轨道交通地铁车站浅埋暗挖施工方法研究

刘德智

【摘 要】地铁作为未来大中城市解决交通问题的主要选择，得到国家的大力支持与发展，但在地铁施工过程中频繁发生的安全事故给我们敲响警钟，事故原因值得我们探讨。在地铁建设中暗挖车站尤其是浅埋暗挖大断面车站是风险管理的重点，是安全管理的重心，因此必须对其安全风险进行有效地分析和控制，才能将施工中的风险损失降到最低。

【关键词】地铁车站；浅埋暗挖；技术；措施

1、概述

1.1、地铁车站浅埋暗挖法施工原理

暗挖法是针对松散且埋深较浅土层及软弱破碎岩层的自立性，在保证地表完好的前提下利用竖井掘进的施工方法。基于新奥法的基本原理，浅埋暗挖法的施工控制要点是“勤量测、早封闭、强支护、短进尺、管超前、严注浆”。浅埋暗挖法的核心是将围岩本身形成支承环，然后再施行超前支护，将部分围岩的自承能力调动起来，避免地基沉降。浅埋暗挖法的开挖方式有双侧壁导洞法、中隔墙法、单侧壁导洞法、正台阶法等。应该基于周围环境条件、隧道断面构成、地质条件等来选择适宜的施工方法。

1.2、地铁车站浅埋暗挖法施工特点

一个城市的地铁一般都建在地质条件相对复杂的地段，并在城市的地铁附近的建筑设施及交通状况也是错综复杂。因此根据常规，相关人员在实际工作中可以选择特殊地段、有代表性的结构物作为实际工程的试验段。经过调研分析进一步优化调整城市地铁隧道的设计以及施工的具体参数。城市地铁的暗挖隧道施工会扰动地表结构，需要采用超前加固对地层进行改良，科学的选择相应的开挖工艺、以及实际布设刚性支护体系，切实避免在工作中，由于过度扰动地表结构，有效防止城市地表的沉降或者坍塌等问题的出现，同时尽量的不妨碍城市路面通车，避免大范围拆迁。

2、轨道交通地铁车站浅埋暗挖施工要点

2.1、大管棚超前支护施工

大管棚超前支护是一种在不对地表进行破坏的前提下来铺设地下管线的技术，它以一定的外插角在拟开挖地铁隧道的外轮廓周边上钻孔，将惯性矩大的钢管以一定的间距进行安装，然后再注浆固结。它的工作原理是：为了让拱顶形成加固的保护环，应该施行管棚注浆；若超前管棚在沿隧道开挖轮廓周边位置较密，那么必然会大幅度降低隧道支护结构所承受的上部荷载。施工工序：开挖支护的掌子面→搭建钻孔的平台→安装钻机→施行安装管棚钢管→钻注浆孔→验孔→注浆操作→结束。大管棚超前支护往往具有较为明显的作用，能够对开挖区域的岩土体起到加固作用，也能够对开挖过程中出现的地表位移、地表应力进行有效控制。

2.2、全断面帷幕注浆施工

注浆孔成孔。各注浆孔的长度、角度、精确位置可由设计来进行计算，施作注浆孔的顺序应为：先外后内、先上后下，一个注浆孔完成后，那么就要在第一时间内退出钻机，然后再安装注浆管，紧接着二次封闭工作面后再注浆；注浆。后退式分段注浆是最为常见的注浆方式，每完成一次退式分段注浆之前，都要填充加固所有注浆管。为了防止在注浆时出现隆起、裂纹，还应该封闭处理工作面（施行网喷混凝土）。

2.3、隧道开挖支护施工方

在地铁车站施工前，务必要对施工区域内的地下管线和地质情况进行详细探测，确定地下管线是否存在着障碍物，以及其精确位置，这样一来，能够避免对地下管线造成破坏。同时，隧道开挖支护施工时，务必要基于中导坑法组织施工，施工次序是：将双向隧道的中导洞开挖及支护→隧道中隔墙→将中导坑横撑予以恢复→对两侧导洞进行开挖及支护→两侧导洞二衬施工。

