淺談淺埋暗挖法隧道施工技術

張　友（中鐵十九局集團第七工程有限公司，廣東　珠海　519000）

淺談淺埋暗挖法隧道施工技術

張友
（中鐵十九局集團第七工程有限公司，廣東珠海519000）

摘要：隧道工程的實施過程詮釋了“淺埋暗挖法”概念的內涵。本文全面分析了淺埋暗挖法施工工藝的特性要求、施工條件、開挖方式、及承載支護措施；詳細介紹了淺埋暗挖法的監控測量手段，指出了測量工程執行基準，其目的是確保淺埋暗挖法隧道工程的成功實施。

關鍵詞：隧道工程；淺埋暗挖法；初期支護；模筑襯砌；沉陷抑制

我們國家從20世紀80年代開始研究并實施淺埋暗挖法的隧道施工工藝，并在部分地質比較復雜的鐵路隧道建設中取得了成功的技術突破，典型例子就是軍都山鐵路雙線隧道進口段在黃土地層的施工建設。它為這一先進技術的實施開辟了先河，隨后技術得到推廣，相繼應用到西單、東單、天安門西以及王府井四座地下暗挖車站。淺埋暗挖法，其本質含義就是當開掘淺埋地段隧道時，依據其周圍環境的條件而采用暗挖法的施工工藝。它的工藝程序是借鑒了新奧法的工藝原理，即在開挖進程中選用若干種方法對圍巖施以加固，并主要依托圍巖的本身支撐力，在挖過后迅速施以支護并形成閉環，與圍巖共同承載大幅度變形帶來的巨大應力。

1　淺埋暗挖法施工技術特點

1.1圍巖變形引發地表形變。淺埋隧道由于所埋的深度比較淺，表面覆蓋層比較薄，通常條件下，暗挖法施工的影響會較大程度地傳遞到地表面。要防止地表面建筑物、地下敷設的各類線路管網和地面交通設施受到干擾和損害，一定要充分抑制住地面下部和地表面的下沉和變態。在變形情況方面，既要注意到因為隧道開挖給圍巖造成的下沉變形，又要注意到因為圍巖的作用給支護結構造成的柔軟性變形以及施工各個時期所有基礎的下沉所造成的構架總體位移。

1.2剛性支護結構或地層性質優化。在實施淺埋暗挖法進行隧道施工時，要把它的支護過程最大限度提前安排，支護的剛度要盡可能地取最大值，這樣可以有效抑制地下層和地表面的下沉。在切實選取了恰當的開挖工藝方案和支護措施之后，還有必要采取間斷地圍巖優化和提前支護等手段。如此可以更有效地抑制底層的下沉變形。

1.3充分發揮試驗段的示范作用。因為所處區域和隧道施工地段地質結構的不確定性，一般均有必要把一段在地質特性上有普遍性的區域當做示范段，當實施好結構編制、建設方案、實驗過程和測量的安排等工作之后，將試驗地段提前一段時間開工。把施工進程中發生的地下層和地表面下沉變形、支護構架和圍巖承力分布等與地表面的連帶作用進行勘測、考量和評估。通過把試驗地段獲取的相關參數進行逆向分析還可取得更貼近現實的圍巖應力數據，并能夠憑借這些應力數據做精確的力學分析核算。依據對試驗段建設的評估和總結，既可以把原有的施工方案設計做以改進，還能夠把測量參數管理基準給與檢驗。

2　開挖措施和支護模式

2.1開挖措施的選取。通常對于山區隧道的施工采用正臺階工藝進行；城市里和其周邊地帶的普通隧道可選取上臺階分區開挖方法或是短臺階方法；城市地下鐵道列車站、地下大型停車廣場等多跨隧道一般常用柱洞工藝、側洞工藝或中洞工藝實施開挖工作。以北京地鐵5#線為例，在大跨度暗挖車站的施工建設中，就是采用中洞法，先對隧道中間部分進行開挖。施工地段勘測數據要快速編織成曲線圖，即畫成位移與時間曲線的平面坐標圖，在代表時間的曲線橫坐標底下標明施工序號及開挖工作面與勘測斷面的距離。在曲線比較平穩的階段，要做數據運算及回歸評估，以便估算比較穩定時間段、最大位移數值，把握位移的內在轉化的邏輯性。依據勘測執行基準和隧道施工每個區域的下沉變形執行基準實施建設管理。在勘測數值超出執行基準時，必須查找超出標準的理由，特殊情況要將已作出的支護結構加以強化或優化建設方案。在曲線顯示反轉點時，也就是位移參數發生反常的快速上漲情況時，說明圍巖和支護已經出現了波動情況，此時，必須加大監測力度并迅速強化支護結構。特殊情況時要迅速中斷施工進程，而且運用加固工作面的手段以確保建設過程的安全穩定，在得到圓滿處理之后，方可開始下一步開挖進程。隧道開挖過程中要最大限度地降低對圍巖觸動，首先選取掘進設備及人工開挖的方法。選去爆破方法施工時，要注意深度不能大，爆破力不能過強。有特殊需要時，須對爆破過程產生的震動實施監控。每次爆破進展深度通常不要超過一米。

2.2支護模式。淺埋暗挖法開挖的隧道通常都實行重疊式襯砌。在支護編制時應歸類為三種情況：（1）初始期支護結構承擔整體負荷，第二次支護只作為安全備用考慮；（2）一次支護與二次支護合力承載；（3）初始期的支護只用作施工階段的暫時性支護，第二次支護當做主體承載構架。編制時要把結構編制、施工工藝、支護模式、配合施工手段等做以整體評估分析，且依托試驗給予證實，在隧道開挖的整個階段依據勘測數據給予持續優化。除此之外，我們還采用巖土鋪固技術。例如北京地鐵4#線西單站上跨地鐵1#線復—西區間時為控制區間隧道上浮，應用底層錨桿技術，從而將隧道鎖在錨桿上，抑制其上升。

3　抑制下沉變形和防止坍塌

3.1施工地段監控勘測。在采用淺埋暗挖工藝方法進行施工時，需將施工地段現場勘測當做一項關鍵性的任務，且要把開挖現場時時刻刻都納入可監控的范圍之中。其目的是切實做好工程建設的安全保護和塌陷變形的抑制工作。例如，在北京復八線建設中，就將第三方檢測引入其中，維護建設安全。

3.2勘測執行基準。隧道施工中一般選取位移勘測參數并將其當做信息控制對象。執行基準數值要依據開挖地段的具體情況來確定。當地面建筑受地層下沉的作用而發生明顯的變化時，選取抑制下沉的各種方法都沒有效果或耗費相當大時，應該再選用增加結構牢固性的方法，且設定適當的基準值。

結語

因為淺埋暗挖隧道施工工藝有很多獨到的技術優勢，所以在鐵路隧道施工中得到了很廣泛的普及。尤其在我國地鐵車站的建設中更給予了大力的應用，并取得了豐碩的成果。本文通過對淺埋暗挖隧道施工技術的特點和施工方式做了較詳細的敘述。但實踐證明，此項技術還有一些需要完善的內容，尤其是復雜結構的受力轉換、抑制下沉的措施等方面要給予更高程度的關注，使這項技術隨著科技的發展走向更成熟的階段。

參考文獻

[1]彭澤瑞，郭建國.北京地鐵復—八線土建工程施工技術[M].北京：中國鐵道出版社，2003.

[2]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[M].安徽：安徽教育出版社，2004.

中圖分類號：U455

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