1、浅谈大跨度的地铁暗挖技术 摘要：北京地铁十号线二期工程，即成寿寺站 宋家庄站区间结构为马蹄形断面，初期支护作为临时结构，由喷射混凝土、钢筋网及钢筋格栅拱组成。本文在交代了此工程的施工准备及工序后，对于大跨度的地铁的暗挖技术所存在的问题进行了重点的论述，具体包括超前小导管、下台阶高度、背后回填注浆以及锁脚锚管作业、带水作业五大问题。 Abstract: Beijing Subway Line 10, phase II, interval between chengshousi station and songjiazhuang is of horseshoe-cross section stru
2、cture, initially being the temporary structure with the formation of sprayed concrete, reinforced steel mesh grille and aspan of subway tunneling technology problems after introduction of the preparation and process of the construction of this project, specifically five major ones including advance
3、a small tube, the next step heights, behind the backfill grouting and anchor the lock pin management operations, operating with wa 关键词 : 大跨度；地铁暗挖；技术；问题 Key Words: large span, concealed tunneling, technology, questions 中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号： 2095-2104（ 2011）12-0000-00 北京十号线二期工程使用的暗挖法具有不影响交通、不拆迁、综
4、合造价低、不破坏环境、隧道的支护结构强以及灵活多变的优点，不仅在本工程内使用，还广泛的应用于四号线、五号线、六号线及七号线。特别是在时代快速发展的环境下，我国的交通行业也要不断的向着高标准、高技术的发展方向努力。大跨度的地铁暗挖技术与传统的施工 技术相比，在施工方法、参数设定以及支护结构等方面都有着更为严格的要求，因此对于此问题的论述有着极大的现实意义。 1.大跨度地铁暗挖施工概述 1.1 大跨度地铁暗挖施工准备 （ 1）技术准备：隧道中心线及控制标高已经放样，并做好标记，制定暗挖施工方案，并按方案编制各施工工序技术交底； （ 2）机具准备：开挖过程中使用的风镐、锹、空压机、挖掘机、搅拌机、通
5、风机、电焊机等施工机械均已准备到位并经验收合格。 （ 3）材料准备：支护所需要的锚管、钢筋网片、钢格栅等材料加工制作完成，通过项目部质检部门组织的验收。 （ 4）现场准备一定数量的应急抢险物资，现场施工人员已就位。计划左右线隧道各设 2 个班组，根据需要可增加班组数。 1.2 大跨度地铁暗挖施工顺序 隧道初期支护坚持开挖一段封闭一段的支护原则，隧道初支施工工艺流程是：测量放线、注浆加固土体、土方开挖、喷射 50mm 厚混凝土、安设钢格栅、铺钢筋网、复喷混凝土、复喷混凝土达到设计厚度。 1.3 暗挖法的内容 暗挖法作为适应城市的地下工程的国家级工法，在多年的使用中充分的体现了自身的实用性 以及优
6、越性。北京的西单地铁站就是以暗挖法建成的，更为广泛使用的是与浅埋结合的浅埋暗挖法，这种方法不仅在修筑地铁中有着极为重要的应用，并且在城市中的修建地下设施，例如地下商业、车厂地下管网等方面有着不可替代的作用。因此研究地下工程对环境的影响及改进施工的工艺有着极为重要的意义。 2.影响暗挖隧道工程地面沉降的主要因素 （ 1）地层土体特征。首先隧道开挖后的上覆土能否形成自然拱与土体本身的力学性质有着密切的关系，而又直接的影响到支护结构及地层、地表的变形沉降。并且由于土体的特征会随着自然条件而 改变，自然的沉降量也会改变。因此要保证暗挖的施工质量，必须充分的了解各土层的灵敏性、塑性状、流塑性状、厚度、类
