摘要：淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。由于造價低、拆遷少、靈活多變、無須太多專用設(shè)備及不干擾地面交通和周圍環(huán)境等特點，淺埋暗挖法在全國類似地層和各種地下工程中得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了淺埋暗挖技術(shù)的施工原理、適用范圍和優(yōu)缺點，分析了淺埋暗挖在隧道工程中的選擇應(yīng)用，總結(jié)了施工中的防水和沉陷控制措施。

　　關(guān)鍵字：淺埋暗挖,地下工程

　　一、淺埋暗挖技術(shù)概述

　　(一)淺埋暗挖技術(shù)原理

　　淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理，創(chuàng)建了信息化量測設(shè)計和施工的新理念;采用先柔后剛復(fù)合式襯砌新型支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，初期支護(hù)按全部承擔(dān)基本荷載設(shè)計，二次模筑襯砌作為安全儲備;初期支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。

　　(二)淺埋暗挖法優(yōu)缺點

　　淺埋暗挖法施工的缺點：施工速度慢，噴射混凝土粉塵多，勞動強(qiáng)度大，機(jī)械化程度不高，以及高水位地層結(jié)構(gòu)防水比較困難。優(yōu)點：靈活多變，對地面建筑、道路和地下管線影響不大，拆遷占地少，不擾民，不污染城市環(huán)境等優(yōu)點。淺埋暗挖法施工成本(城市地下工程)較明(蓋)挖法、盾構(gòu)法低。

　　(三)淺埋暗挖法適用范圍

　　淺埋暗挖法是在軟弱圍巖淺埋地層中修建山嶺隧道洞口段、城區(qū)地下鐵道及其他適于淺埋結(jié)構(gòu)物的施工方法。它主要用于不宜明挖施工的土質(zhì)或軟弱無膠結(jié)的砂、卵石等第四紀(jì)地層，修建覆跨比大于0.2的淺埋地下洞室。對于高水位的類似地層，采取堵水和降水等措施后也適用。尤其對于結(jié)構(gòu)埋置淺、地面建筑物密集、交通運輸繁忙、地下管線密布，且對地面沉降要求嚴(yán)格的都市城區(qū)，如修建地下鐵道、地下停車場、熱力與電力管線，這項技術(shù)方法更為適用。

　　(四)淺埋暗挖法施工的輔助措施

　　淺埋暗挖法的輔助施工措施較多，選擇合理與否直接影響工程進(jìn)度、施工安全和工程成本。常用的有：

　　⑴環(huán)形開挖留核心土。

　　⑵噴射混凝土封閉開挖工作面。

　　⑶超前錨桿或超前小導(dǎo)管支護(hù)。

　　⑷超前小導(dǎo)管周邊注漿加固地層。

　　⑸設(shè)置上半斷面臨時仰拱。

　　⑹深孔注漿加固地層。

　　⑺長管棚超前支護(hù)或注漿加固地層。

　　⑻水平旋噴法超前支護(hù)。

　　⑼地面錨桿或高壓旋噴加固地層。

　　⑽降低洞內(nèi)、洞外地下水位。

　　二、淺埋暗挖在隧道施工中的應(yīng)用

　　淺埋暗挖法在隧道施工時, 主要有臺階法、 全斷面法、 分步開挖法、中隔壁發(fā)法、交叉中隔壁法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等十幾種方法。選擇合適開挖方式對于發(fā)揮圍巖的天然承載力、保持支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定以及控制路面和周邊建筑物的沉降等都有較大影響, 選擇開挖方式時, 應(yīng)該考慮到以下幾點。

　　(1) 圍巖類別、隧道的埋深、地下含水層分布和水位變化范圍等關(guān)于地道圍巖自穩(wěn)性的問題。

　　(2) 隧道的長度、斷面形狀和尺寸、地道的線型等關(guān)于工程規(guī)模的問題。

　　(3) 地表的設(shè)施狀況, 對地表的沉降量及周邊建筑物和管線的變形位移的容許值等關(guān)于環(huán)境要求的問題。

　　(4) 機(jī)械設(shè)備和工期等關(guān)于施工條件的問題。

　　由于地下工程在勘測時要對地質(zhì)做出精確的判斷, 所以應(yīng)該根據(jù)工程的特點、圍巖的情況、環(huán)境的要求以及施工單位自身條件等, 選擇合適的開挖工藝和掘進(jìn)方式,必要時還應(yīng)該經(jīng)過試驗段進(jìn)行驗證。

