浅析城市明挖隧道施工技术

摘要：城市隧道工程是缓解城市交通压力的重要措施。根据周围环境和地质的不同情况，在城市隧道施工中可采取不同的施工技术，其中明挖隧道施工技术以其施工机械简便、快捷、经济、安全的优势，在地面环境允许的情况下，受到施工单位的青睐。本文从介绍明挖法入手，对其施工准备和工序加以说明介绍，并详细探究了其重要工序的施工技术。

关键词：明挖法隧道施工基坑

随着我国社会主义经济建设的迅猛发展与综合国力的增强，城市规模不断增大，城市人口流量不断增加、机动车辆逐年上涨，交通状况堪忧。为了改善交通环境，我国采取了各种措施，经实践证明，城市隧道工程是解决城市用地紧张、交通拥挤的有效办法之一。

在城市隧道施工中，明挖法施工因难度小，容易保证质量，工期短，造价低，在早期的地下工程施工中应用广泛，但由于该法占地多、拆迁量大，影响交通，噪音污染严重，且随着浅埋暗挖法施工技术的进步和盾构法的引进，明挖法在地下工程修建中应用逐渐减少。目前在国内外地下工程修建中明挖法主要应用于城市大型浅埋隧道的修建和郊区地下建筑的修建，且逐渐演化成盖挖和明暗挖结合的施工方法，但总体来讲明挖法在城市隧道工程建设中仍是主要施工方法。

一、明挖法的含义

指的是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填的施工方法。明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于城市地铁或公路工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。

二、城市明挖隧道施工准备

（一）施工准备工作

1.对工地做深入调查

施工前应对隧道周围作如下深入调查：当地气象、水文、地质、筑路材料、居民点情况；施工及将来营运时，对自然环境、生活环境的影响，对周围地表、地下构造物的影响及需要采取的保护措施；可利用筑路材料、水源、电力及道路，施工场地布置与洞口相邻工程、弃渣利用、农田水利、征地等的关系。

2.核实设计文件

核对隧道平面、纵断面，洞门位置、式样，衬砌类型，是否符合实际情况。核对设计文件中确定的施工方法、技术措施、洞内外排水措施，施工场地布置、弃方处理是否符合实际条件。审核并抽验承包人复测的控制点、施工测量用基准点、水准点

（二）施工工序

一般的隧道明挖法的施工工序如下：测量放样地基加固基坑支护基坑降水基坑开挖模板工程钢筋工程大体积箱体混凝土浇筑箱体防水施工基坑回填设备安装隧道装饰竣工验收。在全过程中实施信息化监测。

三、明挖隧道施工技术

（一）明挖隧道基坑施工

一般说来，基坑施工包括基坑围护、基底加固、基坑开挖、支撑等。

1. 基坑围护

当基坑开挖深度超过10m、基坑平面超过1000时，钢板桩、混凝土板桩、搅拌桩作为围护结构，一般难以抵抗侧向土水压力，而采用地下连续墙作为围护结构是最适宜的，因为它具有施工振动小、噪音低、对周边环境无扰动、墙体刚度大、阻水性能好、能适应多种地基条件、施工安全等众多优点。

2. 基底加固

为改善基底土体，提高基坑开挖阶段被动区土体的侧压力和基底的上涌，对深基坑的基底土体进行加固处理，目前可采用的土体加固主要手段有分层压密注浆加固或水泥搅拌桩加固，由于采用水泥搅拌桩加固施工周期较长，对基坑内的土体扰动大，易产生基坑失稳、纵坡不稳等现象，而采用分层压密注浆进行加固，则施工中成孔孔径小，对基坑内土体扰动小，施工周期短；当采用双液浆加固时，浆体进入土体后，早期固结快，浆液不易流失，为基坑开挖创造条件。

3. 基坑开挖

当隧道周围有建筑物或其他障碍物时，在基坑开挖时，分层、分步进行。每层土体的开挖深度以设计的支撑位置为准，确保在基坑开挖后能及时进行支撑安装，减少围护墙的位移。

4.支撑

主体结构基坑可采用组合钢管和现浇钢筋混凝土支撑。组合钢管支撑基本为排撑，基坑端部为斜撑，设置在围护拐角处的角撑为现浇钢筋混凝土撑。当开挖出一道支撑的位置时，即按要求在支护桩两侧断面上测定出该道支撑两端与支护桩的接触位置，以保证支撑位置准确，且与支护结构面垂直，接触位置应平整，使之受力均匀。

（二）模板施工

采用复合模板，板厚1.5cm；隧道墙和顶板的模板最好一次支设，以增强刚度；支模时，墙、顶的洞口均须留成阶梯形的喇叭口（内小外大）；模板支架必须具有足够的刚度、强度和稳定性，要能承受新浇砼的重量、侧压力以及施工荷载，因此对支模材料及其牢固程度等问题要通过支架设计验算；隧道内的顶板支架在隧道的两端和分段处应设横向剪刀撑，隧道外墙的支架要加斜撑，以保证隧道模板的稳定为满足抗渗和美观要求，隧道墙的穿墙螺栓拉杆外露部分用气焊割去，用防水沙浆抹平。

（三）大体积混凝土施工技术

在隧道施工中，由于大体积混凝土体积大，表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响隧道结构安全和质量控制，所以在隧道施工中对混凝土裂缝的控制施工技术是关键。

1.大体积混凝土的浇筑

为了防止裂缝，大体积混凝土的浇筑有三种方法：

一是全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未初凝时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。这种方案适用于结构物的平面尺寸不太大的工程。

二是分段（块）分层。层一端开始浇筑混凝土，施工时从底进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。这种方案适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。

三是斜面分层。适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层底层开始，逐渐上移，此时向前推荐的浇筑混凝土摊铺坡度应小于1:3，以保证分层混凝土之间的施工质量。

2.大体积混凝土的养护

混凝土拌和物浇筑成型后应及时进行养护。养护的目的是为混凝土正常硬化创造必要的温度、湿度条件，防止收缩开裂，保证混凝土达到设计要求的强度。混凝土浇筑完毕后，应在12小时内加以覆盖和浇水。养护方法分为降温法和保温法两种，可视具体条件选用。塑料薄膜养护的原理是将塑料溶液喷涂在已凝结的混凝土表面上，挥发后，形成一层薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，混凝土中的水分不再蒸发，内部保持为湿润状态。

3.混凝土用料设计

混凝土配合比设计和施工中通常采用如下几点措施:低水化热的水泥和尽量减小水泥用量；尽量减少用水量，提高混凝土强度；合理使用混凝土外加剂；选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径；预冷原材料；合理分缝、分块，减轻约束；在混凝土中预埋冷却水管；在混凝土表面绝热，调节表面温度下降速率；抛投石块等。

进行配合比设计时注意:设计配合比时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度，以满足减少水泥用量的要求；混凝土配合比，应根据使用的材料通过试配确定。水灰比应≤0.6；砂率应控制在0.33－0.37；坍落度应根据配合比要求严加控制。

总之，明挖法施工机械简便、通用，工程造价较低，遇到障碍物容易处理，因此当隧道埋深较浅，周围环境要求不太苛求的情况下，当属首选的方法。在软土地基中采用明挖法时，必须着重对基坑支护、基底涌土以及对周围建筑物及市政管线保护等问题予以高度重视。