地鐵隧道土方開挖施工中淺埋暗挖法技術(shù)的探討

葛偉蘭+范秀江

（浙江省大成建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江杭州 310012）

摘 要：伴隨著城市的日益發(fā)展，城市交通建設(shè)成為了一個越來越受關(guān)注的話題。在公用地下工程中，由于在實際施工過程中往往會遭受障礙物及其他不利因素的影響，極大地降低了施工效率。在這樣的形勢之下，淺埋暗挖法施工技術(shù)隨之產(chǎn)生了。此項技術(shù)的產(chǎn)生，不僅大大降低了障礙物及其它因素給施工造成的影響，還具有無污染、無噪聲，對城市正常交通影響較小等先天優(yōu)勢。下文中將會以某城市的地鐵1號線02合同段的暗挖區(qū)間隧道施工為例，通過多方面的研究與分析來對該項施工技術(shù)進(jìn)行深入探討，從上下臺階環(huán)形開挖預(yù)留核心土法、CRD法的相關(guān)工藝和施工方法等方面來進(jìn)行詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖法；優(yōu)勢；地鐵隧道；土方開挖；臺階法；CRD法

0 引言

相對于現(xiàn)代化的地鐵隧道建設(shè)來說，那些較為傳統(tǒng)的地鐵隧道，在進(jìn)行施工過程之中會存在嚴(yán)重擾亂城市交通，給周邊環(huán)境產(chǎn)生極為不利的影響等不足。除此之外，傳統(tǒng)地鐵隧道在實際施工過程中還面臨著工程投入較大，破壞城市正常的管線分布等問題。在傳統(tǒng)地鐵隧道施工時，需要大量的機(jī)械施工，這也是施工過程中不可忽視的一大難題。據(jù)有關(guān)資料顯示，淺埋暗挖法主要所指的就是一種在非常接近于地表的位置進(jìn)行暗挖的施工方式。

1 淺埋地下工程的基本含義

1.1 淺埋隧道的主要概念

①鐵路隧道。Ⅵ級圍巖的厚度為35～40m，Ⅴ級圍巖的厚度為18～25m，Ⅳ級圍巖的厚度為10～14m，Ⅲ級圍巖的厚度為5～7m，為淺埋隧道。

②城市地鐵。通常情況下將覆跨比H/D位于0.6～1.5m這一范圍內(nèi)的稱之為淺埋，位于0.6m以下的稱之為超淺埋。

1.2 淺埋隧道的主要特征

淺埋隧道最為重要的特征就是埋深淺。在進(jìn)行地鐵隧道的施工過程中，很容易造成地層的損耗，給施工場地周邊的環(huán)境產(chǎn)生不利影響也是在所難免的。由于以上原因，在實際施工中便需要在合理方位內(nèi)提升其開挖、支護(hù)、襯砌、排水、注漿等等工作的標(biāo)準(zhǔn)，確保整個工程的萬無一失。

1.3 淺埋地下工程的建設(shè)方案

現(xiàn)階段我國在這一領(lǐng)域主要采用的方案包括：盾構(gòu)法、蓋挖法、明挖法和淺埋暗挖法。在表1中，主要包含的是 “場地占用情況、斷面、深度”等三個不同難度系數(shù)的表述，并最終對每一種施工方案的還出和壞處都進(jìn)行了仔細(xì)分析歸納。

2 淺埋暗挖法的原理及其特征

淺埋暗挖法作為一種新興的地鐵隧道建造方案，其自身具備許多特征。在施工時，它往往會采取相關(guān)的加固技術(shù)來達(dá)到增強(qiáng)圍巖穩(wěn)固性的目的。其最為主要的工作原理就是盡可能依靠圍巖自身的承載力來對已經(jīng)挖掘好的隧道進(jìn)行一定的支撐工作，并最終建立起一套較為完善且安全的聯(lián)合支護(hù)體系。在施工時，一定要貫徹落實 “管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的工作理念，爭取工程施工的萬無一失。

第四紀(jì)軟弱地層的地下施工中會首先考慮使用淺埋暗挖法來進(jìn)行，此種方法不僅適合施工的實際情況，還能夠盡可能的彌補(bǔ)圍巖自身穩(wěn)固性不足的缺點，地表沉降很有可能直接迫使圍巖松散、變形。這樣以來很有可能導(dǎo)致施工受阻，因此在施工過程中，為了盡可能減少上述問題的產(chǎn)生，就必須要在第一時間并且按照科學(xué)有效的方法來增加初期支護(hù)的剛度，確保施工安全，保障施工進(jìn)度。在如圖1所示的特征曲線中，C點與A點之間的距離約大，所達(dá)到的效果也就越好。此外，兩者之間的距離越小，支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力越強(qiáng)。

