1、1关于地铁浅埋暗挖施工技术的研究【摘要】本文对埋暗挖法进行了详细地阐述，对地铁浅埋暗挖施工技术进行分析，对浅埋暗挖施工技术的前景进行了探索，以供参考。 【关键词】地铁浅埋暗挖 施工技术研究与应用 中图分类号：U231+.4 文献标识码： A 文章编号： 一前言 埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，是城市地铁区间施工的有效方法，对地质条件具有较好的适应性，已成为城市地下工程施工的重要技术手段，具有埋深浅、地层岩性差、存在地下水、周围环境复杂等特点。埋暗挖法在我国得到了广泛的应用。然而暗挖施工所引起的各类沉降始终是地下工程中较为敏感的问题。沉降若控制不好， 轻则使
2、行人、 车辆感到不适，影响地下工程文明形象，重则导致地下管线破坏、地面建筑变形开裂， 影响周边居民的正常工作生活。因此， 暗挖施工的沉降控制技术， 一直是地下工程设计和施工所研究的课题。 二浅埋暗挖法 1.概述 近年来，随着城市化进程的加快，带来生存空间拥挤等问题，全国各地都在进行着地下空间的开发，特别是在城市地下建设地铁工程和地下城。在埋深不大的地段，越来越多地采用浅埋暗挖法施工，其优越性2日益明显。浅埋暗挖法与明挖法、 盾构法等方法，已成为城市地下工程的主要施工方法。浅埋暗挖法是在第四纪软弱地层中修建隧道的方法，其核心原理是新奥法即在施工中采用辅助措施加固围岩充分调动围岩的自承能力 开挖之
3、后及时进行支护，封闭成环，使初期支护与围岩共同作用形成联合支护体系，能有效地抑制围岩变形过大，在初期支护沉降稳定之后进行二次支护， 完成整个隧道结构断面的施工。 初期支护主要承担全部基本设计荷载，二次衬砌作为后期安全储备，由初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。复合式新型支护结构体系是按照先柔后刚的理念设计的，能较好地克服隧道工程中的不可预知性。由于地层水文地质条件以及周围环境的复杂性，应用浅埋暗挖法施工，必须对地层、支护材料、附近建（构）筑物进行施工过程监控，根据监控信息及时更正设计，以指导施工 进而确保施工的安全。 2浅埋暗挖法的应用范围、 特点及应用现状 （一）浅埋暗挖法概念及原则 浅埋暗
4、挖法是沿用新奥法的基本原理，建立监控量测体系，采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，考虑初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载；该工法在施工过程中采用多种辅助工法，全面注浆加固，大管棚和超前导管注浆加固围岩，采用不用的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合体系，同时在施工全过程中，针对浅埋暗挖隧道的特点应用监控量测和信息反馈技术指导施工，优化设计等多种综合配套技术组成。 （二）浅埋暗挖法的应用范围 3浅埋暗挖法适用于：在软弱围岩及浅埋地层中修建城市地下铁道、 山岭隧道洞口段及其他浅埋的结构物；在不能明挖施工的软弱无胶结的砂或土质、 卵石等第四纪地层， 修建覆跨比大于 0.2 的浅
