10浅埋段盖挖法施工技术详解

浅埋段盖挖法施工技术

1 前言

现阶段,我国隧道工程的浅埋段开挖方式主要分为明挖、盖挖和暗挖三大类。但具体采用何种开挖方式需从施工技术可行性、质量安全、工程造价及环境保护等角度分析比较。一般而言, 明挖适用于覆盖层较薄的情况，开挖基坑在施工过程中的稳定性以及基坑的排水是明挖考虑的主要问题。当区域地质构造复杂，构造裂隙发育, 地下水丰富时, 深基坑开挖很容易引起山体滑坡。盖挖法主要适用于松散的地质条件及隧道处于地下水位线以上的情况。暗挖是目前隧道施工的一种主要方法，覆盖层较厚时主要采用此法。本工法主要根据云桂铁路石林隧道的施工经验编写，介绍盖挖法。石林隧道DK652+110～DK652+205段为浅埋段，采用盖挖法施工，不仅在工程质量、施工安全上得到了保障，而且通过该浅埋段的施工进度比计划进度快。

1.1工艺概况

浅埋盖挖法是地铁施工中比较常用的施工方法，近年来在铁路和公路隧道施工中也被灵活运用，为隧道施工安全、施工进度提供了有效的技术手段。

1.2工艺原理

盖挖法是明挖地表一定深度以后，先施工暗洞顶部防护结构，暗洞在顶部防护结构作为安全防护结构下施工。浅埋段采用拱部明挖法施工，基坑采用台阶法放坡开挖，坡面采用喷锚支护，基坑内采用明沟排水。明挖设护拱后洞身暗挖施工，洞身暗挖部分采用台阶法开挖。

拱部明挖过程中尽量减少挖方，边坡采用锚喷防护。同时，建立围岩支护结构监控量测系统，随时掌握施工过程中的动态变化，沉降变化稳定后及时施做二次衬砌，合理安排作业工序，调整施工工艺和优化设计参数，确保施工安全。

2 工艺特点

1）盖挖法相比于明挖，因其开挖面和开挖深度小，既可避免大面积明挖对生态环境的破坏，又可确保边仰坡稳定。

2）盖挖法相对于暗挖，降低了施工难度，保障了工程质量和施工安全。

3）浅埋段隧道盖挖法施工具有操作简单，缩短工期、减少投资的优点。

3 适用范围

本工艺工法适用于Ⅴ-Ⅵ围岩隧道浅埋段施工，对于地铁工程浅埋段、水工工程等隧道浅埋段也有参考价值。

4 主要引用标准

《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）、《铁路工程测量规范》（TB10101）、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60）、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1）

5 施工方法

隧道浅埋段盖挖法施工，首先对地表排水进行完善或改造；其次由地面向下开挖至一定深度后，对边坡进行防护；然后施做护拱；最后在封闭的顶盖下施做其余下部工程，将顶部回填封闭，恢复植被。

6 工艺流程及操作要点

6.1施工工艺流程

根据浅埋段地形地质条件，盖挖段施工工艺一般为：地表排水系统完善或改造→边、仰坡开挖、防护→护拱施工→洞内施工→土石回填恢复植被。施工步序图见图1；施工工艺流程见图2。

图1 隧道浅埋段盖挖法施工步序图

6.2操作要点

6.2.1 施工准备

1）风、水管、电线敷设、施工便道、施工场地布置，机械设备、人员配置、材料准备、修建防排水设施、修建环保、水保设施。

2）根据设计资料详细分析了解工程地质、当地水文地质情况，制定合理的施工方案和施工措施，制定施工监控量测方案。

6.2.2 施工步骤

1) 排水系统完善或改造

施工前, 结合永久性排水设施, 对原冲沟或排水系统进行完善或改造。水沟一般采用梯形排水沟, 并采用7.5号砂浆抹面, 将原自然水系通过水沟改移, 保持顺接, 保证正常排水，不冲刷坡面。

图2 隧道浅埋段盖挖法施工工艺图监控量测桩埋设，边坡量测启动

洞口地表量测启动

2)拱顶明挖

隧道拱顶以上至地表，全部采用明挖法施工。当隧道明挖至拱顶以后，考虑到下道工序施工需要，隧道范围内土(石)体暂不开挖，可利用该土(石)体作为护拱混凝土施工的内模(土模)。开挖时边挖边护，边坡坡率根据地质情况确定，土质比较差的地段采用1:1.25或1:1的坡率，地质条件较好的地段采用1:0.5或1:0.3。开挖深度根据现场实际地质情况确定，开挖及处理措施分以下三种情况：（1）隧道明挖至拱顶以后，沿隧道外轮廓线开挖，当开挖至基岩后，停止开挖，施作C20混凝土找平层。

（2）隧道明挖至拱顶以后，沿隧道外轮廓线开挖，当开挖到隧道两侧最大跨仍为黏土时，停止开挖，施作加固桩和C20钢筋混凝土托梁。

（3）隧道明挖至拱顶以后，沿隧道外轮廓线开挖，当开挖遇到石芽出露(及土加石)时，停止开挖，施作C20钢筋混凝土托梁。

3) 边坡防护

基坑内边坡采用12cm厚C25锚网喷混凝土防护。锚杆采用Φ22砂浆锚杆，长度L=4.0m，间距为1×1m，梅花型布置；钢筋网采用φ8钢筋，网格尺寸20cm×20cm；边坡设置φ50PVC泄水孔，间距为环向2m×纵向2m，梅花型布置，喷射后保证孔内无堵塞；喷射混凝土由下向上进行，分两次喷射完成。

4) 护拱施工

（1）长管棚施作

当拱部开挖至两端明暗分界断面时，开挖后先施作暗洞段导向墙及管棚。管棚采用φ108大管棚，每环39根，每根长35米；管棚施作采用Z-GP150型多功能钻机钻孔，安装。

（2）护拱基础

当开挖至基岩后，停止开挖，开始施作C20混凝土找平层，找平层厚20cm，宽80cm。找平层施作时要考虑预留钢拱架的连接板。

找平层混凝土浇筑前，先加工预埋钢板，预埋钢板尺寸为40cm×40cm，钢板厚16mm，找平层混凝土顶、底面预埋钢板之间采用Φ22U型钢筋与预埋钢板焊接。后续护拱、边墙钢拱架施工时，钢拱架连接板与找平层顶、底面预埋钢板焊接牢固。

当隧道开挖至隧道外轮廓最大跨仍为黏土或遇到石芽出露(土加石)时，停止开