浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制

浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制

【摘要】本文介绍了浅埋暗挖法隧道施工技术的原理、施工原则，以及施工的技术要点，最后提出了相应的浅埋暗挖法隧道施工地面沉降控制措施。

【关键词】浅埋暗挖法；隧道施工；地面沉降；控制 一、前言

在修建浅埋地段隧道时，由于受到周围环境等限制，因此多采用暗挖法施工技术来进行施工，这就是浅埋暗挖法。该技术办法是参考了新奥法的基本原理，在开挖过程中使用多种辅助施工措施来对围岩进行加固，把围岩自身的承载能力结合起来，在开挖之后立刻进行支护，封闭成环，跟围岩共同作用形成了联合的支护体系。

二、浅埋暗挖法隧道施工技术

1、浅埋暗挖法施工原理

浅埋暗挖方法是在第四纪软弱地层中修建隧道的方法，其基本原理是通过对地层的适当加固和处理，合理调动围岩的自承能力，采用短进尺开挖，及时施作初期支护结构并封闭成环，使围岩和初期支护结构形成联合支护体系以共同承担施工阶段荷载，在变形基本稳定以后施作二次模筑衬砌，完成隧道建设。由于地层条件以及周围环境的复杂多变，应用浅埋暗挖法施作隧道必须对地层、支护材料、周围建构筑物进行施工过程的监测，根据监测信息及时修正设计和施工方法，以确保施工的安全。

2、浅埋暗挖法施工原则

（一）根据地层情况、地面建筑物特点及机械配备情况，选择对地层扰动小、经济、快速的开挖方法。若断面大或地层较差，可采用经济合理的辅助工法和相应的分部正台阶开挖法；若断面小或地层较好，可用全断面开挖法。

（二）应重视辅助工法的选择，当地层较差、开挖面不能自稳时，采取辅助施工措施后，仍应优先采用大断面开挖法。

（三）应选择能适应不同地层和不同断面的开挖、通风、喷锚、装运、防水、二衬作业的配套机具，为快速施工创造条件，设备投入量一般不少于工程造价的10%。

（四）施工过程的监控量测与反馈非常重要，必须作为重要的工序。

（五）工序安排要突出及时性,地层差时，应严格执行十八字方针:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。

。

（六）提高职工素质，组织综合工班进行作业，以提高质量和速度。

（七）应加强通风，洞内外都要处理好施工、人员、环境三者的关系。

（八）应采用网络技术进行工序时间调整，进行进度、安全、机械、监测、质量、材料、环境管理。

3、浅埋暗挖法施工技术要点

（一）围岩变形波及地表

浅埋隧道因埋深较浅,覆盖层厚度薄,一般情况下暗挖法开挖的影响将波及地表。为了避免对地面建筑物、地层内埋设的线路管网以及路面交通等的破坏和影响,必须严格控制地中及地表的沉陷变形。

在变形量方面,不仅要考虑由于开挖直接引起围岩的沉降变形,还应考虑由于围岩的作用引起支护体系的柔性变形和施工各阶段中基础下沉而引起的结构整体位移。与变形量相对应而存在的地层性区的发展,除了对周围环境的影响外,还削弱了围岩的稳定能力,增加了施工难度。

（二）刚性支护或地层改良

浅埋暗挖法施工的隧道多采用复合式衬砌。支护设计时可分为三种情况：初期支护承受全部荷载，二次支护(内层衬砌)仅作为安全储备；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；设计时应将结构设计、施工方法及支护方式、辅助施工方法等进行综合研究，并经试验段进行验证。初期支护类型由喷、锚、钢架或格构架四种方式而组成不同的结构型式。对于浅埋软弱地层，锚杆的作用明显降低，其顶部锚杆由于作用不大而常被取消，应采用刚度较大的初期支护，可采用喷射钢纤维混凝土代替网喷混凝土以加快支护速度及提高支护质量。

（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层而提出的，根据实际的工程条件选择的辅助工法的正确与否对工程的成败和造价的高低有着重要的影响。辅助工法的选法、工程地质条件等情况要综合考虑，优先考虑较简单的方法或同时采用几种综合辅助施工方法来加固地层，以确保施工安全和工程的质量。

