城市地铁区间隧道暗挖施工技术分析

城市地铁区间隧道暗挖施工技术分析

崔华锋  ,金宏光 ,张善平 ,董丽

中国建筑第六工程局有限公司 天津300000  中建桥梁有限公司 重庆400000

摘要：近年来，我国交通设施规模取得了前所未有的发展。随着地铁工程的蓬勃发展，交叉穿越工程也越来越多，尤其是隧道下穿桥梁，隧道施工对邻近桥桩影响显著，如何确保下穿既有工程施工及运营安全是穿越工程的重难点。本文主要对城市地铁区间隧道暗挖施工技术进行分析，详情如下。

关键词：城市地铁隧道；暗挖施工；技术

引言

近年来，为缓解城市交通矛盾，带动城市经济发展，我国陆续修建多条城市地铁路线，并以暗挖法作为地铁隧道施工方式，以此来减小施工活动对沿线城市居民日常生活造成的干扰。虽然暗挖施工技术较为成熟，但受到工序、地质条件等因素的影响，施工过程需强化质量控制。为此，在地铁区间隧道暗挖施工期间，要重视各道工序的严格控制，保证施工质量与作业安全。

1施工难点

在城市地铁工程区间隧道暗挖施工期间，主要面临着工法转换频繁、分布地裂缝等施工难题，其对施工水准与作业精度提出了严格要求。城市地铁线路长度较长，隧道暗挖期间经过多个断面，在各处断面中应用的工艺有所不同，涉及到工法转换问题，如台阶法转换为CRD法、双侧壁导坑法转换为中洞法等。如果没有掌握正确的工法转换方法，将会影响到作业质量，严重时造成开洞处围岩扰动的后果。工程现场普遍分布隐伏型地裂缝，在隧道开挖和地铁后续运营期间，受到施工扰动、地壳活动等因素影响，有可能出现地裂缝扩展情况，最终对隧道结构状态、上方地面建筑物质量造成影响。

2城市地铁区间隧道暗挖施工技术分析

2.1地铁隧道结构防水抗渗技术

地铁隧道结构设计，前提是结构具有抗压性能，在此基础上再考虑防渗性。根据选定的工程情况，参考埋深隧道的力学解析模型，对设计的地铁暗挖隧道工程建立受压假设模型。根据隧道里程长度和埋深尺寸比例，将其简化为无限平面应变问题，将隧道尺寸按照低于埋深高度进行设定，以径向应力场为基础做出假设。整体过程不考虑岩体的自重以及同向性，只要保证工程年限符合服役要求即可。以一次性断面开挖为条件，在不设定施工工艺的前提下，建立地铁暗挖隧道的力学模型，通过圆形断层设计，假定地铁埋深下围岩受径向支护力影响，在隧道开挖后，围岩具有一定的塑性区。根据围岩塑性区域的弹性应力场理论进行分析，能够推导出施工过程中埋深位移场的变化情况。由于结构施工过程中的防水防渗性能，要以求解的渗透应力作为参考，此次通过达西定律中渗流速度的比例设定，表示地铁暗挖施工中的水压受力情况。

