地铁暗挖区间支护技术探讨

姜红艳 何众颖

摘要：在复杂地质条件下地铁暗挖区间的施工支护，一直是一个技术难点。以长春市城市轨道交通岱山公园站至飞跃广场站区间为工程背景，通过对工程地质概况的分析，包括施工划分、周边概况以及地质条件等，提出超前小导管、大管棚、喷射混凝土、二次衬砌等一系列施工关键技术。实践证明，这些技术的应用有效地解决了复杂地质条件带来的难题，确保了施工期间公路的正常使用和工程本身的安全。同时对未来人工智能技术在支护体系中的应用进行了深入探讨，为技术的持续创新和进步提供了重要参考。

关键词：地铁；暗挖区间；支护技术；导管

0   引言

随着城市化进程的不断加速，地铁成为现代城市中不可或缺的交通方式，越来越多的城市纷纷投入地铁建设[1-3]。地铁暗挖区间施工是地铁建设中的关键部分，但复杂地质条件增加了施工难度和风险。为确保工程质量与安全，需要详细分析问题和原因，并提出解决对策与措施。

将超前小导管、大管棚、喷射混凝土和二次衬砌等关键技术，应用于地铁暗挖区间的施工支护，可有效解决复杂地质条件带来的难题[4-7]。其中，应用超前小导管避免了管道破坏和维修问题，应用大管棚减少了噪声和粉尘污染，应用喷射混凝土提高了施工效率和支护结构的牢固性，应用二次衬砌增强了施工质量和工程安全性。

本文以长春市城市轨道交通岱山公园站至飞跃广场站区间为工程背景，通过对工程地质概况的分析，提出超前小导管、大管棚、喷射混凝土、二次衬砌等一系列施工关键技术。同时对未来人工智能技术在支护体系中的应用进行了深入探讨。这些技术的应用有效地解决了复杂地质条件带来的难题，确保了施工期间公路的正常使用和工程本身的安全，可为技术的持续创新和进步提供重要参考。

1   工程概况

1.1   施工劃分平面

长春市城市轨道交通岱山公园站至飞跃广场站一期工程均由四工区负责施工。施工任务包括：一期交通导改、管线改迁，一期环形围挡内桩柱、冠梁、挡墙、顶板（含3号风亭）等盖挖相关全部结构，顶板土方回填、管线回迁、路面交通设施恢复等。二期工程包括：飞跃路交通导改和管线改迁，东风大街交通导改和管线改迁。车站一期结构施工划分平面如图1所示。车站负一层结构施工划分平面如图2所示。

负一层和负二层结构由四工区负责施工，负三层结构由五工区负责施工。具体施工界限需避开梁板孔洞等部位。负二层运行线路隔墙、站台板、轨顶风道、楼梯等结构以四、五工区实际施工为界各自完成。

1.2   工程周边概况

岱山公园站至飞跃广场站，南北走向，飞跃路为繁忙的交通道路。区间距离汽车厂街区612#和613#楼较近，其他建筑物距离较远。区间地势北低南高，隧道位于飞跃路中铺设。现有道路已规划完成，两侧主要为绿地、汽车厂和商业场所，无需改造。总长度约为1069m，其中约1045m采用盾构+矿山法施工，25.4m采用明挖法施工。设置2座施工竖井，提供施工通道。岱飞区间总平面图如图3所示。

区间上方主要风险管线包括DN2000污水管、DN1000混凝土制污水管、DN1000混凝土制雨水管和混凝土制雨水箱涵。这些管线的埋深、竖向距离和水平距离各有不同，沿飞跃路铺设。区间左线和右线在不同位置与管线相交。岱飞区间沿线周边管线调查状况见表1。

1.3   地质条件评价

本区间长度较大，其中黏性土上部呈软塑-可塑状态，易塌陷，对基坑围护桩施工有一定的影响，属于复杂地质条件。在施工时应超前注浆，保证黏性土的稳定性。对于区间应针对不同岩土层选择适宜的盾构机进行施工。

2   暗挖区间关键施工技术

地铁暗挖区间关键支护技术包括钢支撑、喷射混凝土、大口径钢管桩和二次衬砌。针对复杂地质条件，选择适合的支护方式至关重要。支护技术需考虑地下水、软弱地层和断层等因素。机器学习算法可用于预测和优化支护方案。对地质条件进行充分分析和评估，综合考虑工程情况，选择合适的支护技术。