3 淺埋暗挖法的主要施工方式

在本文中主要通過對某市地鐵1號線02合同的具體施工進(jìn)行分析，從多個方面對土方施工臺階法和CRD法的施工方法、施工工藝進(jìn)行分析。

4 工程概況

在本文所使用的實例中，其自身的區(qū)間隧道右線長為511.1m，左線長為511.101m，共計已經(jīng)達(dá)到了1022.201m。其頂部的覆土厚度通常控制在9.4m～10.6m這一范圍內(nèi)。區(qū)間所處的地層成分是以粉土層為主的，其自身含有少量的粉砂。區(qū)間的左右線間距通?？刂圃?3m～13.4m范圍內(nèi)。根據(jù)有關(guān)的施工數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)間隧道最大縱坡達(dá)到了4.17‰，最小縱坡2.0‰，其豎曲線半徑的最小值達(dá)到了3000m。

5 臺階法的施工

在現(xiàn)代地鐵隧道施工過程中，最為常見的施工方式叫做臺階法。與此同時，它還以現(xiàn)階段最為基礎(chǔ)、應(yīng)用也最為廣泛的方法，其與施工方法都或多或少的與之存在聯(lián)系，有的甚至要以之為基礎(chǔ)才能夠得以實現(xiàn)。如果在施工中發(fā)現(xiàn)開挖斷面較高，則能夠采取多臺階施工，并且需要將各個層面的臺階高度控制在3m～5m范圍內(nèi)。在對臺階法進(jìn)行歸類時，往往會根據(jù)其臺階的長度將其劃分為下列幾類：

長臺階：長臺階可以大大提升掌子面的穩(wěn)定性，但是在施工過程中長臺階還存在著干擾過大的弊端；上臺階上設(shè)備、材料相比于其他施工方式來講存在著極大地困難；上臺階在向下臺階出碴時也會受到極大地限制；很難第一時間封閉成環(huán)，因此該方法通常情況下不會是工程施工的首要選擇。

中臺階：中臺階是一種介于上臺階與短臺階之間的一種施工方式，因為上臺階的距離并不是像長臺階那樣距離很長，所以說施工時噴砼和注漿設(shè)備依舊能夠放在下臺階位置上。

短臺階：在土質(zhì)隧道中上臺階沒有配置大型設(shè)備的必要，下半段可以在6～10m的范圍內(nèi)封閉成環(huán)，還可以確保圍巖能夠在穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行挖掘，因此該種臺階長度在城市地鐵的第四系地層中獲得了廣泛應(yīng)用。

微臺階：當(dāng)施工要求達(dá)到掌子面開挖標(biāo)準(zhǔn)的條件之下再下進(jìn)行選擇，通常情況下設(shè)置為3～4m。在采用反向挖掘機(jī)進(jìn)行挖裝碴工作時，上臺階中除了很少一部分都能夠采用該機(jī)進(jìn)行挖、裝工作，如此以來能夠有效提升施工速度。

在此項工程中所使用的方法為臺階法，詳細(xì)的工藝流程見圖4、圖5。

其最為主要的施工方案如圖6所示。

6 CRD法

通常所說的CRD主要指的就是英文短語“Center Cross Diaphragm”的縮寫，它的主要含義就是交叉中隔墻法。

CRD法在實際施工過程中會被劃分成包含：左右分塊、上下分臺幾個部分，分別施工。這樣以來，不僅能夠大大降低施工難度，還能夠有效增加施工效率。所謂的CRD法模筑砼施工方案通俗來說就是，提前采取支承替換法來制作底板，把中壁分段拆除，為其配備相關(guān)的防水板以及施工底板之后，再用支撐對其中壁進(jìn)行恢復(fù)，到了施工的最后再把中壁即臨時仰拱按段按順序進(jìn)行拆除。如此以來，不但可以大大提升支護(hù)體系的安全系數(shù)，最大程度的對地表沉降量進(jìn)行有效掌控，與此同時還能夠盡可能降低在施工過程中產(chǎn)生事故的概率。

7 總結(jié)

淺埋暗挖法在現(xiàn)代地鐵隧道施工過程中起著十分重要的作用和意義，它是噴錨暗挖法隧道施工的一個重要分支。將其與新奧法進(jìn)行比對后不難發(fā)現(xiàn)，該方式在設(shè)計時并沒有將圍巖的自承能力考慮進(jìn)去，過多的注重地層的預(yù)支護(hù)以及預(yù)加固環(huán)節(jié)，所以說此方式的適用環(huán)境就有了更多地要求。通過對本文實例進(jìn)行仔細(xì)分析與多次研究后，對淺埋暗挖法臺階法、CRD法施工工藝和施工方法有了更為深入的了解和認(rèn)識，為今后我國在該領(lǐng)域的工作積累了重要經(jīng)驗。

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