5、埋地下洞室；高水位的地层， 但必须采取堵水或降水、 排水等辅助施工措施。 尤其对于地面建筑物密集、 结构埋深浅、 地下管线密布、 交通运输繁忙并且对地面沉降要求严格的城市地下工程， 如修建地下铁道、 地下停车场、 埋置热力与电力管线， 这项技术更适用。 （三）浅埋暗挖法的特点 浅埋暗挖法严格来说是矿山法的一种， 是适合中国地质条件的、 独特的变异施工方法。 与其他地下工程施工方法相比具有自身的特点： （1）可适应各种地质水文条件的地层。 （2）适应各种结构断面形式（如单线、 双线、 多线及车站等）和变化断面（如过渡段、 多层断面等） 。 （3）采取分步开挖和辅助施工的方法， 可以很好地控制地表
6、沉降。（4）从整体效益出发， 浅埋暗挖法是比较经济合理的施工方法。 （5）浅埋暗挖法也存在缺点， 如喷射混凝土时粉尘较多、 劳动强度大、 机械化程度低以及高水位地层结构防水比较困难等。 （四）应用现状 在 20 世纪 70 年代初开始进行新奥法应用于浅埋地层的研究， 到 70年代末 80 年代初，已基本形成一套完整技术并应用于城市地铁和市政工程等。 目前， 德国、 日本、 美国、 法国、 意大利、 韩国等国家都4有成功应用的实例。我国于年代 70 末 80 年代初开始将新奥法应用于地下工程施工， 并于 80 年代中后期开始系统研究新奥法在浅埋软弱地层中的应用，1984 年首先在大秦线军都山隧道
7、进口黄土段试验成功， 之后运用在北京地铁复兴门车站折返线工程， 并在地铁复西区间、 西单车站、 国家计委地下停车场等地下工程中推广应用。 经过对多年工程实践经验的不断总结和完善， 浅埋暗挖法已在城市地铁、 地下停车场等工程中得到了广泛的应用， 如 2010 年沈阳地铁某标段区间隧道覆土厚度为 10m12m， 区间结构主要位于砾砂、 中粗砂层， 均处于潜水层内， 上覆土层主要为圆砾、 砾砂及中粗砂层， 从整体效益考虑采用的施工方法就是浅埋暗挖法中的正台阶法。 三地铁浅埋暗挖施工技术分析及应用 本文结合深圳地铁龙岗线工程实例，介绍了浅埋暗挖施工技术及所采取的一系列综合技术， 可为今后类似工程提供借
8、鉴依据。 工程概况 深圳地铁龙岗线设计起点位于福田区的益田村， 终点位于龙岗区的双龙立交桥西侧，全长 41km （双线） ，其中地下线长 16.7km，高架线长 21.7km，地面线 （含过渡段）长 2.6km。华新站中心公园停车场出入线，位于红荔路与华富路交叉路口，沿红荔路呈东西方向布置，原设计采用明挖顺筑法施工， 基坑开挖深度约 16.320.5m， 支护工程安全等级为一级，围护结构采用 1000900 的套管咬合桩，桩顶对应设置1m 1m 或 1.4m 1m 冠梁，基坑内支撑采用 Q235 钢的 609mm、 壁厚 t12mm 或 16mm 的钢管支撑， 竖向设置 3 或 4 道钢管支撑
9、和一道5倒换撑。 2 采用浅埋暗挖法施工的原因 红荔路与华富路交叉路口的西北角地下管线密集，主要有 121 孔通信管道、 一根 DN600 给水管、一根 DN400 污水管、一根 200mm 燃气管道、一个 1.6m1.8m 雨水箱涵和一条 1000mm 雨污合流排水管，这些管线均在华新站中心公园停车场出入线明挖基坑上跨过，在不到 10m 宽度的基坑范围内， 管线就占了 5.3m，尤其是 1.6m 宽雨水箱涵和 2.5m 宽通信管沟。红荔路与华富路交叉路口的东北角地下有一条埋深 5m、 断面为 3m3m 的高压电缆隧道横跨明挖基坑。通信管线和高压电缆隧道经多方协调无法迁改，其它管线迁改也很困难
