略谈隧道工程浅埋暗挖法施工

0引言

在上世纪八十年代，北京地铁复兴门段成功应用浅埋暗挖施工技术，随后在北京地铁的建设工程中全面推广浅埋暗挖施工方法。此地铁标段的顺利建设，使得浅埋暗挖施工技术走向成熟。尤其是近十几年，各大城市广泛修建地铁，隧道施工中广泛应用浅埋暗挖施工技术。

1浅埋暗挖法基本原理

浅埋暗挖法的基本原理与新奥法基本一致，它采用复合衬砌施工法，初期支护要求隧道围岩变形较小，即初期支护承担全部荷载，二衬作为隧道围岩变形的安全储备，初期支护、二次衬砌一起承担围岩的变形荷载。且在施工中应用多种辅助工法，例如，超前地面支护（管棚支护）与隧道内超前支护（小导管支护、小导管深层注浆），从而加固了隧道围岩结构的稳定性，促使围岩的稳定。并应用各种适应地质类型的开挖方法与及时对隧道成封闭成环，有效地确保了浅埋暗挖法施工的安全性与稳定性。

2浅埋暗挖法施工技术的特点 2.1围岩变形及地表沉降

根据笔者多年施工经验可知，在浅埋暗挖施工中，隧道常出现围岩变形及地表沉降。在隧道工程开挖施工中，经常遇到松散不稳定的岩体结构，例如砂砾石、砂性土、软黏土或者松散不稳定的岩石地层，且一些隧道上部围岩结构层较浅，即隧道围岩松散不稳定，出现在隧道的暗挖施工中，隧道围岩自稳时间较短。常出现隧道开挖后未及时进行初期支护时，或初支混凝土强度未达到设计强度时，隧道围岩出现明显的变形，甚至局部出现坍塌危害。

同时，在隧道围岩变形量方面，需要充分考虑由于隧道开挖导致围岩出现不同程度的变形，且还需要考虑围岩变形导致隧道支护结构出现承载力不足现象而出现围岩失稳危害。

2.2刚性支护或地层改良

由于浅埋暗挖法施工多处于松散不稳定的地质中，为了避免在隧道开挖后围岩出现过大变形，除了根据隧道土质状况、隧道跨度、施工机械等选用适宜的开

挖方案，如全断面开挖法、台阶开挖法、环形开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等，还需要采取地层预加固、隧道预加固的辅助方法，从而有效地提高隧道周围地层的安全性与稳定性。

2.3试验段施工确定施工参数

在浅埋暗挖法施工中，由于隧道周围地层的复杂性、不稳定性，需要在隧道施工中对隧道进行试验段施工。首先，在做出隧道结构设计、施工方案、试验段等计划后，制定一个隧道开挖试验段。隧道试验段施工，主要探测隧道施工中围岩的变形规律、地表沉陷状况、支护结构以及地面周围环境的影响程度等。从隧道试验段施工中获取的施工参数，可以准确的分析出隧道围岩的地质类型、岩石性能，从而制定出合理有效地开挖方案、支护形式、地层加固等形式。

3开挖方法及支护形式 3.1开挖方式的选用

在浅埋暗挖法施工中，需要根据地质类型、隧道跨度、施工机械等不同，可将隧道施工分为以下几种开挖方法。

（1）全断面开挖法。若隧道断面尺寸较小、围岩较稳定，适宜小型机械进行全断面开挖。在隧道全断面开挖施工中，沿着隧道轮廓采取自上而下的形式一次开挖形成隧道，并根据地质状况一次进尺形成隧道。

在全断面开挖施工中具有以下优点：开挖一次形成、对土层扰动次数少、施工简便等。

（2）台阶开挖法。在土质较好、第四纪沉积地层、软弱围岩等地层中多采用台阶开挖法。在台阶开挖法中一般分为两个以上开挖面，即上下两开挖面或几个开挖面。在施工中，根据隧道地层土质状况与施工机械的情况，台阶法可分为正台阶法与中隔壁台阶法。其中正台阶开挖施工可以使隧道较早闭合成环，有效避免了地面出现沉陷现象。

