張　友（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司，廣東　珠?！?19000）

淺談淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)

張友
（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司，廣東珠海519000）

摘要：隧道工程的實(shí)施過(guò)程詮釋了“淺埋暗挖法”概念的內(nèi)涵。本文全面分析了淺埋暗挖法施工工藝的特性要求、施工條件、開(kāi)挖方式、及承載支護(hù)措施；詳細(xì)介紹了淺埋暗挖法的監(jiān)控測(cè)量手段，指出了測(cè)量工程執(zhí)行基準(zhǔn)，其目的是確保淺埋暗挖法隧道工程的成功實(shí)施。

關(guān)鍵詞：隧道工程；淺埋暗挖法；初期支護(hù)；模筑襯砌；沉陷抑制

我們國(guó)家從20世紀(jì)80年代開(kāi)始研究并實(shí)施淺埋暗挖法的隧道施工工藝，并在部分地質(zhì)比較復(fù)雜的鐵路隧道建設(shè)中取得了成功的技術(shù)突破，典型例子就是軍都山鐵路雙線(xiàn)隧道進(jìn)口段在黃土地層的施工建設(shè)。它為這一先進(jìn)技術(shù)的實(shí)施開(kāi)辟了先河，隨后技術(shù)得到推廣，相繼應(yīng)用到西單、東單、天安門(mén)西以及王府井四座地下暗挖車(chē)站。淺埋暗挖法，其本質(zhì)含義就是當(dāng)開(kāi)掘淺埋地段隧道時(shí)，依據(jù)其周?chē)h(huán)境的條件而采用暗挖法的施工工藝。它的工藝程序是借鑒了新奧法的工藝原理，即在開(kāi)挖進(jìn)程中選用若干種方法對(duì)圍巖施以加固，并主要依托圍巖的本身支撐力，在挖過(guò)后迅速施以支護(hù)并形成閉環(huán)，與圍巖共同承載大幅度變形帶來(lái)的巨大應(yīng)力。

1　淺埋暗挖法施工技術(shù)特點(diǎn)

1.1圍巖變形引發(fā)地表形變。淺埋隧道由于所埋的深度比較淺，表面覆蓋層比較薄，通常條件下，暗挖法施工的影響會(huì)較大程度地傳遞到地表面。要防止地表面建筑物、地下敷設(shè)的各類(lèi)線(xiàn)路管網(wǎng)和地面交通設(shè)施受到干擾和損害，一定要充分抑制住地面下部和地表面的下沉和變態(tài)。在變形情況方面，既要注意到因?yàn)樗淼篱_(kāi)挖給圍巖造成的下沉變形，又要注意到因?yàn)閲鷰r的作用給支護(hù)結(jié)構(gòu)造成的柔軟性變形以及施工各個(gè)時(shí)期所有基礎(chǔ)的下沉所造成的構(gòu)架總體位移。

1.2剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)或地層性質(zhì)優(yōu)化。在實(shí)施淺埋暗挖法進(jìn)行隧道施工時(shí)，要把它的支護(hù)過(guò)程最大限度提前安排，支護(hù)的剛度要盡可能地取最大值，這樣可以有效抑制地下層和地表面的下沉。在切實(shí)選取了恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖工藝方案和支護(hù)措施之后，還有必要采取間斷地圍巖優(yōu)化和提前支護(hù)等手段。如此可以更有效地抑制底層的下沉變形。

1.3充分發(fā)揮試驗(yàn)段的示范作用。因?yàn)樗巺^(qū)域和隧道施工地段地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不確定性，一般均有必要把一段在地質(zhì)特性上有普遍性的區(qū)域當(dāng)做示范段，當(dāng)實(shí)施好結(jié)構(gòu)編制、建設(shè)方案、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和測(cè)量的安排等工作之后，將試驗(yàn)地段提前一段時(shí)間開(kāi)工。把施工進(jìn)程中發(fā)生的地下層和地表面下沉變形、支護(hù)構(gòu)架和圍巖承力分布等與地表面的連帶作用進(jìn)行勘測(cè)、考量和評(píng)估。通過(guò)把試驗(yàn)地段獲取的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行逆向分析還可取得更貼近現(xiàn)實(shí)的圍巖應(yīng)力數(shù)據(jù)，并能夠憑借這些應(yīng)力數(shù)據(jù)做精確的力學(xué)分析核算。依據(jù)對(duì)試驗(yàn)段建設(shè)的評(píng)估和總結(jié)，既可以把原有的施工方案設(shè)計(jì)做以改進(jìn)，還能夠把測(cè)量參數(shù)管理基準(zhǔn)給與檢驗(yàn)。

