浅埋暗挖法在铁路隧道施工中的应用

汪振作

【摘 要】浅埋暗挖法是铁路隧道在浅埋段施工时的一种常用方法，本文主要阐述了该方法的施工原理、技术要点及幾个常见的重点难点开挖控制措施。对以后的类似工程提供一定的借鉴和参考。

【关键词】浅埋暗挖法；铁路隧道施工

一、浅埋暗挖法的基本原理

（一）引言

随着高速铁路的飞速发展，各种用途隧道不断修建，施工技术水平也在不断提高。埋深较浅及特殊地段，浅埋暗挖法，既能保护自然生态环境不被破坏，又能解决工程战线长，点多面广，构筑物繁杂及征地拆迁的难题，而且造价低，工序简单，施工难度小，所以应用非常广泛。

（二）浅埋暗挖法基本原理

与新奥法相比，浅埋暗挖法对地层的强度要求并不严格，适用于软弱围岩地层，采用复合式衬砌结构。初期支护承担基本荷载，二衬作为安全储备，初衬、二衬完成后形成一个整体，共同抵抗外部荷载。浅埋暗挖法会用到多种辅助工法，小导管超前预注浆，开挖面深孔注浆，管棚超前支护等，都是为了加固地层，调动部分围岩的自承能力。采用环形开挖预留核心土法分部开挖，并及时支护，封闭成环，使其与周围围岩共同作用形成联合支护体系。

（三）浅埋暗挖法基本原则

（1）施工前和施工中必须做好水文、地质勘查工作；

（2）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；

（3）洞身开挖一般采取环形开挖预留核心土法；

（4）开挖不能带水作业。如有地下水，应采取降水措施，提供无水作业条件；

（5）开挖和衬砌施做过程中通过必要的辅助加固措施来稳固围岩，确保施工安全；

（6）支护通常采用复合式衬砌，同时在衬砌中加设防水层；

（7）施工全过程需进行监控量测。

二、浅埋暗挖法技术要点

（一）开挖方法

浅埋暗挖法施工过程中，要针对工程特点、环境要求、围岩情况和施工单位的自身情况等，合理选择开挖方法和掘进方式，在一定情况下，要开展试验段加以验证。在施工过程中一般使用台阶法和分部开挖方法。大断面的城市及山岭隧道一般选择环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法或双侧壁导坑法施工；通常山岭隧道选择正台阶法施工；城市及附近地区的一般隧道选择上台阶分部开挖法或短台阶法施工。在浅埋隧道断面较大的情况下应避免选择全断面开挖。进行施工时要最大程度降低对围岩的扰动；积极采用掘进机或人工开挖。如果选择爆破进行开挖，要选择短进尺、弱爆破，必要情况下要监控爆破振动，爆破进尺通常不宜超过一米。

（二）支护方式

在进行浅埋暗挖法施工过程中，其支护时间要尽可能短，支护的刚度也应适当加大，以便控制地中及地表的变形沉陷。除必须选用适当的开挖方法、支护方式及施工工艺外，还经常采用对前方围岩条件进行改良及超前支护等，作为控制地层沉降变形的基本措施。浅埋暗挖法施工的隧道一般选择复合式衬砌。进行支护设计过程有以下三种情况：

（1）初期支护承受全部荷载，二次衬砌仅作为安全储备。

（2）初期支护与二次支护共同承担荷载，初期支护仅作为施工期间的临时支护，二次支护作为主要承载结构。

（3）设计时应对衬砌结构、开挖方法、支护方式及辅助工法等进行综合评估，并通过试验段进行验证。在施工过程中还应根据量测数据不断进行优化。

（三）辅助施工方法

浅埋暗挖法中的辅助施工方法是针对不良地质情况而提出的，应根据工程条件选择使用，正确与否对工程的成败和造价的高低有着直接的影响。施工安全考虑，优先选择较简单易行的方法或同时采用几种综合辅助施工方法来加固地层，确保施工安全和工程质量。

三、浅埋暗挖法隧道施工地面沉降控制措施

（一）对土体特性进行改善

利用局部加固处理隧道开挖周边外土体，不仅能够促使隧道开挖后形成自然拱，还能够对土体的特性进行改善，使得其往好的方面转化。此外，进行深层注浆及超前注浆不仅能够加固土体，还能够改善土体的性质。可以针对土体的性质压注纯水泥浆或双液浆，必要情况也可以压注化学浆液进行围岩加固。

（二）开挖控制

控制开挖产生沉降的方法包括隧道自身措施及地层处理技术。隧道自身措施包括在隧道施工过程中，所有在隧道内采取的用来减小地层沉降的措施。地层处理措施包括所有通过提高或改变地层响应，而减小或改变隧道施工产生的地层运动的方法。

（三）超前小导管注浆控制

超前小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜钻孔安设注浆管，并注入浆液，以实现超前加固围岩和止水的目标，此外，小导管还能够起到超前管棚预支护作用。

（四）适度排放地下水

在确保工作面能够稳定正常开挖的情况下，要最大程度降低或限制地下水的抽排。可针对具体情况选择止水帷幕或旋喷桩等阻断地下渗水通道，地表或洞内注浆措施封堵部分地下水。进行地表或洞内降排水过程中，要最大程度缩短抽排时间。在掌子面开挖过后及时采取开挖周边和掌子面注浆等措施稳定工作面，然后及时停止排水。要针对具体地层条件，对小导管、格栅支护参数以及注浆参数及时进行调整，保证注浆效果。

（五）背后注浆控制

隧道开挖后要进行及时的衬砌背后注浆，将衬砌背后的空隙填充，此外，在进行注浆时控制注浆压力并维持浆液凝固后仍具有一定压力，以保证由于开挖隧道而引起开挖面附近地层的应力损失得到补充，从而确保地层应力平衡可以迅速实现，减低调整地层应力的时间，也就是地层位移变形的收敛时间。

（六）针对地层情况合理选择施工方法

为使地表沉降得到有效控制，对台阶法应预留成型的核心土，台阶长度要针对地层条件确定。地层越软，台阶长度越长，但具体长度要按照现场实际情况分析研究确定。为使开挖各分部及早闭合，上台阶一般应增设临时仰拱，在特殊地段处上台阶拱脚处应架设钢支撑喷硷作为托梁。

（七）及时施作二次衬砌

在进行软土隧道施工时，为保证地层恢复快速稳定，要及时施作二次衬砌。

（八）提高施工效率

提高施工效率，即缩短各工序施工时间，就能有效控制地层应力的释放，降低地层内部的变位调整。

四、结语

由于浅埋暗挖法对围岩要求并不苛刻，而且简单易行，所以被广泛应用于铁路隧道的特殊部位施工中。因为不允许带水作业，安全问题被列在重要位置，所以此法还存在完善之处。随着科技发展，许多新型材料和新型先进施工机械投入使用，如果弊端得到了解决，浅埋暗挖技术一定会在将来得到更为广泛的应用。

【参考文献】

1. 《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/TCR9604-2015）

2. 《隧道施工规范》（JTG F60—2009 5610）

3.《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）

4.《现代隧道设计与施工》[M]易萍丽编著.中国铁道出版社.1997