淺埋暗挖地鐵車站施工技術(shù)

屈軍平

摘 要：在地鐵修建中，淺埋暗挖法發(fā)揮了不可替代的作用，也取得了顯著的成績(jī)。通過(guò)研究淺埋暗挖法原理，探討淺埋暗挖法中大管棚和小導(dǎo)管超前注漿支護(hù)的施工技術(shù)，并對(duì)淺埋暗挖施工技術(shù)中應(yīng)注意的問(wèn)題加以分析，提出相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖法；地鐵車站；注漿支護(hù)；管棚施工

中圖分類號(hào)：U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0107-02

在城市地鐵建設(shè)中，地鐵車站的開挖面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果采用明挖的方法施工，不僅會(huì)影響交通，而且對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定的破壞。因此，淺埋暗挖的施工技術(shù)是目前城市地鐵車站較為普遍的施工方式。在地鐵車站進(jìn)行淺埋暗挖施工時(shí)，施工的重要技術(shù)環(huán)節(jié)必須做好。

1 淺埋暗挖法施工原理及特點(diǎn)

1.1 淺埋暗挖法施工原理

淺埋暗挖法是根據(jù)巖土的自立性能，在不破壞地表的情況下，利用豎井采用機(jī)械或人工掘進(jìn)的施工方法。

淺埋暗挖法是針對(duì)埋置深度較淺、松散不穩(wěn)定的土層和軟弱破碎巖層施工提出來(lái)的。其基本適用條件有：①不允許帶水作業(yè)；②要求開挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性。淺埋暗挖法是以超前加固、處理軟弱地層為前提，采用足夠剛性的復(fù)合襯砌為基本支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種用于軟地層近地表隧道的暗挖施工方法。它以施工監(jiān)測(cè)為手段，并以此來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工，保證施工安全，控制地表沉降。

1.2 淺埋暗挖法施工特點(diǎn)

淺埋暗挖法施工特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①城市地鐵所處地段周邊的建筑、交通和地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，通常需要選取有代表性的結(jié)構(gòu)物和地質(zhì)地段進(jìn)行工程試驗(yàn)段。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段的研究和分析，取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，來(lái)指導(dǎo)地鐵隧道的設(shè)計(jì)與施工。②淺埋暗挖隧道施工開挖會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生一定的影響，必須采用超前加固改良地層和適當(dāng)?shù)拈_挖方法。設(shè)置剛性支撐防護(hù)措施，可以有效地控制坍塌和地表沉降，減少對(duì)地面的影響、對(duì)城市地面交通的干擾，避免大量拆遷。③淺埋暗挖法適合于各種斷面形式（單線、雙線、多線、車站等）和變化斷面（過(guò)渡段、多層斷面等），具有高度的靈活性。

2 大管棚與小導(dǎo)管超前注漿支護(hù)的施工技術(shù)

為了避免受地層的土質(zhì)結(jié)構(gòu)和條件等因素的影響，地鐵車站在采用淺埋暗挖方法施工之前，要采取相應(yīng)的支護(hù)方法，保證施工正常進(jìn)行和地表結(jié)構(gòu)物的安全、平穩(wěn)。因此，管棚支護(hù)起到了防塌和限沉的重要作用。

