淺埋暗挖法修建地鐵區(qū)間隧道施工技術(shù)及安全管理
前??言
北京地鐵采用的淺埋暗挖法，是以加固、處理軟弱地層為前提，采用足夠剛性的復(fù)合初砌為基本支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種用于軟土地層近地表隧道的暗挖施工方案。它以施工監(jiān)測(cè)為手段，知道設(shè)計(jì)與施工，控制地表沉降，保證施工安全。
地鐵四號(hào)線簡(jiǎn)介
地鐵四號(hào)線是貫穿北京市中心城區(qū)西側(cè)的南北走向線路，南起豐臺(tái)區(qū)馬家樓，沿馬家堡西路、菜市口南大街、宣武門(mén)外大街、宣武門(mén)內(nèi)大街、西單北大街、西四南大街、西四北大街、新街口南大街至新街口，由新街口向西轉(zhuǎn)彎，沿西直門(mén)內(nèi)大街、西直門(mén)外大街至首都體育館，由首都體育館向北轉(zhuǎn)彎，沿中關(guān)村南大街、中關(guān)村大街、中關(guān)村北大街至清華西門(mén)，由清華西門(mén)沿清華西路、頤和園路、北宮門(mén)至龍背村，線路全長(zhǎng)28.163km，全部為地下線，設(shè)車(chē)站24座，其中地下站23座、地面站1座；全線設(shè)車(chē)輛基地2處，在馬家堡設(shè)車(chē)輛基地，在龍背村設(shè)停車(chē)場(chǎng)。
（1）車(chē)站布設(shè)及修建方法
全線設(shè)車(chē)站24座，其中采用淺埋暗挖法修建的車(chē)站有5座，它們是：菜市口站、宣武門(mén)站、西四站、動(dòng)物園站、黃莊站和蘇州街站；采用明挖或蓋挖與淺埋暗挖法相結(jié)合修建的車(chē)站有5座，它們是：石榴莊路站、陶然亭站、西單站、雙榆樹(shù)站、成府路站：采用明挖或蓋挖法修建的車(chē)站有12座，它們是：馬家樓站、角門(mén)北路站、西莊站、靈鏡胡同站、平安里站、新街口站、白石橋站、學(xué)院南路站、中關(guān)村站、圓明園路站、頤和園站及北宮門(mén)站；地面站1座，為龍背村站；改造利用車(chē)站1座，為西直門(mén)站。
（2）區(qū)間隧道修建方法
地面區(qū)間線路長(zhǎng)0.203km；采用淺埋暗挖法修建的區(qū)間隧道長(zhǎng)7.331km；采用盾構(gòu)法修建的區(qū)間隧道長(zhǎng)14.341km（需盾構(gòu)機(jī)9臺(tái)）。
北京正遠(yuǎn)監(jiān)理公司地鐵四號(hào)線第五總監(jiān)辦共監(jiān)理四個(gè)標(biāo)段。其中4個(gè)車(chē)站：馬家樓站、石榴莊路站、角門(mén)北路站、陶然亭站。6個(gè)區(qū)間工程：馬家樓站～出入段線區(qū)間、馬家樓站～石榴莊路站、石榴莊路站～角門(mén)北路站、陶然亭站～菜市口站、菜市口站～宣武門(mén)站。
一、淺埋暗挖法的前提條件
選用淺埋暗挖法應(yīng)考慮的基本條件有：首先，淺埋暗挖法不允許帶水作業(yè)，如果含水地層達(dá)不到疏干，帶水作業(yè)是非常危險(xiǎn)的，開(kāi)挖面的穩(wěn)定性時(shí)刻受到水的威脅，甚至發(fā)生塌方。把地下水，尤其是上層滯水處理好是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它直接影響到淺埋暗挖法的成敗。第二，采用淺埋暗挖法要求開(kāi)挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性。?二、淺埋暗挖的基本經(jīng)驗(yàn)
鐵道部隧道工程局就復(fù)興門(mén)折返線工程總結(jié)的十八字決，即管超前，嚴(yán)注漿，短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤量測(cè)，基本上概括了淺埋暗挖法的施工工藝要求施工經(jīng)驗(yàn)。
二、淺埋暗挖的基本經(jīng)驗(yàn)