3、轨道交通地铁车站浅埋暗挖施工注意事项

3.1、施工过程台阶步距的控制

在单洞隧道施工阶段，上下导洞的掘进间距通常控制在3～5m之间，可确保有效的封闭成环；若台阶长度达不到设计要求，洞内纵向破裂面超出了作业面，洞顶土体就可能下滑，打破洞体的稳定性。另外，如果掌子面支撑力达不到预期要求，可能造成掌握面朝向已经开挖隧洞的移动变形，出现地层变位的情况，地表沉陷程度进一步加深，不利于安全施工。若台阶长度超过设计值，隧道开挖过程中纵向变位更明显，致使上导洞断面受力不均，并且扰动周围地层，增加塑性区，而此时拱脚附近可能因集中受力而失稳。此外，出现这种情况后材料搬运也会受到影响，上下台阶中钢格栅成环时间会延长，使得拱脚上台阶钢格栅下沉，沉降程度进一步加深。台阶长度根据现场条件及施工要求而定。总体来讲，台阶长度首先要满足初期支护形成闭合断面的要求。若围岩失稳，可适当缩减闭合时间。除此之外，台阶长度必须考虑上半部断面开挖所需的空间大小，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，极易发生漏浆、胀模等问题，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。

3.3、防水措施

3.3.1、结构自防水技术分析

合理选擇材料，优化混凝土配置采用高性能的外加材料补偿收缩防水混凝土时，应严格按设计的结构尺寸施工。为避免水泥的水化热现象，应尽量选择水化热相对低的品种，避免水泥产生硬化现象之后，出现收缩裂缝。另外，还应在其中掺入一定数量的粉煤灰，以有效控制混凝土水灰比，增强混凝土的密实度，改善抗渗性能有关混凝土的配合比问题，应注意加强控制，减少混凝土中存在接触孔、沉降裂继或毛细孔等问题，阻断渗水通道。

掺杂膨胀剂、高效减水剂等，减少水泥用量，减少收缩性裂缝的产生一般情况下，混凝土经过水化反应之后，出现凝结收缩现象，此时混凝土中存有的多余水分己干缩，温度下降之后出现冷缩，形成混凝土内部的强烈约束力，如该约束力大于混凝土抗拉的强度，就会在其表而形成各种收缩裂缝，并在其内部产生一些毛细通路，导致渗水温度与收缩拉力的。因此，可以通过提高混凝土抗拉力的方式增强其防水效果其中，水灰比=水/水泥，水灰比的计算公式为：

在这其中Rh为混凝土的试配强度，Rc为水泥强度，C/W为灰水比（即水灰比的倒数，C代表水泥，W代表水）。从公式中可以看出，混凝土强度同水泥强度成正比，即同水灰成反比，因此，灰水比越大，水灰比越小，混凝土强度越大则水灰比越小。

3.3.2、结构外防水技术分析

外防水即表面防水，这种防水技术住要强调了防水的柔性化。在施工前必须注意对地铁车站结构的基层表而所存在的缺陷和渗水部位进行处理，利用各种适当的密封涂料、防水卷材等确保表层的防水效果。但在此过程中，应注意的是涂料在尚未凝固时若受到外水的压力作用，会形成空洞最终导致渗漏根据具体位置，可将地铁车站的防水举措分为内防水和外防水两类。根据防水使用的不同材料又可以将附加防水分为水泥砂浆防水、卷材防水、涂料防水等。

总言之，在我国城市化进程不断提速的今天，我国许多大中型城市的轨道交通建设计划，也快速地付诸实施，它极大地拓展了城市的区域范围，缩短了物流、人流和信息流的消耗时间，提高了城市公共交通的效率。在以后的工作中必须进一步加大对其研究探讨。

参考文献：

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