城市地铁施工技术中浅埋暗挖法的应用

向江波 （中铁十六局集团有限公司，北京100018）

在轨道交通建设中，浅埋暗挖技术被广泛使用，其已成为当下城市地铁质量保证的重点技术之一，主要原因是其有着经济、安全、适应性强的特点，除此之外，以上两种技术的结合和不断提升，也保证了城市地铁质量的提升，在施工上取得了较好的效果。

1 浅埋暗挖法的含义及重要性

浅埋暗挖法是指在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的，该方法在保护地质方面有非常积极的作用，已逐渐成为地铁项目获批的重要施工方法[1]。在施工中，对沉降量的检测和控制是关键所在，检测中首先需要对附近建筑物和路面的沉降量进行实时监测，并通过对比计算得出是否符合规范及设计要求，为后续的施工做好基础性工作，并起到一定的技术指导作用。

2 浅埋深挖法及其实践

由于浅埋隧道施工时对地面土层有明显的影响，有必要控制隧道开挖进度、土体沉降等方面保证隧道具有足够的强度、稳定性和安全性。在地铁工程中，通常使用浅埋方法，但在浅埋隧道过程中容易发生沉降问题，其可能会损坏地下管线，并越来越严重，最后导致破裂及地上建筑物的变形，而浅埋深挖法能够有效地解决这一问题。因此，在城市地铁建设过程中，浅埋深挖法最为常见。

3 浅埋深挖在地铁隧道中的应用

3.1 地铁隧道施工浅埋暗挖法的真空降水技术

隧道施工过程中，第一步是隧道开挖。通常在隧道开挖施工中遇到的实际问题是，在地下水位高的情况下，有必要将隧道的水位先进行沉降。在降水过程中，既要保证沉淀速度，也要保证最终沉降的水位达到施工要求。工程上，较多的使用真空降水技术，其原理是将需要降水的区域进行密封，而后用水泵抽水。水量的抽取由多到少，其原理是土壤被覆盖之后，产生了负压，使地下水以及土壤之中的水分会抽出，这样，原有地下水会被吸出，土粒之间的水分会减少，地下水位会下降，土粒之间的缝隙也会减小。真空降水技术在应用时，要确保降水后的隧道没有回水现象[2]。水能够被直接压入管井，使泵的输送效率得到保障。

3.2 浅埋暗挖法的辐射井降水技术

前文对真空降水技术进行了详细阐述，辐射井降水技术与真空法的相似之处在于，其目的是一致的，都是为了降低地下水位。但是，此两种方法最大的不同在于，辐射井降水技术在施工的过程中，在隧道中插入直径较大的井，在井壁上设计较多的抽水管，保证水体能够被抽至井中。此时，大井里的水通过水泵集体抽出，此种技术被称之为辐射井降水技术。而浅埋方法的真空脱水技术主要是针对粘土层和淤泥层。因此，在施工时，还要结合土壤层环境，确保真空沉降技术的正确有效应用，从而达到施工目的。

3.3 浅隧道支护法的技术应用

由于地铁隧道施工低于浅表面，对于隧道的围岩稳定性和强度的要求较高。因此，有必要在施工过程中使用支护技术。使用支护技术进行施工时，全部基本荷载由初次支护承担，在安全储备设计方面，使用二次模筑衬砌。初次支护与二次模筑衬砌共同承担特殊荷载。若围岩强度不满足初次支护要求，还需要拱架进行超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力，最后进行喷锚。如围岩强度较好，只需要进行简单的锚杆挂网喷锚支护[3]。二次模筑衬砌属于后期支护，简称二衬，就是用衬砌台车浇筑混凝土。初次支护与后期支护的目的都是为开挖工作做好良好的施工基础。支护的最终状态，是封闭环的形成，使封闭环与围岩共同作用形成联合支护体系。支护简图如图1所示。

图1 浅隧道支护简图

3.4 远程监控技术在地铁隧道施工的应用

在实际地铁隧道施工浅隧道方法中，由于地铁隧道不是在一个单一的方向，但隧道网络中的环或多个方向上的结构，和之后的操作过程并存，远程监控技术应被用来有效地测量强度和隧道的结算。如果发现异常，必须立即采取措施纠正。

3.5 浅埋暗挖大管棚施工技术

在工程中，大管棚施工技术在浅埋暗挖中被普遍使用，本次项目在施工过程中，首先进行了三通一平的工作，对人员的操作顺序以及工艺步骤进行控制和管理，对放线工作完成后进行精确地测量，以保证整个工程的顺利展开，然后对轨道在铺设过程中的重点规范进行设计和要求，接着进行大管棚施工。使用管棚支持技术在地铁隧道施工时，应该合理的选择管裙的数量和间隔，以便有效地改善管棚的支撑强度，提高地铁隧道施工的安全。浅埋暗挖施工工程特点见下表。

浅埋暗挖工程特点

暗挖技术在施工的过程中，对钢材性能和尺寸的要求比较高，本项目使用φ108的热轧无缝钢管，钢在进行钢管对接的过程中，根据设计要求，对同一断面内的接头数量进行了控制，在50%以内。其次，在内套管尺寸的设计方面，选择外径＞95mm，壁厚＞5mm的有切割注浆孔的钢管。在进行钢管连接的过程中，将注浆呈梅花形排列，对止浆段的控制，尽量保持在距离尾端500mm范围以内。

3.6 地铁暗挖法大管棚施工方案选定

暗挖从浅层进行理解，就是对于一些特殊的挖掘环境不能提前解决，比如在挖掘中，经常会遇到特殊的岩层，如硬度高、无断面的岩层，需要进行特殊的处理。本项目在进行时，使用潜孔锤钻进法进行施工，此方法在使用的过程中对粗砂、以及花岗岩的处理都有较好效果。在施工过程中，对于黏土层和带有卵石的黏土层这一类比较特殊的土层，采用水切钻进法进行施工。此种方法的特点是可以和注浆过程一次性完成，注浆水灰比以1∶1为准。注浆过程中的压力保持在0.5MPa～1.0MPa之间。按照此设计比例进行，才能够保证工程质量，使管棚强度和土层进行无缝连接。浅层暗挖结构如图2所示。

图2 浅层暗挖结构

4 地层沉降控制标准的制定

地层沉降计算根据国家的实际要求计算，计算内容为：从地面建筑、地中管线等作为指定基准，对管线安全沉降量的最大值以Smax计算，计算公式见式（1）；底层稳定需求沉降量用S计算，计算公式见式（3）。

式（1）中：E-弹性模量；σ-钢管纵向应力；i-沉降槽宽度系数，计算公式见式（2）：

式（2）中：H+R-总深度；φ-土层内摩擦角。

式（3）中：Ktg-允许最大倾斜值；β-边坡对水平面坡角，。

经过上述计算，将结果与绝对值标准30mm进行对比。

5 结语

综上所述，文章对城市地铁施工技术中浅埋暗挖法的应用展开探讨，对浅埋暗挖法的含义及重要性、浅埋深挖法及其实践进行了阐述，再对浅埋深挖在地铁隧道中的真空降水技术、辐射井降水技术、浅隧道支护法的技术、远程监控技术、大管棚施工技术的应用进行详细介绍，最后对地层沉降进行计算。以便在施工过程中合理的选择施工方案。