鐵道部隧道工程局就復(fù)興門(mén)折返線工程總結(jié)的十八字決，即管超前，嚴(yán)注漿，短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤量測(cè)，基本上概括了淺埋暗挖法的施工工藝要求施工經(jīng)驗(yàn)
（1）?開(kāi)挖面土體穩(wěn)定是采用淺埋暗挖法的基本條件。當(dāng)土體難以達(dá)
到所需的穩(wěn)定條件時(shí)，必須通過(guò)地層預(yù)加固和預(yù)處理來(lái)提高開(kāi)挖面土體的穩(wěn)定性和自立性。降低地下水位一方面可達(dá)到無(wú)水施工，另一方面可以改善土體的物理力學(xué)特性，經(jīng)常采用的預(yù)加固和預(yù)處理的措施有超前小導(dǎo)管注漿，工作面前方深孔注漿和大管棚超前支護(hù)。視具體情況可以單獨(dú)使用，也可以配合使用。
（2）?隧道開(kāi)挖面初期支護(hù)
把“隧道開(kāi)挖”和“初期支護(hù)”寫(xiě)成一個(gè)小標(biāo)題，就是想強(qiáng)調(diào)“隨開(kāi)挖，隨支護(hù)”的基本原則。如何利用土體有限的自立時(shí)間進(jìn)行開(kāi)挖和支護(hù)作業(yè)，使土體開(kāi)挖后暴露的時(shí)間盡可能短，使初期支護(hù)盡早封閉成環(huán)，就這一意義上說(shuō)，選擇適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方法就顯得十分重要。
根據(jù)土體的穩(wěn)定性隧道斷面大小可以選用短臺(tái)階法開(kāi)挖，或帶臨時(shí)仰拱的長(zhǎng)臺(tái)階法開(kāi)挖。對(duì)于斷面較大的隧道，考慮分部開(kāi)挖，分部支護(hù)和封閉成環(huán)的需要，選擇中隔壁法（cd法）、交叉隔壁法（crd法）、和側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）等。每次開(kāi)挖循環(huán)，以“短尺”為原則。為了保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，采用弧形導(dǎo)坑留核心土的開(kāi)挖方法，使開(kāi)挖面得到核心土的支撐。?淺埋暗挖法常用的初期支護(hù)形式是鋼筋格柵，鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土，淺埋暗挖法要求初期支護(hù)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的合理范圍內(nèi)，盡可能減小初期支護(hù)的變形量，目的
是控制土體位移，減小地表沉降。之所以廣泛采用鋼筋格柵，其原因一方面是鋼筋格柵與噴射混凝土能緊密結(jié)合，另一方面是因?yàn)殇摻罡駯旁谄囱b成環(huán)后，具有一定的強(qiáng)度和剛度，在噴射混凝土尚款具備足夠強(qiáng)度之前，鋼筋格柵可以單獨(dú)承擔(dān)來(lái)自土層的一部分荷載。有的施工指南要求鋼筋格柵能承擔(dān)2-4米的土柱壓力，也是基于這方面的考慮。?（3）?二次襯砌
（4）?淺埋暗挖法通常采用模筑混凝土作為二次襯砌材料它既是提高
初期支護(hù)強(qiáng)度和剛度增加初期支護(hù)安全儲(chǔ)備的需要，也是支撐中間的防水隔離層，承受水壓力的需要，一般通過(guò)監(jiān)控量測(cè)，證明初期支護(hù)基本穩(wěn)定，防水層鋪設(shè)完畢隱蔽工程檢查合格后，可以開(kāi)始灌注二次襯砌，如果隧道斷面較大，等待初期支護(hù)變形達(dá)到基本穩(wěn)定需要很長(zhǎng)時(shí)間，也可提前施作二次襯砌，這時(shí)的二次襯砌將要承受初期支護(hù)變形傳來(lái)的壓力。?三、暗挖區(qū)間隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面施工方法及需注意的幾個(gè)問(wèn)題?1、暗挖區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面
