城市浅埋隧道下穿密集建筑群施工技术探究

　　摘要：城市隧道在一定程度上缓解了城市交通压力，在城市建设中发挥着重要的作用。但由于城市施工必然遭遇密集建筑群，如何才能既完成设计施工又不影响地表建筑，这是城市隧道施工中的一个难题。本文介绍了浅埋暗挖法及其在隧道施工尤其是在下穿密集建筑群施工中发挥的重要作用，并对其施工原则和重要施工技术进行了探究。
　　关键词：浅埋暗挖法，下穿密集建筑群，施工原则，施工技术
　　
　　我国的城市建设和公共交通设施的发展已经进入了大规模利用地下空间的阶段。修建城市隧道是解决城市用地紧张、交通拥挤的有效办法，其涉及市政、公路、铁路、地铁等多个基础设施建设领域。一般来说，隧道施工因其技术难度大、工期控制严、安全风险高等因素，往往都是建设项目的控制性节点工程，其重要性不言而喻。所以，在隧道施工领域积极掌握先进技术对于企业在基础设施建设领域拓展市场具有重要的作用。
　　在公路、铁路隧道施工时，一个很头疼的难题就是下穿密集建筑群的施工。由于隧道为浅埋隧道，围岩自身承载能力差，呈松散状态，地表又有密集的建筑群，为避免隧道拱部垂直压力过大，造成隧道拱部下沉过多，危及地表建筑物的安全，施工方法宜采用浅埋暗挖法。
　　一、浅埋暗挖法含义
　　浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，它沿用了新奥法基本原理。初次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。其施工步骤为：先将钢管打入地层，然后注入水泥或化学浆液，使地层加固。开挖面土体稳定是采用浅埋暗挖法的基本条件。地层加固后，进行短进尺开挖，一般每循环在0.5-1.0米左右。随后即作初期支护。第三步，施作防水层。开挖面的稳定性时刻受到水的危胁，严重时可导致塌方，处理好地下水是非常关键的环节。最后，完成二次支护。一般情况下，可注入混凝土，特殊情况下要进行钢筋设计。当然，浅埋暗挖法的施工需利用监控测量获得的信息进行指导，这对施工的安全与质量都是重要的。
　　二、下穿密集建筑群施工原则
　　隧道施工既满足设计要求又要保证密集建筑群以及浅埋地段不发生坍塌，可采取了以下两种主要技术措施：一是利用控爆技术进行隧道掘进，尽量减少因爆破对围岩的振动；二是采取管超前加强支护措施提高围岩稳定性，并紧跟衬砌及时封闭，使围岩在被暴露的时间内不至发生沉降位移现象。
　　具体的施工原则包括以下几个方面：
　　（一）短进尺掘进：在隧道进口浅埋软弱地段，人工配合挖掘机严格按短进尺开挖，局部坚石采用弱爆破掘进。
　　（二）初期支护紧跟：尤其在软弱围岩段，地压增长快，自稳时间短。锚、网、喷及钢支撑架设工作在爆破、排险后马上施作，基本与出碴同时或交错进行，尤其在地层破碎或构造带地段更要紧跟，以保证围岩稳定。
　　（三）为维护开挖周边稳定，开挖必须形成平顺的开挖轮廓，不但对维护围岩稳定有利，也为后续工序创造良好条件，同时有效地控制超欠挖，也是提高企业经济效益的有效途径
　　（四）仰拱紧跟：根据隧道地质情况，拱、墙部初期支护形成之后要尽早施设仰拱，以使初期支护尽快形成封闭受力结构，并为二衬施工的模板台车轨道铺设提供条件，同时仰拱及早铺设也为洞内运输提供便利。一般仰拱与正面下部开挖面保持距离为40～50m左右，以保证开挖、装碴机具活动场地。
　　（五）及时施作二次衬砌：二衬不能紧跟初期支护。初期支护设置后，仍需对围岩及初期支护变形进行不间断量测。如围岩及初期支护变形仍在急剧增长，则需补强初期支护，不能用加厚二衬的办法作为结构加强手段；直到围岩及初期支护变形基本稳定时（收敛小于0.1～0.2mm/d及拱顶下沉小于0.07～0.15mm/d时）则可施作二衬。但在Ⅴ级围岩段，当变形得不到有效控制的情况下，应迅速施做二次衬砌，然后再进行长期检测、观察。
　　三、浅埋隧道下穿密集群重点施工技术
　　（一）地表加固处理
