隧道浅埋暗挖施工探讨

摘要：浅埋暗挖法具有减少对环境的影响、占地面积小、保证交通通畅及地下管线的正常使用等特点。本文对浅埋暗挖法在隧道工程中的施工应用进行论述，供同行借鉴参考。

关键词：隧道;浅埋暗挖;施工工法

前言

浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是利用土层在开挖过程中短时间的白稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴l犁薄擘支护结构的不开槽施工法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。

一、浅埋暗挖法施工

1浅埋暗挖法施工基本原则

(1)必须严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”l8字方针。

(2)隧道施工前和施工中必须做好水文、地质勘查工作。

(3)隧道开挖应在无水条件下作业。如有地下水，应选择人工降水或堵水措施，提供无水作业条件。

(4)隧道洞身开挖一般采取环形开挖留核心土方法。

(5)隧道支护常规采用复合式衬砌，同时在衬砌中间加设防水层。

(6)隧道开挖和衬砌施做过程中通过必要的辅助加固措施来稳定洞体，确保施工安全。

(7)施工全过程均需进行监控量测。

2浅埋暗挖法施工工艺

2．1基本工艺流程(如图1所示)

2．2隧道标准断面图示(如图2、3所示)

3浅埋暗挖法施工方法

3．1主要辅助加固措施

(1)超前小导管(注浆)支护；

(2)超前管棚(注浆)支护；

(3)临时仰拱或临时支护；

(4)注浆加固。

3．2超前小导管

1)小导管一般采用25～40钢管制作，钢管一端做成锥状，管体部分梅花型开设6～8孔径的扩散孔。

2)小导管管长根据格栅钢架间距而定，最短长度应满足跨越两榀格栅钢架，且搭接长度不应小于0．5m为宜。一般格栅钢架间距为50～l00cm，故管长约为1．7～3m。

3)小导管成孔方法有吹孔、打孔和钻孔。

4)小导管打设需从格栅钢架腹部穿过，一般沿拱部1200～1500布设，环向间距不小于30cm，外插角(仰角)约l00～250范围。

5)小导管注浆材料根据地层条件，通常使用的有单液浆(水泥、改性水玻璃)或水泥一水玻璃双液浆等。

6)小导管注浆前必须进行试注来确定注浆参数，一般注浆压力为0．4～0．6MPa，扩散半径不小于0．25m。

3．3管棚

1)管棚一般用108～600mm直径钢管，钢管中心间距宜为管径的2～3倍。

2)管棚长度应根据工程具体条件及地层条件选用，一般不宜小于lOre。搭接长度应大于3m。

3)管棚通常以水平液压顶管机或水平导向钻机施做单根或咬合管幕。

3．4隧道土方开挖

1)隧道土方开挖方法根据洞体尺寸分为人工开挖和人机配合开挖两类。

2)隧道土方开挖方式通常有全断面、台阶和超前导洞等3大类，以及衍生而出的各种形式。

3)隧道开口处开挖时应先行加固开挖轮廊并做好初期支护。

4)隧道开挖时必须保持各开挖阶段的围岩及支护的稳定性。

5)开挖作业要严格按设计轮廓线进行，轮廓线要圆顺。开挖断面的中线、高程应符合设计要求，中线、高程允许偏差±3cm。

6)对于隧洞超挖、塌方必须采用耐久、耐腐蚀的材料回填，并认真做好回填注浆。

7)在地层较差时，开挖后应及时喷射混凝土封闭掌子面。如遇特殊情况，暂停作业时间较长，必须采取加强封闭措施。

8)平行开挖的隧道，前后工作面最少应保留3倍D的距离，严禁齐头并进。

9)两端相向开挖的隧道，在临近贯通时，应保留2倍D的距离，从一端开挖贯通，严禁两端同时相向开挖。

10)隧道开挖前应根据应急预案内容在现场存放抢险物资。

3．5喷射混凝土

1)喷射混凝土使用的搅拌机、喷射机、空压机、输料管及供水系统在混凝土喷射前应调试正常。

2)喷射混凝土配合比需准确，外加剂掺量满足设计和施工需要，并应拌和均匀，随伴随用。

3)喷射混凝土应紧跟开挖工作面及时施作，缩短开挖面暴露时间，使其与工作面围岩密贴。

4)喷射混凝土应从低向高，按螺旋轨迹均匀分层喷射，不宜太快或太慢。喷射效果达到表面平整、圆顺、光滑、无干斑或流淌滑坠现象。

5)喷层分层厚度按设计要求严格执行，喷射应密实，不得有空鼓、漏筋、脱落、裂缝等，渗漏水处必须进行处理。

3．6格栅钢架

1)格栅钢架加工必须符合设计要求的强度、刚度及结构尺寸。

2)首榀格栅钢架加工完成后应进行试拼，当各部尺寸符合要求后，方可进行批量生产。周边误差不大于3cm，平面翘曲小于2cm。

