淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)探究

曹小為

（徐州市城市軌道交通有限責(zé)任公司，江蘇徐州221000）

1 淺埋暗挖法概述

淺埋暗挖法是指在淺地表的地下展開各類地下洞室的暗挖施工。我國最早應(yīng)用該挖掘方式是在1936 年的北京地鐵建設(shè)中，淺埋暗挖技術(shù)是以新奧法理論基礎(chǔ)展開研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)的一種集理論與實(shí)操技術(shù)為一體的施工方法。與明挖法相比，該方式不影響交通，對周圍環(huán)境幾乎無影響，且適用于不同斷面、不同尺寸的隧道挖掘。

2 工程概況

某市地鐵2 號(hào)線隧道工程選擇淺埋暗挖方式設(shè)計(jì)，以復(fù)合式結(jié)構(gòu)襯砌，以注漿小導(dǎo)管、超前大管棚、鋼筋網(wǎng)、珠江導(dǎo)管、格柵鋼架以及噴射混凝土作為初期支護(hù)。二襯施工以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，支護(hù)工程和二次襯砌設(shè)置全包防水的隔離層。在淺埋暗挖施工中，應(yīng)嚴(yán)格依照工程設(shè)計(jì)圖、設(shè)計(jì)交底紀(jì)要、設(shè)計(jì)文件、現(xiàn)行施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程等，保障工程的規(guī)范性，促進(jìn)地鐵隧道施工順利執(zhí)行。

3 淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 淺埋暗挖施工工藝

工藝流程具體如圖1 所示。

圖1 淺埋暗挖施工工藝圖

3.2 豎井施工技術(shù)

3.2.1 豎井井口施工

在整個(gè)地鐵隧道施工中，豎井作為首要施工環(huán)節(jié)，利用機(jī)械設(shè)備挖掘，化學(xué)物質(zhì)噴射在井壁，預(yù)防挖掘隧道坍塌。另外，在豎井內(nèi)部放置組合模板，外部以通用化學(xué)物質(zhì)制定立體模板。在鎖口圈梁施工中，一次性向內(nèi)灌注混凝土，根據(jù)豎井施工標(biāo)準(zhǔn)，在圈梁頂部約1.5m 處進(jìn)行砌筑。在整個(gè)豎井施工中，應(yīng)嚴(yán)格依照要求進(jìn)行，避免結(jié)構(gòu)體被破壞，進(jìn)而影響整個(gè)豎井結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

3.2.2 安裝龍門架

在豎井施工中，鎖口圈梁完成澆筑后，測量工程強(qiáng)度，若不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，即可展開后續(xù)工程，安裝龍門架。首先，應(yīng)做好提升架架立工作。在提升架加工制造時(shí)，必須計(jì)算提升架承載力，避免提升架超負(fù)荷工作。同時(shí)，運(yùn)輸速度應(yīng)滿足提升架技術(shù)需求。在提升架的頂部，可搭設(shè)彩鋼瓦達(dá)到防雨效果，同時(shí)，設(shè)置相應(yīng)坡度，使雨水通過坡度匯入臨時(shí)排水溝，降低雨水對隧道施工的影響。

3.2.3 豎井井身的土方開挖與支護(hù)

在提升架架設(shè)完畢，可沿著豎井口向下挖掘土體，豎井的土方開挖通常以中間土體開挖、邊墻土體開挖的順序展開，在土體挖掘中，禁止超挖。開挖段土層主要由渣土、粉土、細(xì)砂、粉砂以及黏土層構(gòu)成，根據(jù)襯砌設(shè)計(jì)，選擇逆作法挖掘豎井較為適宜。為避免井身坍塌，可選擇噴射C20 混凝土，并甚至網(wǎng)構(gòu)鋼架和鋼筋網(wǎng)，以此為井身提供支護(hù)。在實(shí)際支護(hù)工程中，鋼架的豎向間距控制在50cm 內(nèi)，襯砌厚度控制為25cm，豎井縱向連接的鋼筋依照梅花形布置內(nèi)外兩層，在連接鋼筋錨入鎖口圈梁時(shí)，長度不低于35d（d為鋼筋直徑）。在鋼筋網(wǎng)片搭接時(shí)，間距控制為200mm，網(wǎng)片尺寸選擇140cm×70cm 的最佳。

3.2.4 豎井封底與馬頭門施工

豎井封底時(shí)，底部格柵選擇網(wǎng)構(gòu)拱架方式，噴射C20 混凝土30cm，拱架的中心間距控制為500mm，與暗挖段的中線平行放置。鋼架兩端和豎井鋼架預(yù)設(shè)鋼板焊接，以雙面搭接電弧滿焊，保障封底質(zhì)量滿足工程設(shè)計(jì)需求。