2　開(kāi)挖措施和支護(hù)模式

2.1開(kāi)挖措施的選取。通常對(duì)于山區(qū)隧道的施工采用正臺(tái)階工藝進(jìn)行；城市里和其周邊地帶的普通隧道可選取上臺(tái)階分區(qū)開(kāi)挖方法或是短臺(tái)階方法；城市地下鐵道列車(chē)站、地下大型停車(chē)廣場(chǎng)等多跨隧道一般常用柱洞工藝、側(cè)洞工藝或中洞工藝實(shí)施開(kāi)挖工作。以北京地鐵5#線(xiàn)為例，在大跨度暗挖車(chē)站的施工建設(shè)中，就是采用中洞法，先對(duì)隧道中間部分進(jìn)行開(kāi)挖。施工地段勘測(cè)數(shù)據(jù)要快速編織成曲線(xiàn)圖，即畫(huà)成位移與時(shí)間曲線(xiàn)的平面坐標(biāo)圖，在代表時(shí)間的曲線(xiàn)橫坐標(biāo)底下標(biāo)明施工序號(hào)及開(kāi)挖工作面與勘測(cè)斷面的距離。在曲線(xiàn)比較平穩(wěn)的階段，要做數(shù)據(jù)運(yùn)算及回歸評(píng)估，以便估算比較穩(wěn)定時(shí)間段、最大位移數(shù)值，把握位移的內(nèi)在轉(zhuǎn)化的邏輯性。依據(jù)勘測(cè)執(zhí)行基準(zhǔn)和隧道施工每個(gè)區(qū)域的下沉變形執(zhí)行基準(zhǔn)實(shí)施建設(shè)管理。在勘測(cè)數(shù)值超出執(zhí)行基準(zhǔn)時(shí)，必須查找超出標(biāo)準(zhǔn)的理由，特殊情況要將已作出的支護(hù)結(jié)構(gòu)加以強(qiáng)化或優(yōu)化建設(shè)方案。在曲線(xiàn)顯示反轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，也就是位移參數(shù)發(fā)生反常的快速上漲情況時(shí)，說(shuō)明圍巖和支護(hù)已經(jīng)出現(xiàn)了波動(dòng)情況，此時(shí)，必須加大監(jiān)測(cè)力度并迅速?gòu)?qiáng)化支護(hù)結(jié)構(gòu)。特殊情況時(shí)要迅速中斷施工進(jìn)程，而且運(yùn)用加固工作面的手段以確保建設(shè)過(guò)程的安全穩(wěn)定，在得到圓滿(mǎn)處理之后，方可開(kāi)始下一步開(kāi)挖進(jìn)程。隧道開(kāi)挖過(guò)程中要最大限度地降低對(duì)圍巖觸動(dòng)，首先選取掘進(jìn)設(shè)備及人工開(kāi)挖的方法。選去爆破方法施工時(shí)，要注意深度不能大，爆破力不能過(guò)強(qiáng)。有特殊需要時(shí)，須對(duì)爆破過(guò)程產(chǎn)生的震動(dòng)實(shí)施監(jiān)控。每次爆破進(jìn)展深度通常不要超過(guò)一米。

2.2支護(hù)模式。淺埋暗挖法開(kāi)挖的隧道通常都實(shí)行重疊式襯砌。在支護(hù)編制時(shí)應(yīng)歸類(lèi)為三種情況：（1）初始期支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)整體負(fù)荷，第二次支護(hù)只作為安全備用考慮；（2）一次支護(hù)與二次支護(hù)合力承載；（3）初始期的支護(hù)只用作施工階段的暫時(shí)性支護(hù)，第二次支護(hù)當(dāng)做主體承載構(gòu)架。編制時(shí)要把結(jié)構(gòu)編制、施工工藝、支護(hù)模式、配合施工手段等做以整體評(píng)估分析，且依托試驗(yàn)給予證實(shí)，在隧道開(kāi)挖的整個(gè)階段依據(jù)勘測(cè)數(shù)據(jù)給予持續(xù)優(yōu)化。除此之外，我們還采用巖土鋪固技術(shù)。例如北京地鐵4#線(xiàn)西單站上跨地鐵1#線(xiàn)復(fù)—西區(qū)間時(shí)為控制區(qū)間隧道上浮，應(yīng)用底層錨桿技術(shù)，從而將隧道鎖在錨桿上，抑制其上升。

3　抑制下沉變形和防止坍塌

3.1施工地段監(jiān)控勘測(cè)。在采用淺埋暗挖工藝方法進(jìn)行施工時(shí)，需將施工地段現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)當(dāng)做一項(xiàng)關(guān)鍵性的任務(wù)，且要把開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)時(shí)時(shí)刻刻都納入可監(jiān)控的范圍之中。其目的是切實(shí)做好工程建設(shè)的安全保護(hù)和塌陷變形的抑制工作。例如，在北京復(fù)八線(xiàn)建設(shè)中，就將第三方檢測(cè)引入其中，維護(hù)建設(shè)安全。

3.2勘測(cè)執(zhí)行基準(zhǔn)。隧道施工中一般選取位移勘測(cè)參數(shù)并將其當(dāng)做信息控制對(duì)象。執(zhí)行基準(zhǔn)數(shù)值要依據(jù)開(kāi)挖地段的具體情況來(lái)確定。當(dāng)?shù)孛娼ㄖ艿貙酉鲁恋淖饔枚l(fā)生明顯的變化時(shí)，選取抑制下沉的各種方法都沒(méi)有效果或耗費(fèi)相當(dāng)大時(shí)，應(yīng)該再選用增加結(jié)構(gòu)牢固性的方法，且設(shè)定適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)值。

結(jié)語(yǔ)

因?yàn)闇\埋暗挖隧道施工工藝有很多獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，所以在鐵路隧道施工中得到了很廣泛的普及。尤其在我國(guó)地鐵車(chē)站的建設(shè)中更給予了大力的應(yīng)用，并取得了豐碩的成果。本文通過(guò)對(duì)淺埋暗挖隧道施工技術(shù)的特點(diǎn)和施工方式做了較詳細(xì)的敘述。但實(shí)踐證明，此項(xiàng)技術(shù)還有一些需要完善的內(nèi)容，尤其是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力轉(zhuǎn)換、抑制下沉的措施等方面要給予更高程度的關(guān)注，使這項(xiàng)技術(shù)隨著科技的發(fā)展走向更成熟的階段。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類(lèi)號(hào)：U455

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