　　(一)全斷面法

　　全斷面開挖是一次開挖成形的施工工藝，全斷面開挖施工工藝循環(huán)進(jìn)尺必須根據(jù)隧道斷面、圍巖地質(zhì)條件、機(jī)械設(shè)備能力、爆破振動限制、循環(huán)作業(yè)時間等情況合理確定。全斷面法適用于鐵路客運專線隧道的Ⅰ～Ⅱ級圍巖地段，Ⅲ級圍巖單線隧道、Ⅲ級圍巖雙線隧道采取了有效的預(yù)加固措施后，亦可采用全斷面開挖施工工藝。施工流程為：施工測量——多功能臺架就位——鉆孔——裝藥——起爆———通風(fēng)——出碴——支護(hù)。

　　(二)臺階法

　　臺階法施工就是將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個和幾個部分，即分成上下兩個工作面或幾個工作面，分部開挖。根據(jù)地層條件和機(jī)械配套情況，臺階法又可分為正臺階法、中隔壁臺階法等。正臺階法開挖優(yōu)點很多，能較早地使支護(hù)閉合，有利于控制圍巖其結(jié)構(gòu)變形及由此引起的地面沉降。上臺階長度(L)一般控制在1～1.5倍洞徑(D)，根據(jù)地層條件可選擇兩部或多部開挖法。

　　(三)中隔壁法

　　中隔壁法應(yīng)先施工隧道的一側(cè)，施作中隔壁墻后再施工隧道另一側(cè)，中隔壁應(yīng)設(shè)置為弧形。中隔壁法設(shè)置臨時仰拱時，臨時仰拱宜設(shè)為弧形，各部施工應(yīng)步步成環(huán)。開挖時，同層左、右兩側(cè)沿縱向應(yīng)錯開10~15m，單側(cè)開挖應(yīng)采用短臺階，臺階長度3-5m。開挖循環(huán)進(jìn)尺不宜大于初期支護(hù)鋼架設(shè)計間距。各分部宜采用機(jī)械開挖，周邊輪廓應(yīng)圓順，避免應(yīng)力集中。

　　(四)交叉中隔壁法

　　交叉中隔壁法又稱CRD法。采用CRD法預(yù)留核心土的方法，將大斷面隧道分成4個相對獨立的小洞室分部施工。CRD工法自上而下，分塊成環(huán)，隨挖隨撐，及時做好初期支護(hù)。并待初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的拱頂沉降和收斂基本穩(wěn)定后，自上而下拆除初期支護(hù)結(jié)構(gòu)中的臨時中隔壁墻及臨時仰拱，再進(jìn)行施工。CRD法適用開挖跨度較大，對圍巖沉降變形控制嚴(yán)格，采用CRD法開挖，開挖的每一步都各自封閉成環(huán)，兼有臺階法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的優(yōu)點，有利于圍巖穩(wěn)定，保證施工安全。

　　三、淺埋暗挖施工中的控制

　　(一)淺埋暗挖中的防排水控制

　　通常淺埋暗挖法采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，在初期支護(hù)與二次襯砌之間鋪設(shè)防水隔離層，再鋪之以二次襯砌防水混凝土，組成兩道防水線，采用以防為主，不給排出的原則。這種防水結(jié)構(gòu)在無水或少水地層是可行的; 但在富水地層表現(xiàn)出很大的不合理性。在富水地層，防排水設(shè)計時不能將水“ 堵死”，應(yīng)在一、二次襯砌之間預(yù)留水的出口，并采用排、回灌相結(jié)合的防排水原則。初次支護(hù)相對于地層具有一定的滲透性，將有利于地層中孔隙水壓力盡快恢復(fù)，且可大大減少地層的長期變位，有利于減少隧道開挖對環(huán)境的影響。

　　采取全包防水方式即以結(jié)構(gòu)自防水為主，外防水、附加防水為輔的施工方案，重點抓好結(jié)構(gòu)自防水混凝土施工質(zhì)量，關(guān)鍵處理好施工縫、變形縫、穿墻管、結(jié)構(gòu)預(yù)留孔等薄弱環(huán)節(jié)的防水質(zhì)量，使隧道防水施工取得了良好的效果，保證隧道工程質(zhì)量和施工安全。

