超大斷面淺埋暗挖地鐵車站施工技術(shù)探究

李 丹（中電建武漢建設(shè)管理有限公司，湖北省武漢市430206）

超大斷面淺埋暗挖地鐵車站施工技術(shù)探究

李 丹（中電建武漢建設(shè)管理有限公司，湖北省武漢市430206）

就超大斷面而言，對淺埋暗挖的地鐵車站進(jìn)行施工沉降工作時(shí)，需要結(jié)合施工沉降的實(shí)際情況和特點(diǎn)，進(jìn)行有針對性的控制和預(yù)測，確保這項(xiàng)工作可以順利進(jìn)行。本文通過對地鐵隧道開挖現(xiàn)狀的分析，闡述在超大斷面淺埋暗挖的技術(shù)難點(diǎn)，并提出相關(guān)提高地鐵隧道開挖施工質(zhì)量的有效措施。

超大斷面；淺埋暗挖；地鐵車站；施工技術(shù)

為了有效改善城市化人口和環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，美國最初建立第一條地鐵，從而促進(jìn)地鐵建設(shè)的迅速發(fā)展。而我國在第一個(gè)五年計(jì)劃中，首次建成北京地鐵一號線，直至今天，我國共建設(shè)地鐵的城市有33個(gè)，其中20個(gè)城市地鐵處于運(yùn)營狀態(tài)，在建地鐵的城市有30個(gè)。在城市發(fā)展史上，為了打破道路與地域的限制，人類發(fā)明了飛機(jī)與地鐵，然而飛機(jī)是對地面上部空間的擴(kuò)展；地鐵卻是對地表下部區(qū)域的利用。在地鐵的建設(shè)過程中，由于各項(xiàng)工程均在地下完成，相對而言，其施工技術(shù)和施工過程存在著較大的難點(diǎn)。下文主要對地鐵開挖的施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1 超大斷面地鐵開挖施工現(xiàn)狀

地鐵隧道開挖施工項(xiàng)目的開展，必然會引起地層結(jié)構(gòu)的變化，例如：圍巖原始應(yīng)力的變化引起巖土層底層應(yīng)力的改變，導(dǎo)致地表出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。當(dāng)隧道圍巖發(fā)生變形或者地表存在嚴(yán)重沉降現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)常會給周邊環(huán)境造成一定影響，其中表現(xiàn)最為明顯的應(yīng)屬于地鐵隧道。因?yàn)榈罔F隧道具體位于城市內(nèi)部，且具有地面交通道路以及鄰近建筑物較多的特點(diǎn)，不僅地表中附加荷載比較混亂，而且還有了較高的施工沉降要求。所以，在對地鐵隧道進(jìn)行實(shí)際施工過程中，針對施工沉降進(jìn)行控制和預(yù)測工作顯得極其重要。而地鐵隧道在開展施工沉降預(yù)測工作時(shí)，應(yīng)提前設(shè)計(jì)適合的開挖方案，另外，在開挖施工中，還需要及時(shí)將施工階段進(jìn)行預(yù)測，確保預(yù)測工作具備一定信息化，在進(jìn)行預(yù)測工作時(shí)經(jīng)常會使用的預(yù)測方法有很多，如：工程經(jīng)驗(yàn)和模型實(shí)驗(yàn)法等［1］。

2 超大斷面地鐵開挖施工技術(shù)

在對地跌車站進(jìn)行開挖施工時(shí)，若是按照車站斷面的整體結(jié)構(gòu)，可將車站分為單拱式、雙拱式以及三拱式三種，其中單拱式施工方法包括CD工法、CRD工法和眼鏡工法；雙拱式施工方法包括測洞法以及中洞法；三拱式的施工方法包括樁洞法與PBA法。以下主要對單拱式車站開挖技術(shù)進(jìn)行分析。

（1）臺階法在施工前期，需要通過大管鵬等其它超前支護(hù)技術(shù)，使隧道圍巖更好完成預(yù)加固工作，尤其是在出現(xiàn)過高地下水位、地層水量豐富等情況，應(yīng)保障施工人員和相關(guān)機(jī)械設(shè)備具有一定安全性，使整體施工質(zhì)量得到有效改善。

（2）結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際條件，選擇適合臺階長度，并對隧道開挖中循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)行具體控制工作，使其嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行。除此之外，裝碴機(jī)械需要最大程度與臺階的工作面保持靠近狀態(tài)，減少扒碴產(chǎn)生的距離，加快出碴速度，進(jìn)而提高裝碴機(jī)械工作效率。若是圍巖周邊環(huán)境較差，需要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)工作，合理減少臺階的整體長度。

（3）結(jié)合隧道斷面的圍巖情況、施工設(shè)備以及斷面尺寸，充分考慮操作空間具體要求，合理選擇臺階數(shù)量與高度。當(dāng)隧道斷面比較大時(shí)，要適當(dāng)?shù)膶ε_階數(shù)量進(jìn)行增加，可以采取四臺階左右進(jìn)行開挖工作；若是隧道斷面比較小，就可以選擇傳統(tǒng)上臺階法、下臺階法。因?yàn)榘殡S臺階數(shù)量的增加，隨之圍巖擾動數(shù)量壓在不斷增加，所以，圍巖地質(zhì)環(huán)境若是較差，需要盡最大程度選擇臺階數(shù)量少的，從而降低圍巖擾動所帶來的破壞。當(dāng)施工時(shí)間較短時(shí)，不僅會要大量施工機(jī)械進(jìn)行施工，而且還應(yīng)增加臺階高度、降低臺階數(shù)量，更好符合其空間具體需要。