在台阶开挖施工中施工作业空间较大、施工速度较快，且施工适应性较强。但是在台阶法施工中需要注意以下几点：第一，隧道断面台阶数不宜过多、台阶长度要适宜，在第四纪地层隧道施工中，台阶长度控制在一个隧道断面宽度内；第二，在岩石地层隧道施工中，为了避免破碎围岩出现失稳危害，可采取挂网喷混凝土，稳定围岩。

（3）环形开挖预留核心土法。在土质较软、松散的软弱围岩或隧道横断面较大的浅埋暗挖施工中。环形开挖预留核心土即将隧道断面分为环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。根据隧道断面的大小，可以将环形拱部分为几块，且环形开挖施工的长度一般控制在0.5～1.0m。

在环形开挖施工中，需要按照以下开挖施工流程：开挖环形拱部、架立钢支撑、挂钢筋网、喷混凝土。为了加快隧道施工速度，可以采用适宜机械开挖核心土和下台阶，并及时接长钢支撑、及时喷射混凝土封底等。

在环形开挖施工中，上部拱部可以及时进行初次支护，开挖工作面可以及時达到稳定状况；同时与台阶开挖施工方法相比，核心土与下部土体开挖均是在拱部进行初次支护稳定后进行开挖的，可以有效地确保了隧道开挖施工的安全性。

（4）单侧壁导坑法。单侧壁导坑法多用在隧道断面跨度较大，开挖施工中地表沉降难控制的不稳定围岩结构中。根据笔者多年施工经验可知，单侧壁导坑法主要是将隧道断面分为3、4块（上台阶、下台阶、侧壁导坑）。在一般情况下，侧壁导坑的宽度控制在0.5倍隧道断面宽度，高度以到起拱线为宜。

此外，还有双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、侧洞法等。 3.2支护形式

在浅埋暗挖法施工中，需要合理应用支护与加固措施，确保隧道围岩的稳定。而隧道支护与加固技术措施主要包括暗挖隧道内支护加固与暗挖隧道外支护加固技术措施。其中隧道内加固可分为超前锚杆、小导管周边注浆、超前小导管支护、围岩深孔注浆或设置临时仰拱等；而隧道外加固可分为地表锚杆超前支护、地表锚杆、冻结法或降低地下水法等。

（1）隧道内加固支护技术

在隧道内加固支护技术中应用到的凝结材料为早强混凝土，且混凝土的强度必须满足设计要求，禁止使用含碱活性的集料。并可根据隧道开挖需要掺加适宜的外加剂（如速凝剂、减水剂等），并做凝结时间试验，从而要求混凝土初凝时间控制在5min内，终凝时间控制在10min内。

在隧道围岩喷射混凝土时，需紧跟开挖工作面，应自下而上分段、分片、分层的方式进行，若隧道围岩表面存在凹凸不平时，需要先填平凹洼部位。且在分层喷射混凝土时，分层厚度需要根据喷射部位与设计厚度而确定。此外，在喷射

混凝土时应确保将钢拱架全部覆盖，且钢拱架保护层厚度不应小于40mm，以确保隧道施工中围岩的稳定性。

（2）暗挖隧道外的超前加固技术

降低地下水位法。若地下水位较丰富，地层渗透性较好，则首先需要降低地下水位稳定隧道围岩、有效提高隧道开挖施工中的安全性。

地表锚杆。在地表锚杆施工中，需要遵循以下施工顺序合理进行：钻孔、吹孔、灌浆、插锚杆、孔口固定等，从而将锚杆与围岩有效结合为一体，维护了隧道围岩的稳定。

4结束语

综上所述，在现代交通行业建设中，隧道工程不可避免，而浅埋暗挖施工方法确保了隧道施工过程中的安全及稳定性。它借助隧道内、隧道外加固支护技术，加快了隧道施工速度、确保了隧道施工的安全，为隧道工程的可持续建设提供了技术支持。

参考文献

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