淺談隧道工程的暗挖法施工技術

張占敏

[摘 要] 近年來，隨著我國公路交通建設速度的不斷加快，各類隧道工程建設也出現了前所未有的新局面。在各類隧道施工方法中，暗挖法施工技術應用最為廣泛。本文重點闡述了各類暗挖法施工技術的基本原理，對比了它們的優缺點，為進一步擴大它們的應用奠定了基礎。

[關鍵詞] 隧道工程暗挖法施工技術

1.引言

隧道及地下建筑工程施工時，須先開挖出相應的空間，然后在其中修筑襯砌。施工方法的選擇，應以地質、地形及環境條件以及埋置深度為主要依據，其中對施工方法有決定性影響的是埋置深度。埋置較淺的工程，施工時先從地面挖基坑或塹壕，修筑襯砌之后再回填，這就是明挖法。當埋深超過一定限度后，明挖法不再適用，而要改用暗挖法，即不挖開地面，采用在地下挖洞的方式施工。目前，隧道工程的暗挖法已經成為隧道施工的主流技術，在各類公路、鐵路以及城市地鐵隧道中都有廣泛的應用。

2.公路路基加固的主要方法

2.1 礦山法

礦山法是一種傳統的施工力法，是人們在長期的施工實踐中發展起來的。礦山法是指用開挖地下坑道的作業方式修建隧道的施工方法。礦山法的基本理論依據是，隧道開挖后受爆破影響，造成圍巖體破裂形成松弛狀態，隨時都有可能坍落。鑒于這種松弛荷載理論依據，其施工方法是采取分割式按分部順序一塊一塊的開挖，并妥求邊挖邊撐以策安全，所以支撐復雜，材料消耗多。由于這種施工方法，因其工作面小，不能使用大型的鑿巖鉆孔設備和裝卸運輸工具，故施工進度慢，建設周期長，機械化程度低，耗用勞力多。但礦山法投入小，造價低，但只適合土質較好的城市地區和山嶺隧道。它是適合于城市地區松散土介質圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術方法。它的突出優勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

2.2 新奧法

新奧法是新奧地利隧道施工方法的簡稱，在我國常把新奧法稱為“錨噴構筑法”。新奧法是應用巖體力學理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監控來指導隧道施工和地下工程設計施工的方法和原則。新奧法是在利用圍巖本身所具有的承載效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技術，進行全斷面開挖施工，并以形成復合式內外兩層襯砌來修建隧道的洞身，即以噴混凝土、錨桿、鋼筋網、鋼支撐等為外層支護形式，稱為初次柔性支護。在洞身開挖之后必須立即進行的支護工作。因為蘊藏在山體中的地應力由于開挖成洞而產生再分配，隧道空間靠空洞效應而得以保持穩定，也就是說承載地應力的主要是圍巖體本身。而采用初次噴錨柔性支護的作用，是使圍巖體自身的承載能力得到最大限度的發揮，第二次襯砌主要是起安全儲備和裝飾美化作用。傳統法認為巷道圍巖是一種荷載，應用后壁混凝土進行支護。而新奧法將圍巖作為巷道構件的承載部分，因此施工時應盡可能全截面掘進，以減少巷道周圍圍巖應力的擾動，并采用光面爆破，微差爆破等措施，減少對圍巖的震動以保全其整體性。新奧法將錨桿、噴射混凝土適當進行組合，形成比較薄的襯砌層，即用錨桿和噴射混凝土來支護圍巖，使噴射層與圍巖緊密結合，形成圍巖-支護系統，保持兩者的共同變形，故而可以最大限度地利用圍巖本身的承載力。

2.3 掘進機法

掘進機法是挖掘隧道、巷道及其它地下空間的一種方法。它是用特制的大型切削設備，將巖石剪切擠壓破碎，然后通過配套的運輸設備將碎石運出。掘進機法可分為全斷面掘進機的開挖施工、獨臂鉆的開挖施工、天井鉆的開挖施工、帶盾構的掘進法等。

2.4 盾構法

盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法，它是將盾構機械在地中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進，并拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法。采用盾構法施工時首先要在置放盾構機的地方打一個垂直井，再用混泥土墻進行加固；然后將盾構機安裝到井底，并裝配相應的千斤頂；利用千斤頂之力驅動井底部的盾構機往水平方向前進，形成隧道；將開挖好的隧道邊墻用事先制作好的混泥土襯砌加固，地壓較高時可以采用澆鑄的鋼制襯砌加固來代替混泥土襯砌。

盾構法的主要優點包括除豎井施工外，施工作業均在地下進行，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的噪聲和振動影響；盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循環進行，施T易于管理，施工人員也比較少；土方量少；穿越河道時不影響航運；施工不受風雨等氣候條件的影響；在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道，盾構法有較高的技術經濟優越性。 不足之處在于：斷面尺寸多變的區段適應能力差； 新型盾構購置費昂貴，對施工區段短的工程不太經濟。

3.結語

近年來，隨著我國經濟的迅速發展，交通運輸事業也進入了一個快速發展的階段。隨著公路建設規模的不斷增加，在各類地區修建各種隧道的數量也越來越多。隧道施工工藝的選擇要結合實際的施工條件、場地情況。在目前常見的施工工藝中，暗挖法是應用最為廣泛的一種施工工藝。相信隨著我國運輸事業的不斷發展，道路建設投資將不斷加大，暗挖法的隧道施工工藝將會得到進一步的發展和完善。