　　在這里介紹一種ECB夾層防水施工法。ECB夾層防水施工法因側(cè)洞法暗挖施工的順序為先兩邊洞初支、二襯,再施工兩側(cè)洞初支、二襯,最后施工中洞初支及二襯結(jié)構(gòu),所以必須制定適合于結(jié)構(gòu)施工順序的防水施工工藝。洞與洞連拱處防水層留出除必要的長度外,還需固定安裝保護(hù)防水層的鋼板(實際采用雙層瓦楞鐵)。施工工藝流程為:標(biāo)定高程--基面處理--固定安裝雙層瓦楞鐵--鋪設(shè)無紡布緩沖層--固定塑料園墊片--鋪設(shè)ECB防水層。

　　(二)淺埋暗挖中的地表沉降控制

　　施工時為避免隧道拱部覆蓋層自承載力差,造成隧道拱部下沉,施工應(yīng)按“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的施工原則施工。采用短開挖法,加強(qiáng)超前支護(hù)和初期支護(hù),最大限度地減少對圍巖的擾動,減少地面沉降、圍巖變形和保護(hù)圍巖的天然承載力，加強(qiáng)背后回填注漿。在施工中地表和洞內(nèi)每隔5 m布設(shè)一觀測斷面,加強(qiáng)量測工作。

　　(1)對工程及水文地質(zhì)情況、沉降槽范圍內(nèi)地面及地下建筑物及其對各種變形的敏感度等情況進(jìn)行調(diào)查 ,根據(jù)具體的施工方法 ,制定最終沉降值控制標(biāo)準(zhǔn)和各分部的地面沉降三級警戒值。

　　(2)為保證淺埋暗挖法施工取得較好的效果 , 應(yīng)為其創(chuàng)造洞內(nèi)無水和掌子面穩(wěn)定的條件。地層注漿具有加固地層和阻水的雙重作用 ,因此設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。有時為了有效地阻水 ,可在隧道開挖范圍以外進(jìn)行帷幕注漿和在隧道內(nèi)合理選擇超前小導(dǎo)管注漿 ,以保證加固地層和堵水效果 。

　　(3)在施工中綜合運用初期強(qiáng)支護(hù)技術(shù)、大管棚、小管棚及錨桿預(yù)支護(hù)技術(shù),以發(fā)揮綜合技術(shù)效應(yīng)。

　　(4)大管棚的支護(hù)作用是通過承載效應(yīng)、錨固效應(yīng)和固結(jié)效應(yīng)來實現(xiàn)的;小導(dǎo)管的作用是固結(jié)和承載;在黏土地層中,土顆粒結(jié)合緊密,通常注漿加固效果不理想,這時可沿開挖輪廓線采用錨桿預(yù)加固。

　　(5)控制拱部和拱腳的穩(wěn)定性是有效減小地表沉降的重要措施。 其中拱背注漿是向開挖輪廓線與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的空隙內(nèi)壓注填充漿液,注漿過程中一定要控制好注漿壓力,不要對結(jié)構(gòu)造成破壞。

　　(6)堅持信息化施工的原則,通過完善的監(jiān)控量測系統(tǒng),及時獲得地層和結(jié)構(gòu)動態(tài)的應(yīng)力應(yīng)變信息,以地表沉降作為控制指標(biāo)來調(diào)整設(shè)計和施工參數(shù),確保洞內(nèi)施工安全,確保地面建筑物、構(gòu)筑物和地下管網(wǎng)的正常使用和安全。

　　(7)在某些含水砂層范圍較大,水壓又相對較高的地段,可以考慮采取一些特殊的注漿加固措施(如使用某些性能較好的超細(xì)類水泥，水壓較大時可考慮使用硫鋁類速凝、遇水不分散超細(xì)水泥)以及在必要時采用聚氨酯類有機(jī)加固堵水材料。

　　結(jié)論：

　　采用淺埋暗挖法施工時，根據(jù)地表沉降要求、地層條件及開挖斷面大小，確定施工方法。

　　淺埋暗挖隧道施工中做好防排水控制，在少水層采用在一、二次襯砌之間設(shè)隔離層的方式，在富水層采用預(yù)留出水口的方式，此外要處理好施工縫、變形縫、穿墻管、結(jié)構(gòu)預(yù)留孔等薄弱環(huán)節(jié)的防水。

　　淺埋暗挖隧道施工中必須加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測,并根據(jù)量測結(jié)果,采用綜合施工技術(shù),控制地表建筑物沉陷。

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