10、，燃气管线迁改时间长，无法满足整个项目施工进度计划要求，而且套管咬合桩直径1m，间距 0.9m，避让管线困难，原设计明挖法的围护结构没有条件组织施工。为确保基坑上方管线的正常使用及工程施工的顺利进行，经组织相关单位的技术专家反复研究论证，决定将管线密集部位和下穿高压电缆隧道部位由原设计的明挖法改为暗挖法施工。 3 浅埋暗挖隧道设计 设两段暗挖隧道，起止里程分别为 RK0+411.067 RK0+419.883 和 RK0+471.004RK0+479.025，两段暗挖隧道分别长约 8m，在暗挖隧道与明挖段分界处各设一排密排钻孔灌注桩作为明挖段基坑的封堵桩。明挖改为暗挖后， 上方的管线和高压电缆
11、隧道不用迁改，也不用采取特殊措施进行保护， 解决了管线密集无法施工明挖基坑围护结构的难题。暗挖隧道位置岩土层自上而下为： 素填土、 砾 （砂） 质粘土层、 全风化6花岗岩、 强风化花岗岩。暗挖隧道主要在砾 （砂 ） 质粘土层中， 局部进入全风化花岗岩层。暗挖隧道断面为矩形， 开挖断面为 11.56.8m （宽高） 、喷射混凝土厚度 35cm、 二衬厚度 60cm， 成型尺寸 9.64.9m（宽高 ） 。暗挖隧道采用浅埋暗挖法及锚喷构筑法进行设计，采用复合式衬砌结构 （即以注浆锚管、 钢筋网、 喷射混凝土和型钢钢架为初期支护， 辅以开挖前隧道全断面注浆、 大管棚 + 小导管注浆超前支护， 以模筑
12、钢筋混凝土作二衬衬砌，初期支护与二衬之间设全包防水隔离层 ） 。 4.浅埋暗挖施工技术 暗挖隧道施工在明挖段基坑开挖到底后进行， 总体施工方法为浅埋暗挖法， 严格遵循 “管超前， 严注浆， 短开挖， 强支护，快封闭， 勤量测” 的十八字方针。 施工顺序为： 施作大管棚并注浆隧道全断面注浆破除堵头桩、 施作洞门开挖初喷混凝土挂网立钢架打锚管复喷混凝土二衬施工。 （一） 大管棚超前支护施工 暗挖隧道顶离地表只有 11m，离高压电缆隧道底只有 3m，超前预支护大管棚采用 108mm，壁厚 8mm 钢管。管棚布置在暗挖隧道和高压电缆隧道之间，距离暗挖隧道初支 20cm，按帽形布置，环向间距管中到管中为
13、 40cm。采用同步液压干取土顶进管棚的施工技术，其设备为水平液压钻孔顶管机，钻进过程中随时根据高压电缆隧道和地表的沉降控制标准和地层情况调整钻头与钢管的相对位置，做到钻头超前或滞后于管棚。7管棚施工后，为增加管棚的刚度，在钢管内压注 1：1 的水泥砂浆。 （二）全断面注浆施工 全断面注浆加固范围为开挖轮廓外 2.5m，纵向注浆长度为暗挖隧道全长。全断面注浆选用的机械设备为 XY- 2 型地质钻机和 PH15 型注浆机， 注浆的工艺流程如下： （1） 施作注浆孔。根据设计定出孔位， 并计算各注浆孔的长度和角度。钻孔顺序从拱顶处自上而下、 由外向内钻设， 每成一孔及时退出钻机，安装注浆管。 成孔
14、直径为 73mm，以利于安装注浆管，并便于封堵孔壁和管壁间空隙， 保证注浆效果。 （2） 注浆。注浆采用后退式分段注浆，将 8m 的注浆管分成 8 段，通过调整注浆管内的止浆阀位置实现分段注浆。先注 TGRM 水泥特种灌浆料 （水： TGRM0.6：1） ，该浆液料能将孔壁和管壁间的空隙填充密实，并具有一定强度。对所有的注浆管进行填充加固后， 再对每一根管进行分段后退式注浆， 注浆材料为超细型 TGRM 水泥特种灌浆料 （水： TGRM0.8：1） ， 注浆压力为 0.6MPa。 注浆效果可通过预留观察孔、 注浆压力和注浆量等因素综合分析进行预测。开挖过程中对注浆效果不理想部位应进行重新注浆加