地鐵區(qū)間隧道除個(gè)別特殊地段外，一般均采用單線馬蹄形曲墻斷面形式
2、超前支護(hù)施工
結(jié)合具體地質(zhì)條件和開(kāi)挖面的穩(wěn)定情況，一般選擇小導(dǎo)管注漿作為主要超前支護(hù)手段。
小導(dǎo)管采用直徑42mm，長(zhǎng)2.5-3.5mm，外插角10-15度，環(huán)向間距為25-32cm，搭接長(zhǎng)度1.5米。
注漿漿液需根據(jù)具體地質(zhì)條件選用，或用單液水泥注漿，或用水泥水玻璃注漿，或用改性水玻璃漿注漿。注漿漿液的選擇，配比?，壓力的確定必須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)決定。?目前工程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題有：
（1）注漿漿液配比及參數(shù)既無(wú)控制，注漿效果又不作嚴(yán)格檢查，甚至只設(shè)管不注漿，結(jié)果影響開(kāi)挖后開(kāi)面的土體穩(wěn)定。
（2）?外插角過(guò)大，沿拱架內(nèi)緣斜插下一拱架外緣，但外插角近30-40
度，小導(dǎo)管下方土體坍塌，影響開(kāi)挖面的穩(wěn)定。
3、短臺(tái)階法開(kāi)挖與支護(hù)
隧道凈高6米，凈寬5.6米，對(duì)于一般地層常采用短臺(tái)階開(kāi)挖，上臺(tái)階長(zhǎng)不超過(guò)1倍洞徑，并留有2米以上核心土。后方開(kāi)挖中層土，并施作仰拱。
（1）?留核心土的目的，一方面可以抑制開(kāi)挖面的變形，保持土體穩(wěn)
定，另一方面可以壓縮拱部開(kāi)挖土方時(shí)間，盡早在有限空間架設(shè)拱部格柵拱架，并噴射混凝土，盡早完成拱部初期支護(hù)。
（2）?采用臺(tái)階法目的，一方面利用臺(tái)階的土壓力支擋前方工作面，
保持開(kāi)挖面開(kāi)挖穩(wěn)定，另一方面利用臺(tái)階便于人工開(kāi)挖。
（3）采用短臺(tái)階的目的，一方面便于人工翻碴，另一方面可以盡快開(kāi)挖中層土方，便于盡早施作邊墻支護(hù)和封閉仰拱，盡早使初期支護(hù)形成封閉的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
但是目前有些工地施工存在的問(wèn)題是：（1）?格柵拱架制作不合規(guī)范要求]
在開(kāi)挖以后，土體自承穩(wěn)定的時(shí)間極短，在噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以前，格柵拱架是主要支撐結(jié)構(gòu)，因此規(guī)范要求拱架能單獨(dú)承受2-4米土體荷載并密貼土體，最早由德國(guó)引進(jìn)的圖紙，在四根鋼筋之間用8字結(jié)連接，以后為了簡(jiǎn)化作成斜向連接，再以后斜向連接鋼筋便點(diǎn)焊上，把拱架作為構(gòu)造鋼筋處理，這是非常危險(xiǎn)的，正是因?yàn)槿绱?，?guī)范對(duì)拱架作出嚴(yán)格要求，除此之外，拱架基礎(chǔ)必須支牢，必要時(shí)設(shè)置斜向支撐注錨管。?（2）?噴射混凝土不密實(shí)
鋼筋密集地段實(shí)施噴射混凝土是一件比較困難的事，回彈大，而且鋼筋背后不密實(shí)，所以規(guī)范對(duì)雙層鋼筋網(wǎng)噴混凝土必須噴完一層再掛第二層網(wǎng)噴第二層，掛?在格柵表面噴混凝土要清除后再噴，不然鋼筋背后是無(wú)法噴實(shí)的。不密實(shí)的初期支護(hù)存在嚴(yán)重隱患，而且地下水銹蝕鋼筋，影響初期支護(hù)的壽命。?（3）?短臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)