（4）在對石質(zhì)隧道進(jìn)行開挖時(shí)，可以選擇臺階法，通過光面爆破手段進(jìn)行實(shí)際開挖，同時(shí)還應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行。另外，在爆破過程中，需要對爆破所帶來的振動進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測，避免爆破工作給隧道圍巖帶來更多擾動［2］。

CD工法在應(yīng)用過程中關(guān)鍵技術(shù)措施包括以下幾點(diǎn)：

（1）在施工過程中應(yīng)用CD法，需要嚴(yán)格依據(jù)正臺階法施工要求來進(jìn)行實(shí)際施工，同時(shí)還需要對時(shí)空效應(yīng)給予充分考慮，確保各部開挖速度較快、及時(shí)進(jìn)行封閉，達(dá)到短時(shí)間內(nèi)完成隧道斷面的封閉工作。而在施工過程中，要將隧道圍巖進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，主要利用機(jī)械開挖技術(shù)進(jìn)行，人工作為輔助，降低運(yùn)用爆破開挖方法所帶來的圍巖擾動。

（2）各工作面在進(jìn)行開挖時(shí)，還應(yīng)該保持適當(dāng)距離，先安裝的掌子面比后安裝的掌子面略長，其長度控制在12～15m之間，確保開挖面具有一定穩(wěn)定性。但是需要注意的是在下部開挖過程中，要保障上部支護(hù)具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在對邊墻進(jìn)行開挖工作時(shí)，應(yīng)采取兩側(cè)同時(shí)開挖的技術(shù)方法，避免上斷面兩側(cè)前面拱腳處發(fā)生懸空情況。最后，在CD法實(shí)際施工中，對中隔墻進(jìn)行拆除工作是項(xiàng)重點(diǎn)工程，只有合理選擇拆除時(shí)間，才能保障隧道安全［3］。

3 超大斷面地鐵開挖過程中地表沉降問題的控制

在進(jìn)行地鐵隧道開挖施工過程中，避免會對地層的結(jié)構(gòu)造成不同程度的干擾，其地層的變化宏觀現(xiàn)象為：地層的移動。當(dāng)移動幅度過大時(shí)。則會對地表造成影響，導(dǎo)致地鐵站開挖的上部位置出現(xiàn)地表沉降現(xiàn)象，甚至在嚴(yán)重的情況下，會造成地面坍塌和路基下沉、路面斷裂以及市政管線破裂等事故的發(fā)生，為施工單位帶來巨大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。為了加強(qiáng)對地層的抗應(yīng)變能力，可適當(dāng)?shù)牟扇∫韵聨追N措施。

3.1 上部地層的加固措施

在地鐵站開挖建設(shè)的初期，對現(xiàn)場的地質(zhì)條件進(jìn)行準(zhǔn)確地調(diào)研，對于地質(zhì)情況惡劣以及受力程度不同的地段、或占據(jù)重要地段的建筑物，需對該部分的上部地層采取灌漿處理，用以實(shí)現(xiàn)對上部地層的加固工作，避免在開挖過程中，地層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低安全事故發(fā)生的幾率［4］。

3.2 導(dǎo)管注漿措施

在超大斷面淺埋暗挖過程中，常見的隧道支護(hù)技術(shù)為導(dǎo)管注漿支護(hù)。在進(jìn)行車站開挖過程中，地層上部巖石風(fēng)化速度較快且?guī)r體易破碎，進(jìn)而容易發(fā)生塌方現(xiàn)象，因此，加強(qiáng)超前錨桿的施工難度，同時(shí)隧道的斷面相對較大，利用導(dǎo)管注漿能夠有效提高巖土層的抗壓能力。為了確保開挖施工進(jìn)度，應(yīng)確保導(dǎo)管安裝位置的準(zhǔn)確性和合理性，預(yù)防導(dǎo)管長度與實(shí)際不符現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時(shí)，還需對導(dǎo)管的角度進(jìn)行精準(zhǔn)化的控制。其中，關(guān)于導(dǎo)管質(zhì)量、規(guī)格以及標(biāo)號的選擇，應(yīng)與實(shí)際的車站開挖現(xiàn)場實(shí)際情況為標(biāo)準(zhǔn)，并對導(dǎo)管的注漿量與注漿力進(jìn)行試驗(yàn)檢測，進(jìn)而達(dá)到最佳標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，上文首先對超大斷面地鐵開挖的施工現(xiàn)狀進(jìn)行分析，其次闡述開挖的施工技術(shù)，最后對提高開挖施工質(zhì)量和人員安全的措施進(jìn)行明確，由此可以看出，在進(jìn)行地鐵建設(shè)過程中，其難度較大，例如：地表沉降和巖土層結(jié)構(gòu)的變化等問題，在某種程度上都會對開挖施工質(zhì)量和施工人員的安全造成威脅，因此，在實(shí)際的超大斷面地鐵開挖過程中，施工單位應(yīng)對施工人員進(jìn)行系統(tǒng)化的培訓(xùn)，避免安全事故發(fā)生的同時(shí)，減少開挖施工成本的投入。

［1］李 訊，何 川，耿 萍，等.淺埋超大斷面暗挖隧道施工方法及支護(hù)力學(xué)特征［J］.中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（09）：3385～3395.

［2］黃祚瓊.地鐵車站暗挖隧道穿越既有線的施工技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014（02）：133～139.

［3］黨 炫.復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站與周邊建筑地下空間一體化施工技術(shù)研究［J］.城市建筑，2015（18）：64.

［4］韋禮群.地鐵暗挖施工沉降控制措施淺析［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012（11）：9～11.

U231+.3

A

2095-2066（2016）28-0212-02

2016-9-20

李 丹（1984-），男，湖北石首人，工程師，本科，從事項(xiàng)目管理工作。