城市地铁浅埋暗挖法隧道邻近施工理论与关键控制技术

陆 勇

中铁四局第四片区管控组

城市地铁浅埋暗挖法隧道邻近施工理论与关键控制技术

陆 勇

中铁四局第四片区管控组

在城市环境条件下施工地铁工程，不可避免要进行邻近施工，造成不利影响，因此今后在施工实践中，我们一定要高度重视这方面的问题，根据实际情况，采取相应的控制策略，从而最大限度的降低地铁施工对邻近施工的影响，保证工程的安全，方便人们的生活，将城市建设得更加美好。基于此本文分析了城市地铁浅埋暗挖法隧道邻近施工理论与关键控制技术。

城市地铁；浅埋暗挖法隧道；邻近施工；技术

1 、浅埋暗挖法施工概述

1.1 浅埋暗挖施工技术原理

浅埋暗挖法在隧道工程里通常应用在浅埋软质地层施工中，其具体作业流程是经由对施工地层适当的加固处理，以调整地层围岩的承载性能，同时使用短进尺进行挖掘作业，以及时建立起工程初期支护结构并封闭成环，并由围岩与初期支护结构形成统一支护体系，承载其隧道施工的压力负荷，并在其变形作用趋于稳定后予以二次模筑衬砌，以实现对隧道工程的有效施工。其中初期支护结构负责承载施工负荷，而二次衬砌则作为防范风险问题的安全储备手段，并以初期支护与二次衬砌构成特殊负载体系。

1.2 浅埋暗挖施工技术特性

浅埋暗挖法这一先柔后刚、逐步支护建设的新式负荷支护技术方法，能较好地解决隧道施工中的安全隐患问题，其主要适用于各类含水量较小，且不适宜做明挖施工的地层结构。其技术将地下隧道暗挖成型，同时初期支护与二次衬砌均在地下空间内进行，对地面城市交通影响较小，无需中断其交通运行，而且浅埋暗挖施工依据实际隧道工程条件与作业情况，及时调整修改各类施工技术与设计数据，对各类隧道工程情况的适应力较强。

2 、城市地铁浅埋暗挖法隧道邻近施工

2.1 地铁施工邻近管线施工

2.1.1 掌握既有控制标准体系。事实上，由于地下管线受到上水、雨污水、燃气管线材质、接头类型不同的影响，这就使得地下管线的控制标准难以确定下来。现有的控制标准主要包括地层移动变形标准、管线接头转角与脱开标准、允许管线应变标准、管线变形控制标准、等等。为了实现对变形的有效控制，首先必须掌握这些控制标准体系，并根据这些标准采取相应的控制策略。

2.1.2 做好施工安全评估工作。安全评估工作的具体步骤如下，第一、根据邻近管线与地铁结构的位置关系，确定管线邻近等级；第二、根据管线邻近等级，确定管线调查评估的内容；第三、根据管线邻近等级和现状调查、评估结论，并考虑到地铁结构跨度、施工方法等相关因素，确定地铁施工对邻近管线影响的风险等级。第四、根据风险等级的不同，确定相应额沉降控制标准。

2.2 邻近建(构)筑物施工

邻近建(构)筑物施工控制指标主要有2个：建(构)筑物沉降和建(构)筑物倾斜。尤其是建(构)筑物的不均匀沉降引发的建筑物倾斜则是判定建筑物是否安全的一个关键指标。工程实践中，对一般建(构)筑物地表沉降按30mm，建筑物倾斜按3‰控制；对重要建(构)筑物地表沉降按15～20mm，倾斜按1‰控制；对特别重要的建(构)筑物地表沉降按10mm，差异沉降按5mm控制。

控制指标应包括但不限于以下指标内容：1)桥墩绝对沉降(单墩沉降)；2)横桥向同一盖梁下相邻桥墩之间的差异沉降；3)顺桥向相邻桥墩之间的差异沉降；4)桥基附近的地表沉降。

根据地区的工程实践，除预应力混凝土简支T梁顺桥向和横桥向差异沉降都需要控制基准分别为20mm和5mm外，对其他桥梁结构类型，顺桥向和横桥向差异沉降均控制为5mm。