3)格栅钢架安装应稳固、准确、对称。允许偏差为：横向±20mm，纵向±30mm，高程允许误差±15mm，垂直度5％o。

4)格栅钢架环向连接一般采用角钢对拼螺栓连接或帮条焊接，纵向连接采用钢筋搭接方式。

5)钢筋网通常选用6～10钢筋制作。钢筋网格间距宜为100～150mm，网片搭接长度不得小于100mm，网片与格栅钢架联结应牢固。

3．7初期支护背后注浆

1)初期支护背后注浆是为了填充初期支护背后的空隙和加固土体，从而减少洞顶沉降，控制拱部变形，封堵洞顶渗水。

2)注浆钢管一般选用32钢管，管长0．8m，在拱顶预埋或后打孔埋管，起拱线以上环向布设。

3)初期支护背后注浆应紧跟开挖面，一般宜距5m进行。背后注浆终压为0．5MPa，浆液扩散半径为1．4～1．8m，注浆速度不小于50L／min。

4)初期支护背后注浆一般选择水泥砂浆、普通水泥浆或超细水泥浆。

3．8防水层

1)防水层的施工应在初期支护基本稳定，并经验收合格后施作。

2)防水层的铺设必须在无水条件下进行，如有渗漏水应采取有效措施处理。

3)铺贴防水层的基面应坚实、平整、圆整；基面不平整度为50mm。基层面阴、阳角应做好100mm圆弧或50×50mm钝角。

4)防水层的铺设应沿隧洞环向由拱顶向两侧依次铺贴平顺，并与基面固定牢固，其长、短边搭接长度均不应小于100mm。

5)混凝土施工缝和变形缝的施工以及穿墙管处理等必须符合设计及《地下工程防水技术规范》(GB50108—20o8)的要求。

3．9二次衬砌混凝土

1)二次衬砌混凝土模板一般采用定型钢模拼装，支撑根据隧道尺寸选择组合脚手架或钢架台车。

2)拱顶模板应设置混凝土灌注口，并应预留l0～30mm沉降量。

3)模板支撑应考虑留够净空，以满足模板和泵管架设及振捣的需要。

4)二次衬砌混凝土宜选用自密实混凝土，一般分两～多次浇筑。

5)侧墙和拱顶混凝土泵送过程中需密切关注混凝土对模板的冲击影响，以防爆管或涨模，两侧应对称浇筑，辅以外部振捣。

2．3．10二次衬砌背后注浆

1)二次衬砌背后注浆是填充二次衬砌与初期支护之间空隙，同时封堵渗水。一般在二次衬砌砼强度达到设计强度75％后进行。

2)二次衬砌混凝土结构施工时，应在拱部预留注浆孔。

3)注浆孔一般沿隧道环向分段梅花型布设，环向间距3m，纵向间距为5m为宜。

4)注浆材料一般选用微膨胀水泥砂浆或自流平水泥浆。注浆压力一般不大于0．2MPa，浆液扩散距离为2～3m。

3．11监控量测

1)监控量测是隧道信息化施工中对围岩、地表、支护结构及周边环境的动态进行的经常性观察和量测工作。

2)监控量测分为应测项目和选测项目两类。

3)监控量测项目选定主要根据工程水文、地质、结构形式、施工方法、周边环境等因素综合确定，力求在满足需要的前提下少而精。

4)监控量测需按方案内容认真执行，不得擅自更改工作内容或停止监测。

5)监控量测数据必须准确、真实、可靠，并应及时反馈到相关单位。

6)监控量测项目通常分为A类项目和B类项目。

7)A类项目主要有洞内外状态观察、地表沉降、临近建(构)筑物、初支拱顶沉降、初支净空收敛等。

8)B类项目主要有围岩压力、钢架应力、初支及衬砌内应力、土体垂直及水平位移等。

二、安全风险管理

1)隧道暗挖工程由于地质环境较复杂，作业不可预见性因素较多，为确保施工过程安全，应建立工程建设风险管理体系。

2）为便于进行安全风险技术管理，风险工程可分为自身风险工程和环境风险工程两类加以识别。

3）风险工程应进行定性分级，并在此基础上采取分级管理。

①自身风险工程根据工程特点分为一、二、三级风险。

②环境风险工程根据工程特点和周边环境特点分为特、一、二、三级风险。

4)安全风险管理应编制相应的应急预案并建立风险工程安全状态评估和预警机制。

5)隧道在穿越不良地层、河流、既有建(构)筑物、市政管线、公路、铁路时，应根据其重要性做好相应的准备工作和过程安全控制。

三、结束语

在时代的发展形势之下，我国的交通行业也在向着高技术、高标准的方向发展。浅埋暗挖法具有占地面积小、环境污染小、保证交通通畅及地下管线的正常使用等特点而得到广泛应用。在以后的工作中要不断去探索及创新，为创造社会效益贡献一份力量。

作者简介：何志恒（1983—），男，四川省眉山人，助理工程师，学士学位，现供职于深圳市市政工程总公司，研究方向：大断面隧道遇软弱地质富含水带开挖施工方法。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。