在馬頭門施工中，選擇120b 的工字鋼臨時(shí)支撐豎井拱架。馬頭門處，在隧道前2 榀進(jìn)行格柵密排，豎井拱架的縱筋、隧道縱向的連接筋全部深入密排雙拱架，并保障焊接質(zhì)量。在馬頭門施工過程中，避免全斷面開挖，并保障全部焊接質(zhì)量符合要去，保障結(jié)構(gòu)尺寸與要求相符，結(jié)構(gòu)表面圓滑平順。

3.3 正洞施工技術(shù)

3.3.1 超前支護(hù)

在正洞挖掘施工中，為保障工程安全性，支護(hù)工程非常關(guān)鍵。在隧道土體施工中，施工人員應(yīng)沿著拱部范圍進(jìn)行超前小導(dǎo)管注漿，導(dǎo)管為32，2 榀格柵為一排，打設(shè)2 次，導(dǎo)管重疊1m。在導(dǎo)管打設(shè)時(shí)，若為粉土層，可選擇風(fēng)鉆進(jìn)行打設(shè)；若為砂卵石層，可用高壓風(fēng)吹孔，以人工鐵錘打設(shè)。之后，以小導(dǎo)管向地層注入改性水玻璃漿液，對地層加固，規(guī)避隧道土體坍塌。

3.3.2 初期支護(hù)與回填注漿

在隧道開挖后，噴射混凝土5cm 厚封閉巖面，并快速掛網(wǎng)，假設(shè)鋼筋個(gè)柵欄，對仰拱、邊墻噴射強(qiáng)度為C20 的混凝土。當(dāng)噴射混凝土的強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%，通過小導(dǎo)管回填注漿，對地表沉陷率進(jìn)行控制。在回填注漿時(shí)，漿液選擇水泥砂漿，注漿壓力不超出0.4MPa，出漿口為開挖反方向，與土地間距為50mm。

3.3.3 二襯施工技術(shù)

在隧道施工中，以定型模板對隧道標(biāo)準(zhǔn)層確定，以直線段施工進(jìn)度、曲線段半徑考慮模板長度。防水層施工中，應(yīng)在初次襯砌、二次襯砌之間設(shè)置防水層，保障工程防水效果。之后，噴射仰拱二襯混凝土，做好連接鋼筋預(yù)留工作，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的80%，設(shè)立模板并對拱部、邊墻進(jìn)行混凝土澆筑。

4 淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)

自然環(huán)境、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工是導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的主要因素。自然環(huán)境主要包括水文地質(zhì)條件、地下管線、周邊環(huán)境等的影響。設(shè)計(jì)方面主要包括設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理、開挖方式選擇不恰當(dāng)?shù)纫蛩亍Ｊ┕わL(fēng)險(xiǎn)則是因施工人員人為因素、施工設(shè)備故障燈導(dǎo)致。

在淺埋暗挖施工中，施工技術(shù)對土體自身承受能力依賴性較高，因此，若無法保障初期支護(hù)穩(wěn)定性，開挖工程安全難以保障。側(cè)壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)，大多因地下水導(dǎo)致地表沉降，或者地表水、地下水共同影響，致使工程開挖涌現(xiàn)大量淤泥，地表塌陷。暗挖隧道時(shí)，經(jīng)常會(huì)穿過大量地下網(wǎng)管、暗渠區(qū)域，在隧道挖掘時(shí)，極易因水管爆裂、地層變形等導(dǎo)致路面坍塌、管道泄漏甚至爆炸等風(fēng)險(xiǎn)。對此，嚴(yán)格依照工程施工，全面掌握可能存在的風(fēng)險(xiǎn)并制定措施，做好風(fēng)險(xiǎn)的提前規(guī)避，對工程順利執(zhí)行具有重要意義。

5 結(jié)語

淺埋暗挖作為一種邊挖掘、邊澆筑的施工技術(shù)，埋藏淺是其最突出特點(diǎn)。在施工中，距離地表較近，常常導(dǎo)致地面移動(dòng)。因此，在施工過程中，應(yīng)對支護(hù)技術(shù)、灌漿技術(shù)、排水技術(shù)等進(jìn)行嚴(yán)格要求，方能保障隧道施工安全展開。并且嚴(yán)格依照施工技術(shù)，做好初期支護(hù)和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避工作，方能促進(jìn)工程順利展開，保障地鐵工程的整體質(zhì)量。