2.1   超前小导管技术

基于上述工程概况分析，管棚间采用小导管预注浆，小导管选用DN32水煤气管，长度2m，外插角为25?，每一榀格栅打设一排，环向间距0.4m，管壁交错钻眼。注浆浆液根据地层情况选用水泥浆，对于砂层建议采用双液浆，浆液配比应由现场试验确定，并根据围岩条件控制好注浆压力（注浆压力0.4～0.6MPa），要求加固体直径不小于0.5m。为防止浆液外漏，必要时可在孔口处设置止浆塞。

2.2   大管棚施工

车站主体开挖前，结合小导管超前支护，大管棚自风道结构沿车站通长打设，两侧对打的大管棚搭接3m。根据需要结合现场施工情况搭设施工平台。检查机械设备安装各种部件是否有变形，有则进行校正。

2.3   喷射混凝土

湿喷混凝土就是按照配合比，把喷射混凝土用的原材料加水拌制成混凝土，送入喷射机料斗。喷射机活塞将混凝土送入混合室，与压缩空气混合后进入喷射管，在喷嘴处加入液态速凝剂。再次混合后的料束从喷嘴射到受喷面。湿喷施工工艺流程见图4。

2.4   二次衬砌

二次衬砌施工时，边墙手架搭设在模板中间，通过受力支撑保持水平。拱部脚手架设在排架下侧，通过立杆支撑竖向压力。所有脚手架为满堂架，注意控制水平倾斜度和浮力。脚手架与排架距离300mm，使用直螺纹顶托连接。搭设时高出模板最高点，并加固立杆露出部分。确保安全带挂钩牢固。

二衬拱顶注浆一般采用微膨胀水泥浆，以确保混凝土强度达到设计强度的75%以上。可利用预留的注浆圆盘或预埋注浆管，对二衬背后进行注浆。注意控制注浆管的数量、位置、深度、注浆压力和浆液流动性，保证注浆质量和效果。注浆前需清洗和检查注浆管，确保通畅无损。回填注浆工艺流程如图5所示。

2.5   机器学习算法支护优化设计技术

机器学习算法在地铁暗挖区间的支护方案优化中具有重要的应用价值。其主要应用于对已有支护方案的评估和优化，以及针对新的支护工程设计支护方案。基于机器学习算法进行支护方案优化过程包括：数据采集和准备，模型选择和训练，支护方案优化，以及结果评估和优化。

通过收集地质数据和支护方案，确定输入和输出变量。选择适合的机器学习算法进行训练，并检验模型的准确性和泛化能力。基于地质条件和岩性，通过优化支护方案，从而降低成本和风险，提高支护效果和安全性。然后评估结果，优化模型，实时监测和调整支护方案，以实现高效、合理、安全的支护方案。

3   结束语

在特定的地質条件下、区间断面变化频繁时，法暗挖施工仍有其极强的生命力。本文通过应用相应技术措施，使得隧道沿公路施工顺利完成，确保了施工期间公路的正常使用和工程本身的安全，取得了较好的经济与社会效益。总结得出该施工形成的参数及其分析方法，为全面分析效果开挖判定条件提供了科学依据，可供类似工程参考。此外，本文对于机器学习算法在施工支护优化设计进行讨论，可为人工智能模型在工程中的应用提供参考。

参考文献

[1] 洪小星，樊冬冬，刘俊城，等.富水砂性地层地铁车站深基

坑施工案例分析[J].广东土木与建筑，2021，28（3）：54-57.

[2] 王伟.大断面地铁越江隧道施工难点分析及其应对措施[J].

城市轨道交通研究，2021，24（3）：134-137+141.

[3] 许剑波，苏长毅，李子硕，等.富水砾卵石地层中盾构下穿

地铁隧道的施工控制技术[J].建筑施工，2021，43（2）：265-

267+270.

[4] 陶永虎，饶军应，熊鹏，等.地铁暗挖隧道下穿既有火车站

站场施工方案安全性评估[J].隧道与地下工程灾害防治，

2020，2（4）：74-82.

[5] 王剑平.地铁区间隧道暗挖施工技术探析[J].科技创新与

应用，2020（24）：141-142.

[6] 卢栋.地铁区间隧道暗挖施工技术[J].建材与装饰，2020

（12）：269-270.

[7] 肖育斐，孙荣.城市地铁区间隧道暗挖施工技术研究[J].中

国水运（下半月），2019，19（12）：215-216.