2.1 管棚加小導(dǎo)管注漿支護(hù)技術(shù)原理

大管棚超前支護(hù)是在擬開挖的地鐵車站外輪廓周邊上，沿軸以一定的外插角進(jìn)行鉆孔，并保持一定間距進(jìn)行慣性矩大鋼管的安裝，然后再注漿，結(jié)固以后形成一種超前支護(hù)的施工技術(shù)，這種方法可以在不破壞地面環(huán)境和建筑物的情況下，進(jìn)行各種地下工程的施工。目前，在地鐵車站中，普遍采用管棚加小導(dǎo)管注漿的支護(hù)方式，提高車站拱頂?shù)姆€(wěn)定性。管棚支護(hù)工作是淺埋暗挖地鐵車站施工前一項(xiàng)的十分重要的施工環(huán)節(jié)，它能夠有效增加結(jié)構(gòu)自身的剛度和周圍巖壁的抗剪強(qiáng)度，且能與隧道的初支鋼架聯(lián)合受力，從而形成固結(jié)的棚架體系，加強(qiáng)開挖前圍巖的強(qiáng)度，以防止塌沉問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)由于地鐵車站通常處于城市道路、建筑物或廣場(chǎng)等地面結(jié)構(gòu)的下方，且地下管線的分布較多，管棚支護(hù)能夠有效地防止暗挖施工時(shí)上部土體或管線的下沉。

2.1.1 管棚超前支護(hù)技術(shù)的工作原理

管棚超前支護(hù)技術(shù)的工作原理如下：①管內(nèi)壓注水泥漿可以提高土體的物理強(qiáng)度，并能夠增強(qiáng)管棚和周圍土體的黏結(jié)力，使之更加密實(shí)，既起到了加固的作用，也提高了土層的穩(wěn)定性。②土層的預(yù)加固結(jié)構(gòu)能起到承載的作用，管棚通過(guò)工作面推進(jìn)方向布置的一端與初支結(jié)構(gòu)體聯(lián)結(jié)，而另一端則深入到前方的土體中，從而形成兩端固定的梁，這種預(yù)加固和支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠提供較強(qiáng)的豎向抗力，是較為典型的超前預(yù)支護(hù)體梁效應(yīng)。超前支護(hù)體的各個(gè)單元體間很容易產(chǎn)生成拱的現(xiàn)象，所以小跨度的拱群能夠減少超前支護(hù)時(shí)土體調(diào)整和成拱所達(dá)到平衡的時(shí)間，隧道很快又會(huì)建立起新的平衡，從而使連續(xù)的小拱群嚴(yán)密地控制邊界。小拱下的土體需要及時(shí)進(jìn)行混凝土噴注來(lái)固結(jié)，這就是預(yù)加固的成拱效應(yīng)。③在軟土層中，土體開挖形成的地層荷載由管棚從循環(huán)支護(hù)結(jié)構(gòu)中釋放。因此，隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)的不斷延續(xù)，土體開挖所釋放的荷載會(huì)被傳遞到支護(hù)的結(jié)構(gòu)上。

2.1.2 管棚加交叉小導(dǎo)管注漿的技術(shù)原理

當(dāng)原有的管棚加管棚小導(dǎo)管因位置或圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)的限制而難以施做時(shí)，應(yīng)該及時(shí)調(diào)整施工方法，將管棚間小導(dǎo)管超前注漿改為管棚底交叉小導(dǎo)管注漿，從而有效降低作業(yè)難度，減少安全隱患。

2.2 管棚加交叉小導(dǎo)管超前注漿支護(hù)施工技術(shù)重點(diǎn)

2.2.1 管棚施工技術(shù)

制作管棚時(shí)，應(yīng)該采用無(wú)縫鋼管，壁厚和管長(zhǎng)要根據(jù)實(shí)際要求選定，在第一根鋼管的前端鑲嵌3～4對(duì)合金，并內(nèi)外開刃，留出3個(gè)水口作鉆頭，管壁的溢漿孔應(yīng)按梅花形布置。施工時(shí)，應(yīng)該選用合適的管棚鉆機(jī)、攪拌機(jī)、水泵和注漿機(jī)，并保持場(chǎng)地平整，以架設(shè)鉆機(jī)臺(tái)架。管棚的導(dǎo)向管要按設(shè)計(jì)要求布置，鉆孔時(shí)要將鋼管和鉆頭一超鉆入土層或巖層內(nèi)部，當(dāng)達(dá)到一定深度以后停止鉆頭，將鉆頭與鋼管、鋼管與鋼管之間要用絲扣連接，進(jìn)行管棚內(nèi)注漿作業(yè)。