三、浅埋暗挖法隧道施工地面沉降控制措施

通过浅埋暗挖法隧道施工引起地表楼房下沉的原因和沉降规律的分析,在施

工过程中可针对造成沉降的不同原因分别采取不同措施来控制或预防沉降。

1、土体内水的流失

(一)超前小导管周边注浆。

(二)严格喷射混凝土工艺:

严格按配合比拌制喷混凝上料,特别要严格控制外加剂；

仰拱及上台阶拱脚积水和淤泥要清理干净；

新旧混凝土面要清洗至露出混凝土的本色.无泥上或其它杂物；

分层喷射,从而保证喷射混凝土的密度,提高喷射混凝土质量。

(三)及时进行初期支护背后回填注浆堵水。

2、土体承载力差

(一)超前大管棚支护；在埋深小于1倍洞径且有房屋的地段采用。在拱部1200范围内,采用长20m,直径108mm的无缝钢管作管棚,间距40cm,管棚内注浆。

(二)超前小管棚支护:在埋深小于1倍洞径、地表无房屋或埋深大于1倍洞径、地表有房屋的地段使用。根据现场地质条件,小导管长短结合使用,小导管长2.5-4.5m,直径42mm,管内注浆。

3、应力重新分布

(一)管棚超前支护。

(二)保证核心土的大小和长度。

(三)增加锁脚锚管数量并及时打设:由每侧1根增加为2根。

(四)增加上台阶拱脚的承载能力:每侧拱脚下打设直径42mm钢管各4根,长度视拱脚围岩而定,上垫木板,以增加拱脚承载力。

(五)加大拱脚处纵向连接筋密度并保证焊接质量:拱脚上30cm处设双层4根纵向连接筋,间距同拱架截面,以形成托梁。

(六)必要时增加临时仰拱。

4、爆破施工的多次扰动

(一)加强爆破震动监测,找出合理的爆破参数。

(二)充分利用雷管段数,采用微差起爆,在满足规定的最大震动速度要求的前提下,增加一次起爆炸药量,从而减少爆破次数。

(三)软弱围岩部分必须人工挖掉,尽可能不用爆破方法创造第二临空面,同时减少围岩的爆破量达到在满足爆破爆速要求条件下减少爆破次数的目的。

5、施工工艺及现场操作不规范

(一)定期召开限制沉降措施技术专题会,分析沉降规律,制订出防止沉降措施。

(二)设法自行发电,减少噪音扰民,保证夜间施工用风。

(三)找出每道工序的合理施工时间,各工序严格按标定时间进行控制,从而缩短循环作业时间,减少掌子面土体的暴露时间,达到及时封闭,控制沉降的目的。

(四)保证钢筋网与围岩密贴,保证喷混凝土质量,及时进行背后回填注浆。

(五)保证立拱质量,特别是螺栓的连接质量和连接筋的焊接质量,螺栓要上齐拧紧,连接钢筋的搭接长度不小于8d,焊缝饱满。

(六)严格控制管棚角度。

(七)左右线掌子面距离控制在2~3倍洞径。

(八)台阶长度控制在1倍洞径。

(九)减少上下台阶施工的相互干扰,并及时封闭成环。

四、结束语

在城市地下空间建设中，特别是在在地铁建设中，浅埋暗挖法具有独特的优势，因此占有非常重要的地位。该法能够避免对环境产生很大的污染，但是还是存在缺点，所以在今后的浅埋暗挖法修建过程中，要积极探索和研究新的辅助工法以及施工工艺，把该技术的应用范围扩大，同时要对该法存在的问题进行研究，使得浅埋暗挖法获得不断的发展以及更深层次的应用。

参考文献：

[1] 张舵. 地铁盾构区间穿越既有铁路技术措施研究[J]. 铁道标准设计. 2013(02)

[2] 靳宝成. 杨河隧道的变形控制标准与支护措施的关系[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版).

[3] 毋海军. 复杂地层盾构接收新技术研发[J]. 铁道标准设计. 2013(05)

[4] 唐志强. 青岛地铁隧道施工采用TBM工法分析[J]. 铁道标准设计. 2013(05)

[5] 曲强,于鹤然. 盾构隧道下穿城铁地面线施工风险分析及对策研究[J]. 铁道标准设计. 2013(06)

[6] 郭建文. 海河沉管隧道注浆基础施工工艺试验研究与应用[J]. 铁道标准设计. 2013(06)