浅谈复杂地层条件下城市地铁区间隧道浅埋暗挖施工技术

摘 要：依托深圳地铁二期环中线（5号线）布太暗挖区间，复合地层区间隧道施工，主要介绍浅埋暗挖法的施工原理及其特点，分析浅埋暗挖法施工要点，阐述在地铁施工中的应用过程。

关键词：地铁 隧道施工 浅埋暗挖 施工技术

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）002-016-02

1 前言

随着城市建设及轨道交通的发展，地铁隧道采用浅埋暗挖法施工的工程越来越多，并且展现出明显的优越性，目前已经成为城市地铁施工采用的主要方法之一。

浅埋暗挖法主要通过采取超前加固、优化开挖顺序、改变开挖台阶长度等手段来提高地铁隧道的开挖质量和整体施工安全指标。通过采用浅埋暗挖法，地铁隧道的多种技术难题得到了很好的解决，因此，浅埋暗挖法对于地铁隧道施工具有重要的作用。

深圳地铁二期环中线（5号线）布太暗挖区间位于罗湖区东晓路，地表建筑物密集，多为2-8层住宅和商铺。左右区间沿东晓路两侧人行道穿行，埋深在6-10米之间，拱顶地层主要有砂层、淤泥层，强风化粘土层，围岩类别大部分为Ⅵ级，其余为Ⅴ级。此区间为典型城市繁华区浅埋暗挖隧道。

2 浅埋暗挖法施工原理及特点

2.1 浅埋暗挖法施工原理

浅埋暗挖法是根据岩土的自立性能在不破坏地表的情况下，利用竖井采用机械或人工掘进的施工方法。

浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工提出来的。其基本适用条件是：（1）不允许带水作业；（2）要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。

浅埋暗挖法是以超前加固、处理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合衬砌（由初期支护和二次衬砌及中间防水层所组成）为基本支护结构的一种用于软地层近地表隧道的暗挖施工方法。它以施工监测为手段，并以此来指导设计和施工，保证施工安全，控制地表沉降。

2.2 浅埋暗挖法施工特点

（1）城市地铁所处地段周边建筑、交通及地质条件相当复杂，通常需要选取重要有代表性的结构物及地质地段进行工程试验段，通过对试验段的研究与分析，取得相应的数据来指导地铁隧道的设计与施工。

（2）浅埋暗挖隧道施工开挖会对地表产生影响，必须采用超前加固改良地层和适当的开挖方法，设置刚性支撑防护措施，有效地控制坍塌和地表沉降，减少对地面的影响，对城市地面交通的干扰，避免大量拆迁。

（3）浅埋暗挖法适合于各种断面形式（单线、双线及多线、车站等）和变化断面（过渡段、多层断面等），具有高度的灵活性。

（4）与明挖法相比，浅埋暗挖法避免了大量拆迁，减少了对城市交通的干扰。与盾构法相比，浅埋暗挖法在较短的开挖地段比较经济，并且能适应断面的变化。

3 浅埋暗挖法施工要点

浅埋暗挖法施工原则是：管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测。这是浅埋暗挖法施工的十八字方针原则，在施工施工中需注意以下几点：

3.1 预加固和处理

浅埋暗挖法施工的基本条件是开挖面土体稳定。当开挖土体难以达到需要的稳定时，必须采用地层的预加固和处理，提高开挖面土体的自稳能力。常用的预加固和处理措施有管棚超前支护、超前小导管注浆。并且根据实际情况，可以单独使用，也可以配合使用。

