浅埋暗挖地铁车站施工技术

屈军平

摘 要：在地铁修建中，浅埋暗挖法发挥了不可替代的作用，也取得了显著的成绩。通过研究浅埋暗挖法原理，探讨浅埋暗挖法中大管棚和小导管超前注浆支护的施工技术，并对浅埋暗挖施工技术中应注意的问题加以分析，提出相应的措施。

关键词：浅埋暗挖法；地铁车站；注浆支护；管棚施工

中图分类号：U231.3 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0107-02

在城市地铁建设中，地铁车站的开挖面积大、结构复杂，如果采用明挖的方法施工，不仅会影响交通，而且对环境也会造成一定的破坏。因此，浅埋暗挖的施工技术是目前城市地铁车站较为普遍的施工方式。在地铁车站进行浅埋暗挖施工时，施工的重要技术环节必须做好。

1 浅埋暗挖法施工原理及特点

1.1 浅埋暗挖法施工原理

浅埋暗挖法是根据岩土的自立性能，在不破坏地表的情况下，利用竖井采用机械或人工掘进的施工方法。

浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工提出来的。其基本适用条件有：①不允许带水作业；②要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。浅埋暗挖法是以超前加固、处理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合衬砌为基本支护结构的一种用于软地层近地表隧道的暗挖施工方法。它以施工监测为手段，并以此来指导设计和施工，保证施工安全，控制地表沉降。

1.2 浅埋暗挖法施工特点

浅埋暗挖法施工特点有以下几点：①城市地铁所处地段周边的建筑、交通和地质条件相当复杂，通常需要选取有代表性的结构物和地质地段进行工程试验段。通过对试验段的研究和分析，取得相应的数据，来指导地铁隧道的设计与施工。②浅埋暗挖隧道施工开挖会对地表产生一定的影响，必须采用超前加固改良地层和适当的开挖方法。设置刚性支撑防护措施，可以有效地控制坍塌和地表沉降，减少对地面的影响、对城市地面交通的干扰，避免大量拆迁。③浅埋暗挖法适合于各种断面形式（单线、双线、多线、车站等）和变化断面（过渡段、多层断面等），具有高度的灵活性。

2 大管棚与小导管超前注浆支护的施工技术

为了避免受地层的土质结构和条件等因素的影响，地铁车站在采用浅埋暗挖方法施工之前，要采取相应的支护方法，保证施工正常进行和地表结构物的安全、平稳。因此，管棚支护起到了防塌和限沉的重要作用。

2.1 管棚加小导管注浆支护技术原理

大管棚超前支护是在拟开挖的地铁车站外轮廓周边上，沿轴以一定的外插角进行钻孔，并保持一定间距进行惯性矩大钢管的安装，然后再注浆，结固以后形成一种超前支护的施工技术，这种方法可以在不破坏地面环境和建筑物的情况下，进行各种地下工程的施工。目前，在地铁车站中，普遍采用管棚加小导管注浆的支护方式，提高车站拱顶的稳定性。管棚支护工作是浅埋暗挖地铁车站施工前一项的十分重要的施工环节，它能够有效增加结构自身的刚度和周围岩壁的抗剪强度，且能与隧道的初支钢架联合受力，从而形成固结的棚架体系，加强开挖前围岩的强度，以防止塌沉问题的发生。同时由于地铁车站通常处于城市道路、建筑物或广场等地面结构的下方，且地下管线的分布较多，管棚支护能够有效地防止暗挖施工时上部土体或管线的下沉。

2.1.1 管棚超前支护技术的工作原理

管棚超前支护技术的工作原理如下：①管内压注水泥浆可以提高土体的物理强度，并能够增强管棚和周围土体的黏结力，使之更加密实，既起到了加固的作用，也提高了土层的稳定性。②土层的预加固结构能起到承载的作用，管棚通过工作面推进方向布置的一端与初支结构体联结，而另一端则深入到前方的土体中，从而形成两端固定的梁，这种预加固和支护结构能够提供较强的竖向抗力，是较为典型的超前预支护体梁效应。超前支护体的各个单元体间很容易产生成拱的现象，所以小跨度的拱群能够减少超前支护时土体调整和成拱所达到平衡的时间，隧道很快又会建立起新的平衡，从而使连续的小拱群严密地控制边界。小拱下的土体需要及时进行混凝土喷注来固结，这就是预加固的成拱效应。③在软土层中，土体开挖形成的地层荷载由管棚从循环支护结构中释放。因此，随着支护结构的不断延续，土体开挖所释放的荷载会被传递到支护的结构上。