15、固， 以保证施工安全。 （三）隧道开挖支护施工 隧道开挖支护时， 严格按中导坑法组织施工， 分六个部分开挖及支护， 及时支护， 及时封闭。具体施工次序是： 双向隧道中导洞开挖及支护隧道中隔墙施工恢复中导坑横撑两侧导洞分别分先后开挖及支护两侧导洞二衬施工。 8中导洞开挖初支的施工次序为：中上导坑土方开挖安装初支钢筋网型钢钢架架立锁脚锚管打设喷射混凝土封闭掌子面中中导坑土方开挖中下导坑土方开挖及初支。左、右导洞开挖初支的施工次序与中导洞类似。 土方开挖完成后，要及时安装初支钢筋网和架设型钢钢架， 并注意保证钢架高程及位置的准确性。钢架立脚应架设在木板上，严禁直接架设在虚土上，钢架连接螺栓必须连接牢
16、固。上台阶钢架架设后，立脚处打设 2 根锁脚锚管，锚管采用 42mm 钢管，长 2.5m，下倾角 20左右，注水泥砂浆填充，压力 0.2MPa。锁脚锚管的打设应及时紧跟钢架， 锚管打设时对周围土体有扰动，可能会出现局部土体坍塌，可先喷 10cm 厚混凝土，再打锁脚锚管。钢架架立完成并经验收合格后及时施作喷射混凝土，喷 C20 早强混凝土，厚度为 35cm。如掌子面不能及时开挖，应对掌子面进行封闭，挂网喷 510cm 厚混凝土。如掌子面还不够稳定，则需在掌子面打设锚管，并加大喷射混凝土厚度。 四浅埋暗挖法的发展前景 1复杂受力转换过程的沉降控制浅埋暗挖法的复杂受力转换是在既有建筑物之下进行的，由
17、于避免了拆迁、拆除等，导致其施工技术难度大、工艺复杂， 故沉降控制要求严格。 此项技术在以后城市地下工程中将有很好的发展空间。 2提高浅埋暗挖法的施工速度和注浆技术浅埋暗挖法机械化程度低，靠人工开挖的比较多，施工速度慢，工作效率比较低。应研发隧道开挖全过程的机械化操作，同时选择适宜的辅助注浆施工措施，目前主要采9用的是超前小导管或超前锚杆支护、 特殊地层冻结法、 超前小导管注浆支护、水平旋喷加固等。 应从保证施工安全和施工速度的角度出发， 提高注浆技术。 3研究解决浅埋暗挖法防水问题的新方法目前浅埋暗挖法施工主要做两道防水层：第一道是在初支和二衬之间铺设全包防水板；第二道主要是二衬防水混凝土。
18、随着施工技术的发展和进步，应研究新型的防水材料，一次性完成防水层施工。 4开发新型综合的施工方法将新施工方法与我国浅埋暗挖法的设计思想相结合， 形成一种适用于特殊地层的综合开挖法， 可加快机械化施工进度和施工速度， 进而缩短工期， 降低造价。 五结束语 城市工程地铁的施工，应统筹兼顾、全面考虑，选择最优的浅埋暗挖施工方法。浅埋暗挖法与其他方法相比具有显著的优越性。浅埋暗挖法是一种独特的施工技术，其发展适合城市地铁的施工发展形势。 随着新型建筑材料、 新型工程机械和隧道结构理论的进步，浅埋暗挖技术必将得到更大的发展空间。 参考文献： 1 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： 326-344. 2 贺长俊，蒋中庸 浅埋暗挖法隧道施工技术的发展J. 市政技术， 2009， （5）： 274-279. 3 冯金海. 地铁浅埋暗挖法和盾构法的适应性研究J. 科技创业10月刊， 2007， （3）： 190-191. 4 关宝树， 国兆林. 隧道及地下工程 M. 成都： 西南交通大学出版社， 2000： 273-290. 5 王梦恕. 浅埋暗挖法设计、 施工问题新探J. 隧道建设， 1992， 12（4）： 289294. 6 杨军峰， 潘淡浓. 浅埋暗挖法隧道施工技术及控制J. 中国水运， 2008， （6）： 110-111.