2.3 邻近既有线施工

隧道建设需要通过借助一定的方法与技术手段，来达到施工目的，但不同项目中所采用的具体方法与措施是各不相同的，相应的，不同新建隧道给既有线带来的影响必然存在差异。在新旧隧道位置关系不同的前提下，新建项目施工产生的影响也是不同的，比如，若二者为平行关系，那么就需要增加复线，既有线出现拉伸形变的可能性就会比较高。这是因为：新项目的施工会造成既有线附近的围岩出现松动现象，衬砌会因此承担更大压力。若二者为交叉关系，那么，新建隧道施工时就需从既有线的上方或下方通过，如果从其上方通过，就很可能会导致既有线的向上形变，进而损伤围岩的拱作用，衬砌会因此承担更大压力；但若从其下方通过，则有可能会造成既有线下沉。

3 、邻近施工变形关键控制技术

3.1 邻近施工变形最优化控制技术

3.1.1 临近管线控制保护和加固措施

城市管线与人们的生产生活息息相关，采取对管道改移或者采取临时改道措施，并加强监控量测，采取现场保护措施。第一、管线控制保护分级。可以分为一般保护、重点保护和专业保护。一般措施适用于受工程影响较小，不需要在施工之前预先采取相应的加固措施的管线。重点保护指的是距离结构较近，或者距离较远但是容易受到施工影响的管线，对于这种情况，应该事先采取加固措施或者采取紧急预案，通过时还需要严格控制施工的管线。专业保护针对的是紧邻结构的重要管线，往往需要专业机构采取措施进行预前加固，通过时还要严格控制施工管线。第二、施工主动控制措施。包括严格实施注浆控制措施，采用超前支护措施，当变形量和变形值超过允许值的时候，应该采取应急措施。第三、管线监控量测技术。包括直接测点观测法和间接测点观测法，前者又包括抱箍式和套管式两种不同方法，要根据具体情况采用相应的方法，以达到最佳的效果。

3.1.2 临近建(构)筑物控制保护和加固措施

在浅埋暗挖隧道工程施工中，先根据地层情况、工程设计要求、围岩情况、周围环境要求施工单位的技术实力等，选择最适宜、快速、经济的开挖方式和掘进方式，最大程度的减少对周围地层的扰动，减少沉降，保护地面既有建筑物结构安全。从以往的施工经验看，城市及附近地区的一般隧道工程适合采用上台阶分部开挖法、短台阶法；大断面的城市，宜采用中隔墙台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法；城市地下停车场、地铁车站等最好采用侧洞法、柱洞法、中洞法。实际的浅埋隧道工程施工应当根据实际情况选择最适合的开挖方法，符合浅埋暗挖法的施工原则即可。

因为隧道工程属于地下作业，采用浅埋暗挖法进行施工时，不可避免的会造成地层沉降问题，威胁到地面上既有建筑物结构安全。鉴于浅埋暗挖隧道施工引起的地层沉降对地面上既有建筑物结构安全有着不利影响，施工中应当立足于实际情况，从地层沉降原因入手，采用一些有效的、可操作的控制措施，尽力避免地层发生沉降。

地层沉降控制措施：1)采用注浆方式对撑子面或工程周围土层进行加固处理，改善土层条件，提高土层结构的稳定性；2)在保证工作面稳定情况下，利用止水帷幕或旋喷桩等阻断地下渗水通道，同时在地表或洞内注入浆液，用以封堵地下水，及时排除作业面范围内的水，降低水对土层强度的消弱作用；3)加快开挖速度，有效控制地层应力的释放，可以相应的降低地层内部变位的严重程度；4)及时进行二次衬砌，使地层变形趋于稳定，便于控制住地层的持续沉降；5)初期支护后，立即通过注浆填充初期支护背后的空隙，维护地层应力平衡，能够有效控制地层位移变形的收敛时间，达到控制地层沉降目的。

