沈阳地铁采用暗挖法的设计体会

摘要：以目前正在运营的沈阳地铁二号线青年大街站～青年公园站区间为例，简述暗挖法（本文所述暗挖法均指浅埋暗挖法）在沈阳地铁施工中的关键点和技术难点，并提出笔者在设计过程中的体会。

关键词：地铁区间，浅埋暗挖

Abstract: the current operation of shenyang metro line 2 at is young street station ~ youth park between station as an example, this paper describes the type of method (described in this paper refers to the shallow depth are concealed excavation method WaFa) in shenyang subway construction of the key point and technical difficulties, and puts forward the author in the design process of realize.

Key words: the subway interval, shallow depth excavation

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

随着地铁施工技术的不断进步，地下工程的施工方法也在不断创新。与明挖法和盖筑法相比，暗挖法的最大优点是避免了大量拆迁、改建工作，减少了对周围环境的粉尘污染和噪声影响。在城市中心地区，由于地面交通不允许长期中断，地面建筑物众多，地面施工场地狭小，不易改移，因此在地质条件允许情况下，将优先考虑采用暗挖法进行地铁隧道施工。

暗挖法施工强调预支护、及时支护以控制地面沉降，保证地下施工和地面及周边建、构筑物的安全。暗挖法的精髓是 “管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测” 十八字方针。暗挖法是在开挖中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分运用围岩的自承能力，开挖后及时支护，封闭成环，使其与围岩形成共同作用的联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合施工技术。

暗挖法施工的隧道多采用复合式衬砌。支护设计时可分为三种方法：

（1）初期支护承受全部荷载，二次支护（ 内层衬砌） 仅作为安全贮备；

（2）初期支护与二次支护共同承担荷载；

（3）初期支护仅作为施工期间的临时支护，二次支护作为主要承载结构。

第三种方法是目前地铁隧道设计中常用的方法。设计时应将结构设计、施工方法及支护方式、辅助施工方法等进行综合研究，并经试验段进行验证。在施工过程中根据量测数据不断进行优化设计，从而达到动态设计，动态施工。

工程概况

青年大街站～青年公园站区间，北起青年大街站沿青年大街向南至青年公园站止，区间全长754.345m。采用暗挖法施工。

区间基本位于青年大街下方，两侧建（构）筑物密集距道路较近且多为高层建筑。沿线地势较为平坦，地面绝对标高介于41.94m～44.17m之间，地表最大相对高差2.23m，地貌为第四系浑河高漫滩及古河道。该场地地基土主要由第四系全新统和更新统粘性土、砂类土及碎石类土组成。地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，勘察期间水位埋深5.50～12.08m，主要赋存在中粗砂、砾砂及圆砾层中，主要含水层厚度26.8～32.3m，地下水位年变幅约2m。沿线路方向地下管网密集。

暗挖法施工方法

施工过程遵循“小分块、短台阶、多循环、快封闭”的施工原则，自上而下步步为营，及时做好初期支护。并待初期支护结构的拱顶沉降和收敛已经稳定后，自下而上施做外包防水层，施作二次衬砌结构。

区间标准断面

区间地质纵断面

标准断面施工步序示意图

标准断面纵向施工步序示意图

施工难点及特点

（1）区间所外地层围岩自稳能力差（Ⅵ级围岩），开挖后易产生坍方，施工过程中应采取必要的加强、加固措施。

（2）区间在含水粉细砂、中粗砂及圆卵砾石层中，开挖时必须做好降水后残留水的止水和砂层固结处理，以防漏水、防流砂、防坍塌。

（3）地面（青年大街）交通繁忙，区间上方有管径较大的雨、污水管等管线，管线有渗、漏水的情况。因此，在暗挖的施工过程中需要对初期支护结构的变形加强监控量测，严格控制初期支护结构的沉降和收敛、严格控制地表沉降，从而确保管线的安全。

施工关键措施

5.1土体预加固

在土体开挖过程中，采用超前小导管注浆对掌子面前方的土体进行加固。小导管选用Φ32X3.25的热轧钢管，每榀钢格栅打设一环。管壁每隔100～200mm交错钻眼，眼孔直径6～8mm；小导管环向间距0.3m，水平倾角7～15°，并根据开挖前方的围岩情况进行注浆，注浆压力 0.5～1.0MPa，加固体直径不小于0.5m。小导管与钢格栅焊接。

另外，在一些特殊部位（如竖井进区间隧道的马头门处），采用大管棚超前支护的方法，减小结构转换过程中地表的沉降，从而保证施工安全。

5.2初期支护背后注浆

初期支护背后回填注浆是为减小暗挖施工后期沉降的重要方法。以初期支护与土层的密贴为原则，在初期支护的拱顶和侧墙埋设注浆管，及时对初期支护背后的空隙进行注浆填充，初期支护背后浆液采用水泥浆或水泥砂浆，注浆压力控制在0.3～0.5MPa。

在初期支护背后注浆的主要作用:

填补地层空隙，防止地表下沉。隧道开挖后，在初期支护与地层之间，特别是顶拱背后不易喷到的地方必定存在空隙。由于这些空隙的存在，地层应力在调整过程中，上层土体逐渐下降，将引起地表沉降。若及时进行注浆，将空隙填满，可以阻止土移，从而达到限制地表沉降的目的。

加强结构防水。隧道开挖后，引起地下水渗流场的改变，地下水向着开挖后的区域流动，特别是隧道开挖后的松动土体范围内的地层渗透系数增大，地下水很容易向隧道内渗流。初期支护充填注浆，以浆液结石体或固结体充填、挤密地层，增大地下水的阻力，从而阻断或减少地下水渗流的通道，提高隧道的防水能力。

控制初期支护结构的沉降和收敛。区间处于粉细砂、中粗砂及圆卵砾石层中，周围土体自稳能力差，隧道开挖过程中通过采取在拱脚设置锁脚锚管的措施，减小格栅钢架变形和位移，从而控制初期支护结构的沉降和收敛。也可以根据实际情况，在位移或沉降变化较大处或渗漏水处有针对性地布管注浆，也是控制初期支护结构的沉降和收敛非常有效的技术措施。

5.3监控测量

监控测量是暗挖施工的重要组成部分。根据工程地质的实际情况，建立监控量测体系，做到信息化设计，并对设计进行优化。

监控量测的目的在于，可以有效地指导初期支护结构施工，及时采取有效措施调整施工方案；及时对初期支护背后注浆参数进行调整，从而保证了初期支护结构的安全，并有效的控制初期支护结构的变形及地表沉降。

施工期间对地铁工程沿线重要的建（构）筑物、管线、地面及道路的位移沉降实施监测，并对可能发生的危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，从而及时采取针对措施，避免事故的发生，确保施工安全。

体会与建议

（1）通过对沈阳地铁二号线青年大街站～青年公园站区间的设计及施工配合，深刻的体会到，在Ⅵ级围岩中进行暗挖施工，超前支护方式的选取是决定施工安全的重要条件。对于沉降要求不高的区段，可以选用超前小导管方法；对于受力情况复杂，沉降要求较高的特殊部位，应考虑采用管棚的方法。

（2）施工过程中及时反馈监控测量信息，做到了“动态设计，动态施工”，从而确保了暗挖施工的安全、顺利的进行。

参考文献

（1）施仲衡，地下铁道设计与施工。西安：陕西科技出版社，1997

（2）麻永华，贺善宁，建筑物下浅埋暗挖隧道施工技术研究隧道/地下工程，2004（12）

（3）钟桂彤，铁路隧道。北京：中国铁道出版社，2000