浅析城市地铁暗挖施工中的安全控制

熊发斌/中铁隧道集团四处有限公司

浅析城市地铁暗挖施工中的安全控制

熊发斌/中铁隧道集团四处有限公司

【摘 要】为了避免延误工期的现象发生，确保区间隧道的安全，需要科学研究浅埋暗挖法地铁施工技术，解决地下管线过多造成的安全隐患等问题，并做好应急处理措施，保证建设运营的安全稳定。本文首先说明了影响浅埋暗挖法地铁施工安全的主要因素，然后详细阐述了浅埋暗挖法地铁施工中安全有效控制的对策。

【关键词】城市地铁；暗挖施工；安全；地表塌陷

一、影响浅埋暗挖法地铁施工安全的主要因素

区间在施工过程中，需要最注意的重点就是它的安全情况，由于地铁使用功能的特征，暗挖作业的复杂度高、地下工况极其复杂，水文条件、水质情况都会影响施工的安全。具体而言，影响暗挖地铁施工安全的主要因素如下：

（一）工程地质的影晌

区间隧道人防段穿越黄土状土、卵石层施工，如何保证其施工期间安全和质量，是工程的重点。区间人防断面高x宽为9.05m x 9.2m，穿越黄土状土、卵石层，采用CRD法施工。初期支护及二次衬砌施工中多次受力转换，易引起地表路面沉降和结构安全问题，必须采取适宜的施工步序及措施。

（二）地下市政管网的影响

隧道上方地下管线密集，通信、燃气、雨污水、自来水管、油污干管等管线错综复杂。且与区间隧道长距离平行。地下管线密布，雨污水管网的渗水、自来水管的爆管或煤气泄漏都会严重影响到地铁施工的安全质量。

（三）在暗挖中引起的地表沉降问题

区间隧道修建的过程中会引发地层损失问题，一旦回填注浆不及时、浆量不适宜等现象都会造成弹塑性的变形，导致地表下沉，从而促使施工安全质量下降。

二、浅埋暗挖法地铁施工中安全有效控制的对策

（一）区间隧道人防段穿越黄土状土、卵石层施工

1.大断面初期支护体系采用“小分块，多循环，快封闭，勤量测，及时支撑，步步成环”的原则，合理控制步序间距，确保每步序施工的安全与稳定。

2.控制各洞室开挖过程中拱顶沉降是控制地表沉降和管线安全的关键，而做好超前大管棚和小导管注浆加固地层、各步锁脚锚管固定钢格栅、临时仰拱及时封闭成环又是开挖初支阶段控制沉降的关键。

3.进行超前和背后回填注浆，及时进行初期支护，保证开挖后土体的稳定。

4.加强信息化管理，注重监控量测，及时反馈信息指导施工，适时调整施工进度、每循环进尺、支护参数等是暗挖法的立足之本。

（二）区间隧道下穿众多市政管线

1.下穿管线段暗挖施工应严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针，保证施工工序的质量。

2.锁脚锚管采用ф42 x 3.5热轧钢管，L=3.5m，并注水泥浆，注浆半径不小于0.3m。

3.开挖掌子面步长500mm，视地层情况调整，要快开挖，连续作业、及时喷射混凝土初期支护，尽量减少土层暴露时间。

4.需要利用非雨季对雨水渠施做防水内衬，重新对雨水渠的变形缝进行防水处理，雨、污水管施工前需对其进行防水内衬施做及采取导流措施。

5.施工中加强监测，根据地层稳定性变化决定是否采用临时加固、封闭掌子面、架设临时支撑等辅助措施。

6.加强施工管线监控，根据不同的管线，建立各类管线的管理基准值，通过监控量测及时掌握管线变形状况，及时调整施工工艺，做好背后注浆，确保管线保护管理在可控状态有效进行。

7.加强地面沉降监测，尤其对沉降敏感的管线要布点监测，并及时分析评估施工对管线的影响，根据施工和变位情况调节观测的频率，反馈指导施工。

（三）地铁暗挖隧道地表塌陷的处理技术

以某城市地铁暗挖施工为例，该工程下台阶(YDK 11+ 525)进行仰拱开挖时，突然下台阶右侧侧墙脚涌水涌砂。施工单位迅速采取应急措施进行处理，并派人在涌水点对地表进行观察。由于涌水量大，难以控制，次日5:30地面坍塌形成宽约11m、长约14m、深约6m的深坑。隧道上方DN 800污水管断裂，污水不断流入陷坑内，Φ400给水管线和11kV高压电力电缆悬空。隧道内涌水量约2600m3、涌泥量约450m3。

