，提高围岩的稳定性，防止围岩松动和坍塌。

2.2 严注浆

严注浆是指在超前支护后立即进行注浆（水泥浆或其他化学浆液），使浆液充满围岩缝隙，改良地层，使围岩形成一个整体，提高围岩的自稳能力和自承能力。

2.3 短进尺

短进尺是指一次注浆加固围岩之后，采用多次开挖，每开挖一环，支护一环，限制每环进尺的长度，保证围岩的稳定。

2.4 强支护

初期支护承担着地铁隧道全部的基本荷载，对于控制开挖初期地表沉降变形具有重要的作用，所以在软弱地层中施工时，初期支护必须具有足够的强度和刚度，保证承载力和变形的要求。

2.5 早封闭

开挖支护时设仰拱或临时仰拱使初期支护尽早封闭形成整体，每开挖一环，支护一环，封闭一环，提高初支的承载能力，控制围岩变形满足施工要求。

2.6 勤量测

现场监控量测是浅埋暗挖法施工中的一项重要工作，应使施工现场每时每刻均处于受监控之中，并及时反馈指导设计和施工，以确保工程安全及控制沉陷变形。量测项目包括周边位移，拱顶下沉，地质和支护状况观察，锚杆或锚索内力及抗拔力，地表下沉，围岩压力，初支与二衬之间压力，初支及二衬的内力、表面应力及裂缝，钢支撑内力及外力等。现场量测数据应及时绘制成位移时间曲线（或散点图），掌握位移变化规律，根据量测管理基准及隧道施工各阶段沉陷变形控制标准进行施工管理。

3 浅埋暗挖施工技术

3．1 大管棚超前支护施工方法

大管棚超前支护是在拟开挖地铁隧道的外轮廓周边上，以一定的外插角沿洞轴钻孔，以一定的间距，安装惯性矩大的钢管，然后进行注浆固结的一种预支护措施，它是在不破坏地表的情况下进行铺设各种地下管线的技术。它的工作原理是：(1)通过施行管棚注浆，预先使拱顶形成加固的保护环。(2)若沿隧道开挖轮廓周边的超前管棚较密时，隧道支护结构所承受的上部荷载会大大减小。大管棚施工的主要工序：开挖支护的掌子面一搭建钻孔的平台一安装钻机一施行安装管棚钢管一钻注浆孔一验孔一注浆操作一结束。大管棚超前支护的作用很明显，在初期支护前围岩变形的43％ 左右由管棚承担，且长管棚支护加小导管注浆对于开挖扰动范围内岩土体将起到加固的作用，在其防护下，有效控制了开挖产生的地中及地表位移、应力。

3．2 全断面帷幕注浆施工

(1)注浆孔成孔。由设计计算出注浆孔的精确位置，以及各注浆孔的角度和长度，施作注浆孔的顺序应为：先上后下，先外后内，且在每完成一个注浆孔时应及时退出钻机，然后安装注浆管。完成注浆管安装后，对工作面进行二次封闭后再注浆。(2)注浆。注浆大多采用后退式分段注浆，在对每一根管操作后退式分段注浆之前，要对所有注浆管进行填充加固。且为了确保注浆的时侯不产生裂纹和隆起，还要对工作面施行网喷混凝土做封闭处理。

3．3 隧道开挖支护施工方法

为防止施工时破坏地下的管线，开始施工之前，要详细探测施工区域地质情况和地下管线，弄清楚地下管线的精确位置以及是否有障碍物。隧道开挖支护施工的时候，要严格按照中导坑法组织施工，具体施工次序是：首先开挖及支护双向隧道的中导洞，其次施作隧道中隔墙，恢复中导坑的横撑，然后分先后开挖及支护两侧导洞，最后进行两侧导洞二衬施工。

4 浅埋暗挖施工技术的安全控制要点

4．1 防止土石方的坍塌

在施工过程中，施工单位要积极的做好地质超前预报，定时查看并做好记录和汇报工作，要认真研究地铁施工地段的地质剖面详图及地质勘察报告，制定详细周全的施工方案，确保施工过程中不出现坍塌事故。要做好掌子面量测工作，及时预测围岩体的变化趋势。

4．2 防止模板倒塌事故发生

模板工程的安装、拆除作业的施工，应严格按照国家相关规范要求并按专项施工方案和规定的操作流程操作，模板及其支撑材料的材质要满足施工刚度、强度，保证在荷载作用下各部分尺寸、形状和位置的正确性。支撑模板的基础应坚实并有足够的支撑面积，以免模版在受力后基础产生变形或下沉。为防止模版倾覆，在安装模板及其支撑系统工程中，必须设置临时固定设施。只有在确保模板固定牢靠的前提下，才能进行下一道工序，做到保质又保量。

4．3 防止触电事故的发生

施工现场的用电必须统一规划，详细设计，要制定临时用电施工方案及触电事故发生时的应急预案。要做好施工现场的用电安全提示标识，提高施工人员的安全用电意识并做好现场的宣传工作。地铁施工现场必须采用TN―S系统，并且要设置专用的保护零线，不能采用4+1的电缆方式。配电系统要设置总配电箱、分配电箱和开关箱。

5 浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法

隧道开挖以后必然会造成应力的集中，从而造成地层的压缩变形进而增大地表的下沉，并且在没有得到有效的支护措施前，隧道周围的土体将向开挖的空间移动。地表下沉量的大小还与隧道的施工工艺、支护参数及施工方法有关系，在含砂地层条件下通常还会受到地层失砂、失水等因素的影响。另外，孔隙水的流失以及地层的超固结也会导致地表大变形的产生。

控制地层变形及地表下沉的原则是增大支护的刚度并减少暴露的时间。在施工过程中应及时支护并控制地下水的流失以减小地表的沉降；要重视初期支护，以及上半台阶的周边的小导管注浆的有效作用。应采取综合治理的措施控制地表的沉降，采取注浆堵漏可以降低地层的固结沉降，而加固地层可以减小地层的压缩变形，地层的整体下沉可通过增加初期支护刚度并及时形成封闭结构得到控制。另外，增加土体完整性、减小流水流砂以或选择合理的施工方案同样可以有效地控制地层变形和地表下沉。

结束语

经济的发展已经将地铁这一运输形式推向经济建设的前沿，运行良好的地铁将对整个城市的运输网络起到至关重要的影响。我国浅埋暗挖地铁工程施工规模大，复杂程度高，还需进一步研究新的辅助工法和施工工艺，以适应复杂地质条件、埋深、跨度等方面的要求，拓宽浅埋暗挖法的应用范围。随着新工艺、新材料、新型施工机械和理论研究的不断进步，浅埋暗挖技术必将得到更大的发展。

参考文献：

[1]吴法兵.浅谈地铁车站的浅埋暗挖法施工[J].科技咨讯，2009

[2]陈志宁．软流塑地层条件下浅埋暗挖施工技术探讨．2008

[3]王梦恕、地下工程浅埋暗挖技术通论[M]．合肥：安徽教育出版社，2004