城市地鐵施工技術中淺埋暗挖法的應用

向江波 （中鐵十六局集團有限公司，北京100018）

在軌道交通建設中，淺埋暗挖技術被廣泛使用，其已成為當下城市地鐵質量保證的重點技術之一，主要原因是其有著經濟、安全、適應性強的特點，除此之外，以上兩種技術的結合和不斷提升，也保證了城市地鐵質量的提升，在施工上取得了較好的效果。

1 淺埋暗挖法的含義及重要性

淺埋暗挖法是指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，該方法在保護地質方面有非常積極的作用，已逐漸成為地鐵項目獲批的重要施工方法[1]。在施工中，對沉降量的檢測和控制是關鍵所在，檢測中首先需要對附近建筑物和路面的沉降量進行實時監測，并通過對比計算得出是否符合規范及設計要求，為后續的施工做好基礎性工作，并起到一定的技術指導作用。

2 淺埋深挖法及其實踐

由于淺埋隧道施工時對地面土層有明顯的影響，有必要控制隧道開挖進度、土體沉降等方面保證隧道具有足夠的強度、穩定性和安全性。在地鐵工程中，通常使用淺埋方法，但在淺埋隧道過程中容易發生沉降問題，其可能會損壞地下管線，并越來越嚴重，最后導致破裂及地上建筑物的變形，而淺埋深挖法能夠有效地解決這一問題。因此，在城市地鐵建設過程中，淺埋深挖法最為常見。

3 淺埋深挖在地鐵隧道中的應用

3.1 地鐵隧道施工淺埋暗挖法的真空降水技術

隧道施工過程中，第一步是隧道開挖。通常在隧道開挖施工中遇到的實際問題是，在地下水位高的情況下，有必要將隧道的水位先進行沉降。在降水過程中，既要保證沉淀速度，也要保證最終沉降的水位達到施工要求。工程上，較多的使用真空降水技術，其原理是將需要降水的區域進行密封，而后用水泵抽水。水量的抽取由多到少，其原理是土壤被覆蓋之后，產生了負壓，使地下水以及土壤之中的水分會抽出，這樣，原有地下水會被吸出，土粒之間的水分會減少，地下水位會下降，土粒之間的縫隙也會減小。真空降水技術在應用時，要確保降水后的隧道沒有回水現象[2]。水能夠被直接壓入管井，使泵的輸送效率得到保障。

3.2 淺埋暗挖法的輻射井降水技術

前文對真空降水技術進行了詳細闡述，輻射井降水技術與真空法的相似之處在于，其目的是一致的，都是為了降低地下水位。但是，此兩種方法最大的不同在于，輻射井降水技術在施工的過程中，在隧道中插入直徑較大的井，在井壁上設計較多的抽水管，保證水體能夠被抽至井中。此時，大井里的水通過水泵集體抽出，此種技術被稱之為輻射井降水技術。而淺埋方法的真空脫水技術主要是針對粘土層和淤泥層。因此，在施工時，還要結合土壤層環境，確保真空沉降技術的正確有效應用，從而達到施工目的。

3.3 淺隧道支護法的技術應用

由于地鐵隧道施工低于淺表面，對于隧道的圍巖穩定性和強度的要求較高。因此，有必要在施工過程中使用支護技術。使用支護技術進行施工時，全部基本荷載由初次支護承擔，在安全儲備設計方面，使用二次模筑襯砌。初次支護與二次模筑襯砌共同承擔特殊荷載。若圍巖強度不滿足初次支護要求，還需要拱架進行超前支護，改善加固圍巖，調動部分圍巖的自承能力，最后進行噴錨。如圍巖強度較好，只需要進行簡單的錨桿掛網噴錨支護[3]。二次模筑襯砌屬于后期支護，簡稱二襯，就是用襯砌臺車澆筑混凝土。初次支護與后期支護的目的都是為開挖工作做好良好的施工基礎。支護的最終狀態，是封閉環的形成，使封閉環與圍巖共同作用形成聯合支護體系。支護簡圖如圖1所示。

圖1 淺隧道支護簡圖

3.4 遠程監控技術在地鐵隧道施工的應用

在實際地鐵隧道施工淺隧道方法中，由于地鐵隧道不是在一個單一的方向，但隧道網絡中的環或多個方向上的結構，和之后的操作過程并存，遠程監控技術應被用來有效地測量強度和隧道的結算。如果發現異常，必須立即采取措施糾正。

3.5 淺埋暗挖大管棚施工技術

在工程中，大管棚施工技術在淺埋暗挖中被普遍使用，本次項目在施工過程中，首先進行了三通一平的工作，對人員的操作順序以及工藝步驟進行控制和管理，對放線工作完成后進行精確地測量，以保證整個工程的順利展開，然后對軌道在鋪設過程中的重點規范進行設計和要求，接著進行大管棚施工。使用管棚支持技術在地鐵隧道施工時，應該合理的選擇管裙的數量和間隔，以便有效地改善管棚的支撐強度，提高地鐵隧道施工的安全。淺埋暗挖施工工程特點見下表。

淺埋暗挖工程特點

暗挖技術在施工的過程中，對鋼材性能和尺寸的要求比較高，本項目使用φ108的熱軋無縫鋼管，鋼在進行鋼管對接的過程中，根據設計要求，對同一斷面內的接頭數量進行了控制，在50%以內。其次，在內套管尺寸的設計方面，選擇外徑＞95mm，壁厚＞5mm的有切割注漿孔的鋼管。在進行鋼管連接的過程中，將注漿呈梅花形排列，對止漿段的控制，盡量保持在距離尾端500mm范圍以內。

3.6 地鐵暗挖法大管棚施工方案選定

暗挖從淺層進行理解，就是對于一些特殊的挖掘環境不能提前解決，比如在挖掘中，經常會遇到特殊的巖層，如硬度高、無斷面的巖層，需要進行特殊的處理。本項目在進行時，使用潛孔錘鉆進法進行施工，此方法在使用的過程中對粗砂、以及花崗巖的處理都有較好效果。在施工過程中，對于黏土層和帶有卵石的黏土層這一類比較特殊的土層，采用水切鉆進法進行施工。此種方法的特點是可以和注漿過程一次性完成，注漿水灰比以1∶1為準。注漿過程中的壓力保持在0.5MPa～1.0MPa之間。按照此設計比例進行，才能夠保證工程質量，使管棚強度和土層進行無縫連接。淺層暗挖結構如圖2所示。

圖2 淺層暗挖結構

4 地層沉降控制標準的制定

地層沉降計算根據國家的實際要求計算，計算內容為：從地面建筑、地中管線等作為指定基準，對管線安全沉降量的最大值以Smax計算，計算公式見式（1）；底層穩定需求沉降量用S計算，計算公式見式（3）。

式（1）中：E-彈性模量；σ-鋼管縱向應力；i-沉降槽寬度系數，計算公式見式（2）：

式（2）中：H+R-總深度；φ-土層內摩擦角。

式（3）中：Ktg-允許最大傾斜值；β-邊坡對水平面坡角，。

經過上述計算，將結果與絕對值標準30mm進行對比。

5 結語

綜上所述，文章對城市地鐵施工技術中淺埋暗挖法的應用展開探討，對淺埋暗挖法的含義及重要性、淺埋深挖法及其實踐進行了闡述，再對淺埋深挖在地鐵隧道中的真空降水技術、輻射井降水技術、淺隧道支護法的技術、遠程監控技術、大管棚施工技術的應用進行詳細介紹，最后對地層沉降進行計算。以便在施工過程中合理的選擇施工方案。