　　首先，刷清表层松土及危石；其次，挂网锚喷砼；再次，对浅埋只有3.4m段地表采用竖向小导管注浆固结，铺设钢筋网，在其上按纵、横间距1m布置22kg/m轻型钢轨，最后再打入竖向锚杆并与钢轨焊接牢固之后喷射砼封闭，形成“螺帽”形整体受力结构。
　　（二）正洞施工
　　采用正台阶法，人工手持风钻钻眼，微振控爆开挖，侧卸装载机装碴，自卸汽车运输。初期支护采用全环格栅锚网喷支护，辅以水平大管棚注浆超前预加固，斜插自进式注浆锚杆支护。上台阶、上、下格栅喷砼紧跟开挖面；衬砌采用全断面衬砌，衬砌距开挖面距离，要达到及时衬砌又不至于被损害的目的，抑制地表及建筑物破坏。
　　（三）超前支护
　　针对隧道洞口段浅埋的具体特点，施工时先要围岩进行超前支护加固。超前支护是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施的一种，主要形式有：
　　1.超前锚杆或超前小钢管，一般长3-5米，用于锚固前方围岩；
　　2.超前管棚，用于锚固前方围岩，适用于特殊困难地段，搭配钢架使用。短管棚超前支护采用长度小于10米的小钢管；长(大)管棚超前支护采用长度为10-45米且较粗钢管；钢插板超前支护采用长度小于10米钢插板的称为板棚预支护；
　　3.注浆加固围岩和堵截水：
　　超前小导管注浆：沿开挖外轮廓线向前以一定角度打入管壁带有小孔的导管，且以一定压力向管内压注起胶结作用的浆液，待其硬化后岩体得到预加固；
　　超前深孔围岩注浆：又叫深孔注浆，目的是加固地层、封堵水源，适用于特殊困难地段。其机理是依靠浆液压力，将破碎围岩或黏土层压裂成缝用浆液充填、固结，通过压密作用达到加固和堵水的作用。
　　（四）微振控爆开挖
　　爆破要选择正确的施工方法和起爆方式，尽量减少同时起爆药量；因掏槽眼的装药量往往比较大，因此，掏槽眼要布置在隧道右侧（左侧紧靠既有隧道），并选择合理的掏槽形式；在隧道开挖左边界首先打隔离减震孔；选择正确的施工方法，例如，在远离既有隧道侧采用侧壁导坑先行，创造出临空面后，再逐层剥离；短进尺、密打眼、少装药、弱爆破、减小振动。[!--empirenews.page--]
　　（五）监控量测
　　隧道工程是一种特殊的工程结构体系。从岩体力学的角度看，它是处于与围岩相互作用的体系之中的结构物；从地质力学的角度看，它是处于千变万化的地质体之中的工程单元体。在这样的岩体或地质体中，隧道必将受到周围地质环境的强烈影响。因此，监控测量就显得尤为重要，而浅埋下穿密集建筑群施工监测就更为必要。
　　1.隧道监测项目
　　施工监控量测的项目应根据隧道工程地质条件、围岩类别、围岩应力分布情况、隧道跨度、埋深、工程性质、开挖方法、支护类型等因素确定。
　　2.隧道监控量测要求
　　第一，能快速埋设测点，隧道在开挖过程中，开挖土作面四周两倍洞径范围内受开挖影响最大。测点一般是开挖后埋设的，为尽早获得围岩开挖初始阶段的变形动态，测点应紧靠工作面快速埋设，尽早量测。
　　第二，每一次量测数据所需时间应尽可能短。
　　第三，测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力。
　　第四，测试数据应准确可靠、直观，不必复杂计算即可直接应用。
　　第五，测试元件在埋设后能长期有效工作，应有足够的精度。
　　四、小结
　　城市基础建设日益与人文、自然环境相和谐，地下空间进入了一个前所未有的发展阶段。城市地下隧道的技术攻坚是城市轨道交通建设和地下空间开发所面临的核心技术难题，浅埋暗挖法在技术上还有很多的不足之处，下穿密集建筑群施工处理技术还需要进一步完善。
　　
　　
　　参考文献：
　　
　　1.魏新江：《城市隧道工程施工技术》，化学工业出版社2011年4月第1版。
　　2.杨平：《密集建筑群下大断面隧道施工反馈分析及安全性控制研究》，《岩石力学与工程学报》，2010年第4期。
　　3.王梦恕《浅埋暗挖法设计理论论述》，《现代隧道技术》，2005年第2期。

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