2.2大断面暗挖隧道“CD法+盾构空推”组合施工技术

横通道采用三台阶法开挖法施工，暗挖隧道采用“CD法”开挖施工。竖井、横通道、暗挖隧道开洞过程中马头门受力情况复杂，横通道进正线马头门破除时需要交错施工。由暗挖隧道进入车站主体结构时，破除围护桩应先凿除混凝土，最后割断围护桩钢筋。按照图纸尺寸测放正线轮廓线，开始破除正线马头门。马头门破除顺序为：左线大里程方向→右线大里程方向→左线车站方向→右线车站方向。马头门按照上中下台阶的方式施工。先破除正线范围内上台阶的横通道侧墙，在横通道侧墙平面内设第一榀正线格栅，同时将洞口处断开的横通道格栅与正线格栅焊接牢固。根据开挖步骤依次破除马头门。具体施工步骤如下：由测量班在马头门位置测放施工正线轮廓线。搭设脚手架作业平台，然后沿正线开挖轮廓破除80cm宽的槽，满足架设正线格栅的空间要求。将槽内混凝土碎块及渣土清理干净后，在横通道侧墙内架设第一榀钢格栅。将格栅与竖井已破除格栅连接牢固，预留沿通道纵向的连接钢筋，内外交错布置，并喷射C25混凝土。密排架设第二、三榀格栅，拱脚打设锁脚锚管，并喷射C25混凝土。三榀格栅支护完毕后，扩大马头门破除范围，上台阶继续向前开挖支护，并预留核心土。在上台阶进尺3.0~4.0m后，自上而下破除中、下台阶范围内横通道。施工完成中、下台阶格栅，并喷射C25混凝土，使初支封闭成环。暗挖隧道洞内开挖采用机械配合人工开挖、CD法施工。上部采用弧型开挖，开挖后及时初喷40mm厚的混凝土封闭掌子面。拱部开挖每循环进尺0.5m，随即施作工字钢架网喷混凝土初期支护。在拱脚两侧设Φ42注浆小导管，与格栅钢架焊连，打设系统锚杆，防止拱部下沉。下部左右两侧交错开挖，及时接长钢架，并尽快封闭成环。

2.3超挖与欠挖控制

超挖与欠挖是较为常见的施工问题，其形成原因包括采取单一机械开挖方式、闭合测量工作开展不到位、随意调整已验收格栅等。此类问题的出现，不但会增加工程造价成本，还有可能对围岩结构稳定性、衬砌厚度、隧道结构性能造成影响，存在安全隐患。对此，要求施工人员搭配采取机械开挖+人工开挖方式完成土方开挖作业，提前参照施工图纸在现场标记开挖点与边线，严格控制土方开挖位置、范围与深度，在开挖期间重复开展多次复核作业，根据测量结果来修正开挖位置。待土方底部开挖至设计标高上方0.2m处时，由机械开挖方式切换为人工开挖，到达设计标高后停止开挖作业，对坑底平整度、标高进行测量，对欠挖部位进行人工补挖处理，对超挖部位使用填料或原状土进行回填夯实处理，并采取人工手段来修整边缘部位。同时，在土方开挖期间，做好现场监督工作，及时纠正随意调整格栅、机械过度开挖等不规范操作行为。

2.4联合注浆技术的应用

浅埋暗挖隧道所处的地层土质性质通常较差，且埋深较浅，故开挖过程中隧道易产生较大变形甚至塌方，影响隧道施工安全。同时，由于这类隧道往往穿越主城区，隧道施工开挖引起的地层变形会对地表建（构）筑物及道路造成不同程度的影响，严重时导致路面开裂、地表塌陷、房屋倾斜甚至倒塌等事故的发生。当地层中的地下水丰富时，将加剧上述影响。在动水砂层中进行隧道浅埋暗挖法施工时，动水砂层状态松散、颗粒无黏聚力，围岩自稳性差，目前已有学者对动水砂层物理力学特性及可注性进行了研究，实际施工中常采用地面井点降水、地面高压旋喷桩、小导管注浆、管棚预支护、水平旋喷桩加固、帷幕注浆加固、地层冻结等方法进行隧道围岩预加固。结合注浆加固试验，采用“超前高压水平旋喷桩+超高压竖向端头封堵旋喷桩+掌子面上半断面帷幕注浆”联合注浆方法，各类桩形成闭合加固圈，以截断高压流动水，同时起到加固围岩的作用，提高围岩力学性能。

结语

总而言之，地铁作为快速交通工具，已经成为城基础建设中重点开发的项目。地铁施工单位理应提高对区间隧道暗挖施工技术的重视程度，根据实际工程情况来选择隧道暗挖工法，严格把控各个环节作业质量，落实超挖欠挖控制、初支钢格栅连接控制、监控测量、功法转换控制等技术策略，推动隧道暗挖施工水平不断提高。

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