7、型等物理性质。 （ 2）地下水。由于暗挖地铁多会位于水位线以下，隧道开挖的过程中不可避免的出现渗水情况，由此形成的渗水通道会使得底层持续的失水，造成土层的空隙固结收缩，甚至导致地层不稳以及支护结构的内力加大。 （ 3）地层应力释放。在暗挖的施工中为了使得地表的变形得到有效的控制，一般采用地层预加固以及及时支护的方式。对于多孔状土质，如果还存在潜在的塌滑面，沉降槽的宽度以及下沉量就会随 着地表的下沉以及地层应力的释放而增大，且垂直应力的释放致使拱顶的下沉加剧，因此控制地层的应力释放所影响的范围就可以缓解这一问题。 （ 4）隧道相互作用的叠加。这一问题主要是在两隧道的距离小于三倍的隧道宽度时所考虑
8、的，这是两方同时开挖会比单方开挖造成的扰动大，极易造成地层的松弛，以至出现连续的、较大的变形。 3.施工常见问题分析 3.1 超前小导管 （ 1）打设角度。北京在建的地下工程的隔栅间距一般设定为 50cm，最大也就 75cm，与之相应的小导管的外插角度为 10-15 度。但 是施工中会出现隔栅与角度不符合设计要求的情况，更不满足环向外插角 5-15 度、超前导管 3-5 米的规定。究其原因就是技术的发展与规范的更新不相协调。 解决这一问题的措施为：首先要求设计人员要具有探索、实事求是的精神，按照 CAD的放样标准进行设计标准的设定，以增加可操作性；其次要监理、施工单位将这一精神准确的传达给设计
9、人员，必要的时候可以请求业主协调会解决；再次要个别有争议的问题可以召开专家评审会。 （ 2）小导管加工制作。 首先是管子的选材问题 :施工中使用 25mm 钢管作为超前支护 50-75 的开挖步距效果理想。但是设计之初选用的是 42mm 的钢管，这是受到相关直径约束的影响。这里的意见是将小导管的直径选为 25mm，不仅可以达到减小对土体的扰动目的，还可以降低工程的造价。施工中如有不同意见可以结合各方的意见，召开专家评审会。 其次是小导管的加工制作问题。实际中使用一锤砸成鸭舌尖形状，并且尾部没有钢筋箍。这种方式不符合规定的要求，打入的深度较浅，因此要严格的控制小导管的加工制作。 3.2 背后回填
10、注浆 大跨度地铁暗挖技术的具体实施中，现场的工作人员经常为了减少对于初 衬施工的干扰，往往不能及时进行回填注浆作业，隧道成环 30-50米后才进行。但是这样不能避免自然降水、漏水等通过一衬进入隧道，并且随着时间的延长，细小的土粒会随着水流不断的流失，致使沉降形变增加，管线的沉降及变形更大。 因此为了避免暗挖开挖面与回填注浆之间的影响，可以专门的为注浆作业设定一个操作台，上面可以正常的进行注浆作业，而下面也不影响车辆的通行。既可以控制地面沉降变形，又可以减少初期及最终对于结构的影响。同时为了改进注浆作业，应该把注浆后对设备的及时清理作为制度定下来，减少因清理设备浪费的时间 。 此外注浆的饱满性与
11、及时性同样重要。一般的要求注浆的压力在0.3-0.5MPa，以确保背后回填注浆的密实性。 3.3 下台阶高度 由于施工的现场考虑到拱部开挖的安全，将上台阶的高度设为全断面高度三分之一。但是这一高度在进行诸如开挖仰拱、架设格栅以及铺设网片等工序时就很不方便，危险性很大。 解决的方法是开挖 U 形减压槽，通过此方式将台阶的高度降至 1.8 米，减少土体的坍塌掩埋工人的可能性。 3.4 带水作业 尽管施工中的开挖作业面要求无水施工，但是实际中却 很难避免。当强度较高的粘土遇到水时，就会将起到固化作用的胶结物迅速的溶解，从而使得黏土的强度瞬间下降，致使开挖面的坍塌。 采取的措施通常有两种：一种是真空抽
12、水。但是由于界面不平，很难将水抽净，但是其优点是造价低。另一种是实施全断面的注浆止水。这一方法止水效果好，但是需要搭设脚手架、拆除开挖面等复杂的工序，成本较高。实践中最为有效的方式为设置疏水用的管子，将渗水引出。 结束语： 结合北京地铁暗挖技术的重点，分析了所存在的问题及解决方案，总结了前人留下的施工技巧。但是对于一些问题仍 没有很好的举措，例如砂卵石中超前小导管的打设、隧道内的水平运输等问题有待进一步的解决。 参考文献： 李权 .ANSYS 在隧道及地下工程中的应用 M，人民邮电出版社，北京：2005. 王文正，杨永亮，魏玉明，等张自忠路站主体暗挖段施工过程数值模拟 J 市政技术， 2004(S)： 5355 陈希哲土力学与地基基础 M北京：清华大学出版社， 2005:38-46. 田政海，曹文贵，程晔地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法研究J中南公路工程， 2004， 29 (3) 范文兴，黄捷胜，蒲开勇城市浅埋暗挖地铁隧道控制与分析 J.铁道标准设计， 2007 (2)