3.2 开挖与支护

根据开挖面土体的自稳能力和隧道断面大小，可以选用短台阶法开挖，或带临时仰拱的长台阶法开挖。常用的初期支护时钢筋格栅、钢筋网和喷混凝土。

3.3 监控量测

监控量测是浅埋暗挖法施工中的必不可少的环节。地表位移、拱顶下沉、隧道周边收敛等量测项目常被选为监控量测的必测项目，而土压力、土移、支护应力等可作为选测项目。

4 浅埋暗挖法在地铁施工中的应用

深圳某地铁区间，长336m段穿越一流塑状淤泥质地层，该地层既有高压缩性，高灵活性，强度低，易产生蠕动，地下水丰富，又极难排水疏干，围岩基本无自稳能力等特点。

地铁有近100m段穿越地面楼群，该楼群为2～7层的房屋，均为20世纪70～80年代建筑，基础均为条基，抵抗基础不均匀沉降能力低。各办公营业楼和居住大楼不能搬迁，须维持正常经营与居住。在繁华商业中心无法采用房屋搬迁后再用明挖的方法，又因区间规模较小，软-流塑地层区段短，采用盾构法施工极不经济。在这种恶劣环境下采用特殊技术处理，成功地修建了建筑楼群下软-流塑状淤泥质地层中的城市地铁隧道。

4.1 确定地面建筑的允许地表沉降

以《建筑地基基础设计规范》规定的允许不均匀沉降为基础，结合隧道工程本身特点，据地面沉降曲线规律和地面楼房状态和强度现状，确定了该工程楼房地基基础允许的地表沉降值为30mm。

4.2 双排小管棚超前预支护方案

本工程可供选择的预支护方案有大、小管棚结合超前预支护，水平旋喷拱棚超前预支护和水平冻结超前预支护等方案。经过各方案的造价、控制地表沉降的效果、技术的可行性及可靠性、工棚、施工难易程度及对环境的影响等指标进行定量和定性分析，以多目标模糊决策理论，进行了预支护方案的多目标优化决策，最后确定以双排小管棚相结合作为该工程的超前预支护方案。

双排小导管，采用直径42mm钢管，环向间距20cm，导管长3m，搭接长度1m，如图1双排小导管超前支护环向布置图，图2双层小导管注浆纵向布置图。导管注浆材料采用42.5级普通硅酸盐水泥-水玻璃双浆液，水玻璃浓度为25～35Be？.6，水泥浆水灰比0.8：1～1：1，水泥浆与水玻璃体积比1：1。

工程实践证明，双排小导管注浆加大了围岩固结体范围，增大了预支护拱棚的厚度，实现了围岩的稳定；同时操作方便，工法成熟，工艺简单，工效高，工期短，造价低。发挥了双排小导管预支护的优点，形成了软-流塑状淤泥质地层下有效、可靠的预支护形式。

4.3 软-流塑状淤泥质地层注浆加固

软-流塑状地层具有高压缩性、高灵敏度、强度低、易产生蠕动、地下水丰富、孔隙率底、透水性差的特点。而在该淤泥质粉土层中，传统的渗透性注浆机水泥注浆材料可注性差，注浆效果难以保证。根据本工程的特点，进行了大量的注浆材料的选择和配合比室内试验，选择水玻璃、水泥浆、外加剂（Gs剂、P剂、DHP剂，俗称酸）以一定比例掺和，配成无收缩性的注浆材料，以高压劈裂分段后退注浆方式进行围岩加固注浆，注浆有效扩散半径0.50m，形成了注浆孔周边渗入和压密的浆液固结体以及较大范围的浆脉固结体，有效地加固了围岩，疏干了地下水，稳定了掌子面，减少了地表沉降量。

4.4 系统完整的信息化施工

施工中专门由第三方监测，制定了科学严密的安全量测实施计划，在本段施工过程中，针对软-流塑地层高压缩性、地面建筑物密集的一些施工难点，共布置了近1000个测点进行了地表沉降、拱顶沉降、净空收敛等量测项目的监测，收集了大量的监测资料，及时掌握了各过程中的动态，有效地指导和控制了施工过程，保证了施工及地面建筑物和管线的安全。

5 结束语

随着城市轨道交通建设的发展，浅埋暗挖技术在我国城市地铁施工中得到了广泛的应用。浅埋暗挖法能够有效节约地面空间，减少建筑物的拆迁、避免较大的交通导流，可以充分利用地下空间，适用地层范围较广，施工方法成熟，经济效果好。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：

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