1.初期支护加固

上台阶采用I 18工字钢临时横撑+100cm× 100cm的方木扇形支撑体系。扇形支撑底梁在原有临时仰拱上加设I 18工字钢与原初支格栅钢架连接。扇形支撑纵向间距1m(对应隧道初支钢架设置)。下台阶采用一排中间竖向Φ100钢管支撑，竖向钢管撑尽量与上台阶竖向木撑在同一断面。

2.上台阶掌子面封闭

上台阶掌子面核心土上方采用I 16工字钢横向与初支钢架相连，两侧拱脚部分用Φ28钢筋斜向与格栅钢架和I 16工钢横撑连接，挂Φ8@ 150cm×150cm钢筋网并喷射200mm厚C 20混凝土。核心土部分直接挂Φ8@ 150cm×150cm钢筋网并喷射200mm厚C 20混凝土封闭。

3.坍体分割与加固

（1）下台阶坍体竖向分割封堵

下台阶YDK 11+ 520处凿除上台阶临时仰拱钢架间喷射混凝土，通过临时仰拱间孔隙从上向下打设间距30cmΦ42钢花管，并与临时仰拱焊接作为挡板，在钢花管前面填设砂袋，对钢花管进行压注普通水泥浆，固结其周边软弱土体，以形成封堵墙。

（2）对坍体进行注浆加固

对上台阶坍体下部采用砂袋反压堆砌，并对整个坍体表面采用网喷混凝土封闭(300mm厚C 20混凝土+Φ8@ 100cm×100cm钢筋网片)，然后从上台阶斜插打设2～6m长Φ42钢花管，采用间隔注浆方式对坍体进行注浆加固，注浆压力以塌体上表面不冒浆为准，注浆材料采用双液浆。

4.地表注浆加固

（1）加固范围及孔位布置

地表注浆加固主要是加固坍穴回填区以下的坍塌体及坍穴滑移面以外的土体。平面加固范围为坍陷坑及滑移面以外2m;竖向加固范围为右线隧道拱顶上方及隧道周边仰拱下2m。注浆孔坍穴内布置2排，坍穴周边布置2排，环向间距1.5m，排距1.0m。

（2）加固方法及工艺参数

主要采用灌浆填充和袖阀管注浆2种方式。

灌浆填充。在坍穴素混凝土回填时，已经预留了3根Φ108钢管作为灌浆孔，采用砂浆泵灌水泥砂浆。水泥砂浆常用的质量配比为水：水泥：砂=（0.5～0.6）：1：0.3，砂粒粒径一般不大于0.5mm。注浆压力可控制在0.3～0.5MPa。

袖阀管注浆。袖阀管注浆加固采用地质钻直径为90～110mm，孔下袖阀管后退式注浆。注浆顺序为由外向里，先周边后坑内。注浆材料为水泥-水玻璃双液浆，浆液凝结时间控制在35～40s，注浆压力控制在0.8～1.5MPa。

5.洞内清淤

在洞内加固及地面深孔注浆加固结束后开始进行洞内淤泥清理，由外向内依次清理右线、左线。

6.洞内径向补充注浆

由于地表坍塌可能对坍塌前后范围隧道周边原状土扰动，同时地表注浆可能存在盲区，为确保隧道换拱施工安全，需通过洞内径向注浆对隧道开挖轮廓线外3m范围补充加固。

三、结语

综上，为了确保地铁施工的安全性，暗挖技术作业方法一定要符合实际，根据详情进行施工。找到浅埋暗挖法存在的不足，从安全的各个方面进行控制，确保建设的安全性、技术的合理性，并做好安全教育。

参考文献：

[1]郭正国.浅埋暗挖法在地铁隧道掘进中的运用[J].技术与市场.2014(06).

[2]于少辉.城市地铁浅埋暗挖法施工安全巡视工作要点[J].山西建筑.2011(08).