2.2.2 交叉小導(dǎo)管的施工

小導(dǎo)管應(yīng)該采用熱軋的無(wú)縫鋼管，直徑和壁厚按設(shè)計(jì)要求選定。將導(dǎo)管的前端加工成錐形，以便于插接。小導(dǎo)管的溢漿孔應(yīng)按設(shè)計(jì)要求直徑鉆成，并呈梅花形分布。在相應(yīng)位置的管棚施工，當(dāng)注漿完成后，采用風(fēng)鉆引孔，成孔后插入導(dǎo)管；當(dāng)插入困難時(shí)，可采用沖擊錘頂入，將管內(nèi)的泥砂清理干凈，并封堵導(dǎo)管和孔壁間的縫隙，進(jìn)行管內(nèi)注漿，水泥、水玻璃漿液的配比要符合設(shè)計(jì)要求。

3 地鐵工程淺埋暗挖施工技術(shù)的注意事項(xiàng)

3.1 施工過(guò)程臺(tái)階步距的控制

在單洞隧道施工中，一般將上下導(dǎo)洞的掘進(jìn)間距控制在3～5 m之間，確保有效的封閉成環(huán)；如果臺(tái)階的長(zhǎng)度不足、洞內(nèi)縱向的破裂面超過(guò)了工作面，則可能引起洞頂土體下滑，無(wú)法保障上洞的穩(wěn)定性，掌子面的支撐力度也會(huì)不足，可能引起掌握面朝向已經(jīng)開挖隧洞的移動(dòng)變形，發(fā)生地層變位，加劇地表沉降，存在嚴(yán)重的施工安全隱患。如果臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)，在開挖時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大的縱向變位，不利于上導(dǎo)洞斷面的受力，會(huì)造成周圍地層的松動(dòng)；同時(shí)增加了塑性區(qū)，而此時(shí)拱腳附近的受力過(guò)于集中，可能失穩(wěn)。另外，這種情況也不利于材料的搬運(yùn)，增加了上下臺(tái)階中鋼格柵成環(huán)的時(shí)間，在拱腳位置的上臺(tái)階鋼格柵容易發(fā)生下沉，加劇沉降問(wèn)題。具體施工順序如圖1所示。

因此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理確定臺(tái)階的長(zhǎng)度，要做到以下兩點(diǎn)：①滿足初期支護(hù)形成閉合斷面的要求。如果圍巖的穩(wěn)定性不強(qiáng)，則閉合時(shí)間應(yīng)盡量縮短。②考慮上半部斷面開挖時(shí)所需的空間大小，避免開挖時(shí)造成相互影響，拖延施工進(jìn)度。

3.2 施工過(guò)程隧道二襯的模板控制

如果不能將模板牢固固定，則極易發(fā)生漏漿、脹模等問(wèn)題，會(huì)對(duì)墻面平整度、完好度產(chǎn)生影響。在雙聯(lián)拱隧道的隔墻模板中，采取內(nèi)部縱向、橫向分別布置內(nèi)拉螺栓的方法，根據(jù)模板的大小確定縱橫向的間距，在模板以外設(shè)置外支撐力，將著力點(diǎn)落于平面中，避免某一位置的應(yīng)力過(guò)于集中，造成模板移動(dòng)，影響整體質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用淺埋暗挖法進(jìn)行地鐵車站施工，不但可以保證地表交通的正常運(yùn)營(yíng)，也能夠避免對(duì)環(huán)境造成破壞。對(duì)施工時(shí)的重點(diǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，使淺埋暗挖法能夠充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。在施工時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇最為合理的施工方法，以保證地鐵車站工程的平穩(wěn)、安全進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]宋漢甫.淺埋暗挖洞樁法施工發(fā)展綜述及探討[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2008（08）.

〔編輯：李玨〕endprint