3.1.3 临近既有线控制保护和加固措施

临近既有线施工根据《铁路营业线施工安全管理办法》，每个防护人员必须佩戴通讯设备对讲机，施工负责人必须在现场协调指挥施工作业，在施工时必须派驻站联络员驻火车站调度室随时观察火车的动态，并及时告知工地火车通行的动态。在施工现场两端要根据所在铁路段的时速，在距离施工区域相应的位置设置两端防护人员，火车通过时及时通知现场。在施工现场根据施工特点和使用机械的数量配备相应的防护人员，现场施工是通过对讲机及时和驻站联络员和两端防护人员联系，防护员与驻站联络员通话时，必须严格执行复诵制度，防止错听，并及时记录通话内容，并要求做到车过机停、一机一防护。

由于临近既有线施工地下管线较多，而且地下管线设备涉及部门比较多，管线设备的安全，直接威胁到火车的正常运行，并且地下设备多数为通讯和信号光缆，光缆极易损坏断裂。由于地下设备埋设时间久远，表面植被变化比较大，因此，设备管理单位对自己的管线位置了解大多都不很详细，所以在施工动土前确定地下管线设备的具体位置极为重要。项目施工占线比较长、涉及面比较广、施工工序比较多，应通过挖设探坑预先确定管线设备的位置，然后通过各设备管理单位确定，洒白灰进行标识出来，进行警示。同时需制作相应的警示标牌“施工动土前请先联系设备管理人员”并在标志牌上写上联系电话，可以在第一时间联系到设备管理单位进行抢修，将损失降到最小。

由于临近既有线施工安全隐患大，需要专门成立有施工安全监察队，负责既有线施工范围内安全检查工作，并编制专门的规章制度来规范既有线施工，编制了应急处理进出网机制、既有线联系机制、防护排架垮塌应急预案、供电、通讯、信号设备损失抢险应急预案、专项防洪应急预案、南充嘉陵江特大桥右线跨既有达成铁路塔吊施工安全措施。根据施工的进行及每道施工工序的特点及对既有线的影响每天进行班前讲话，定期开展安全教育培训，使施工人员充分认识到每道工序的安全隐患，确保施工安全。

3.2 地层变形机理以及控制

3.2.1 超前支护施工

在浅埋暗挖地段采用的是双层超前小导管，把水泥浆液注入到导管中去，隧道内部的土体就能够在高压力浆液的挤压下，和土体压裂区相互融合，形成完善的浆脉网络，最后凝固之后就会硬塑黏土，从而约束土体，使周围嗣岩结构更加稳定坚固，增高强度，能够更好地抗渗。

3.2.2 设置格栅钢架支撑

设置格栅钢架支撑结构，采用核心土进行掏槽开挖，一般可以采用短台阶隧道开挖的方式，做好超前支护机构，借助小型挖掘机沿着规定台阶开挖轮廓线，预留核心土，以便于实施掏槽开挖。在此环节，还要严格控制台阶的高度，并人工修正欠挖部分，结束之后，要及时进行喷砼以封闭，喷砼厚度要严格按照设计标准，符合要求。

3.2.3 下台阶开挖施工

在下台阶开挖到一定程度之后，应该选取科学合理的开挖方法，先拉中槽，再从两侧的跳槽开挖。施工人员在中槽挖掘时，要留置平台，以此防止出现掉拱的问题，还要做好初期支护工作。在进行网喷时，要进行格栅钢架支护，设置梅花形锚杆。在隧道施工的地表完善阶段，要采取水泥、注浆和水玻璃液的方式将施工地点周围的松散围岩进行固定，以此提高隧道的稳定性。在注浆时，施工人员可以选取垂直注浆的方式，在特定位置放置注浆管，再进行围岩注浆。

3.2.4 仰拱、衬砌施工和测量监控

仰拱施工要注意灌注量和灌注施工后仰拱和开挖面的范围距离，在施工过程中，运输要采用栈桥，从而减少施工对地面的影响。衬砌施工也要切实根据其与开挖面范围距离，尽快闭合衬砌，呈现环状，以利于整体分散受力，确保稳定。而且，在浅埋暗挖隧道施工过程中，要时刻关注地表环境、地质信息、围岩状况和支护结构变化等等，只有随时掌握这些动态信息数据，才能优化支护结构和施工工艺，从而及时发现其中施工隐患，确保施工安全。

结束语

隧道施工因其地质环境复杂与不可预见性因素较多等特点，造成其施工作业困难而风险性较大，因而在选择暗挖工程工艺时就应格外注重，从而更好的确保工程的质量。

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