淺埋暗挖法隧道施工技術的探討

張亦山

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淺埋暗挖法隧道施工技術的探討

張亦山

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淺埋暗挖法是第四紀軟弱地層內隧道修建的主要方式，其能夠加固地層，對圍巖自承能力進行合理調動。該施工技術的應用優勢在于靈活多變、不拆遷、無交通影響、無環境破壞及較低綜合造價等。為此，在隧道施工中得到了廣泛應用。本文主要對隧道淺埋暗挖法的概況、施工工藝及注意事項進行了分析與探究。

淺埋暗挖；隧道施工

一、淺埋暗挖法的概況

淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。在城鎮軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質條件為前提，以控制地表沉降為重點，以格柵（或其他鋼結構）和噴錨作為初期支護手段，按照十八字原則進行施工，稱之為淺埋暗挖法。

淺埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深淺（最小覆跨比可達0.2）、地層巖性差（通常為第四紀軟弱地層）、存在地下水（需降低地下水位）、周圍環境復雜（鄰近既有建、構筑物）等特點。同時，經過許多工程的成功實施，其應用范圍進一步擴大，由只適用于第四紀地層、無水、地面無建筑物等簡單條件，拓廣到非第四紀地層、超淺埋（埋深已縮小到0.8m）、大跨度、上軟下硬、高水位等復雜地層及環境條件下的地下工程中去。

二、淺埋暗挖法隧道施工工藝

淺埋暗挖法在隧道施工中具有較大作用，既能夠確保地下管線正常使用、地面交通不中斷，同時不會出現傳統工法對的污染。在施工中應基于周圍環境條件、隧道斷面構成、地質條件等來選擇適宜的施工工藝，確保隧道施工的安全性。

1、試驗段。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、開挖施工。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。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。

3、支護施工。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。

三、淺埋暗挖法隧道施工注意事項

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。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。

2、要嚴格基于國家規范要求，并結合操作流程、專項施工方案來完成模板工程的拆除、安裝作業施工，模板及其支撐材料的材質務必要符合施工強度、剛度，確保其位置、形狀、尺寸的正確性。為了避免在受力后模板出現下沉或變形，支撐模板的基礎應有較大的支撐面積、且堅實。同時，應該將臨時固定設施設置在支撐系統工程及安裝模板中，避免模板傾覆。值得注意的是，為了確保施工過程保質保量，務必要在上一道工序驗收合格之后再進行下一道工序施工。務必要統一設計、統一規劃施工現場的用電， 制定完善的觸電事故應急預案及臨時用電施工方案。同時，做好施工現場用電安全宣傳，提高安全用電意識，用電安全提示標識也必須要做好。

3、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。

4、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。

四、結束語

綜上所述，淺埋暗挖法作為噴錨暗挖法隧道施工的一種，與新奧法相比，未考慮利用圍巖的自承能力，更強調地層的預支護和預加固，適合于隧道埋深小、松散土質圍巖條件下、通過控制地表沉降來建造地鐵隧道。解決了隧道由于地下障礙物及周圍環境（如地表拆遷量大等）等影響無法使用盾構施工、明挖施工時的諸多難題。通過相關隧道施工實踐，為淺埋暗挖法小斷面隧道施工積累了豐富的施工經驗，收集了大量的施工指導數據，為今后類似淺埋暗挖隧道施工具有一定的指導意義。

［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，2013.