2.1.2 管棚加交叉小导管注浆的技术原理

当原有的管棚加管棚小导管因位置或围护桩结构的限制而难以施做时，应该及时调整施工方法，将管棚间小导管超前注浆改为管棚底交叉小导管注浆，从而有效降低作业难度，减少安全隐患。

2.2 管棚加交叉小导管超前注浆支护施工技术重点

2.2.1 管棚施工技术

制作管棚时，应该采用无缝钢管，壁厚和管长要根据实际要求选定，在第一根钢管的前端镶嵌3～4对合金，并内外开刃，留出3个水口作钻头，管壁的溢浆孔应按梅花形布置。施工时，应该选用合适的管棚钻机、搅拌机、水泵和注浆机，并保持场地平整，以架设钻机台架。管棚的导向管要按设计要求布置，钻孔时要将钢管和钻头一超钻入土层或岩层内部，当达到一定深度以后停止钻头，将钻头与钢管、钢管与钢管之间要用丝扣连接，进行管棚内注浆作业。

2.2.2 交叉小导管的施工

小导管应该采用热轧的无缝钢管，直径和壁厚按设计要求选定。将导管的前端加工成锥形，以便于插接。小导管的溢浆孔应按设计要求直径钻成，并呈梅花形分布。在相应位置的管棚施工，当注浆完成后，采用风钻引孔，成孔后插入导管；当插入困难时，可采用冲击锤顶入，将管内的泥砂清理干净，并封堵导管和孔壁间的缝隙，进行管内注浆，水泥、水玻璃浆液的配比要符合设计要求。

3 地铁工程浅埋暗挖施工技术的注意事项

3.1 施工过程台阶步距的控制

在单洞隧道施工中，一般将上下导洞的掘进间距控制在3～5 m之间，确保有效的封闭成环；如果台阶的长度不足、洞内纵向的破裂面超过了工作面，则可能引起洞顶土体下滑，无法保障上洞的稳定性，掌子面的支撑力度也会不足，可能引起掌握面朝向已经开挖隧洞的移动变形，发生地层变位，加剧地表沉降，存在严重的施工安全隐患。如果台阶过长，在开挖时就会产生较大的纵向变位，不利于上导洞断面的受力，会造成周围地层的松动；同时增加了塑性区，而此时拱脚附近的受力过于集中，可能失稳。另外，这种情况也不利于材料的搬运，增加了上下台阶中钢格栅成环的时间，在拱脚位置的上台阶钢格栅容易发生下沉，加剧沉降问题。具体施工顺序如图1所示。

因此，应结合实际情况，合理确定台阶的长度，要做到以下两点：①满足初期支护形成闭合断面的要求。如果围岩的稳定性不强，则闭合时间应尽量缩短。②考虑上半部断面开挖时所需的空间大小，避免开挖时造成相互影响，拖延施工进度。

3.2 施工过程隧道二衬的模板控制

如果不能将模板牢固固定，则极易发生漏浆、胀模等问题，会对墙面平整度、完好度产生影响。在双联拱隧道的隔墙模板中，采取内部纵向、横向分别布置内拉螺栓的方法，根据模板的大小确定纵横向的间距，在模板以外设置外支撑力，将着力点落于平面中，避免某一位置的应力过于集中，造成模板移动，影响整体质量。

4 结束语

采用浅埋暗挖法进行地铁车站施工，不但可以保证地表交通的正常运营，也能够避免对环境造成破坏。对施工时的重点技术环节要严格按照设计要求进行，使浅埋暗挖法能够充分发挥其优点。在施工时，要结合实际情况，选择最为合理的施工方法，以保证地铁车站工程的平稳、安全进行。

参考文献

[1]宋汉甫.浅埋暗挖洞桩法施工发展综述及探讨[J].中国水运（下半月），2008（08）.

〔编辑：李珏〕endprint