特大断面超浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究

特大断面超浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究摘要：在介绍了南京地铁三号线的工程概况以后，对地铁隧道施工中的特大断面超浅埋暗挖实施技术进行了探讨。

以3号线新庄站隧道工程为例，探讨了大管棚施工技术和小导管施工技术及其要点。

最后，对特大断面超浅埋暗挖地铁隧道施工技术进行了总结，认为技术方案的制定一定要具备针对性，要对影响工程实施的各种因素进行综合分析，不能生搬硬套。

关键词：超浅埋暗挖特大断面隧道施工
1、引言
随着城市人口的迅速增加，城市空间的有限性越来越明显，人地矛盾也越来越突出。

为了使城市的生产生活秩序不被打乱，人们越来越关注土地下层空间的开发和利用，地下商场、地下车库和地下铁轨等便是典型的地下空间的利用形式。

今年，随着汽车数量的迅速增加，交通问题成为困扰城市特别是大城市的一大顽疾。

为了解决交通拥堵问题，不仅仅北京、上海和广州等一线城市青睐地铁，甚至是南京、武汉、重庆和天津等二线城市也在积极筹划和建设地铁。

在地铁建设过程中，隧道施工是关系工程建设进度和质量的关键，这也是工程设计者最为关注的地方。

由于城市地面建筑和道路的复杂交错，经常需要针对特大断面采取特殊的隧道开挖技术。

为此，我们需要对特大断面浅埋工程的开挖技术进行专门研究，对开挖过程中的沉降和变形予以特别注意。

本文将以南京地铁3号线为
研究对象，对特大断面浅埋暗挖施工中不同的技术方案下围岩、路面的力学特征进行探讨，理清主要的工程影响因素，以期能够为国内今后的地铁隧道施工提供有意义的参考。

2、工程概况
2.1线路基本信息
南京地铁3号线是一条南北客流主干线，贯穿大江南北、连接主城江北新城和东山新城，连接禄口机场、南京南站、南京火车站及江北火车站最重要的对外交通枢纽。

它连接江北地区-主城-东山，从北向南要经过浦口区、鼓楼区、秦淮区和江宁区等八个行政区，并且要穿过南京市中心区域。

全线共设车站29座，控制中心1座（位于南京南站），主变电站2座，停车场、车辆段各1处。

线路共设林场站、南京站、新庄站、鸡鸣寺站、夫子庙站、大明路站和秣周路站（终点站）等29个站。

南京地铁3号线线路全长44.83千米，总投资为295.07亿元，工程于2010年1月开始实施，12月1日正式开工建设，预计2014年6月建成通车。

整个线路中，高架线2.4千米，地下线42.4千米。

2.2工程地质状况
三号线是过江线路，不仅要穿越长江还要下穿玄武湖和内外秦淮河；在城区北部穿越岗谷地和岩溶区，线路经过的长江底卧有卵砾石层，线路上存有多处断裂带和断层等，繁琐的水文地质情形将成为南京地铁建设的一大难题。

就新庄站而言，线路要从紫金山
脚下穿过，恰好处于地质断裂层处，岩层破碎；紧邻玄武湖，且转向穿过该湖，湖水渗透现象明显。

另外，工程将碰到古河道、淤泥质黏土，这也是工程建设方面的难题。

2.3工程周边状况
南京地铁3号线穿越老城南、夫子庙等文物单位，此外
三号线还将两次穿越明城墙，如何保护这些国家级、省市级文物单位，是工程不得不考虑的问题。

南京地铁3号线线将有多处与国铁线路相交，包括南京站的京沪线大动脉，与玄武湖隧道、新庄立交、宁溧路高架和杆管线的聚合地域等大宗市政道路和设施交汇。

具体到新庄站，该工程紧邻市政府和南京火车站，地面房屋等建筑十分密集，如何减少施工给地面道路、文物和建筑造成的影响是工程在进行施工设计时需要的特别考虑的问题。

3、特大断面超浅埋暗挖施工技术方案
新庄站的工程地点临湖、临山并且距离长江距离较近，因此地下多石、多水且土质粘，为了保证施工的顺利进行并且确保工程质量，施工过程应该坚持“管理超前、短距离开挖、严密注浆、强力支护、快速封闭、尽早成环、勤于测量”的原则。

在具体施工中，工程可选择了管鹏施工技术和小导管技术，结果证明这两种施工方法是合理的。

3.1大管棚施工技术及其要点
该站隧道恰好处于大断面地段，为了增加施工的安全性，宜采
用中壁法，将总体工程划分为4个小断面洞室，各个工程在总体规划下分开施工。

在穿越玄武湖的时候，需要采用上下合阶法将隧道划分为2个小断面洞室，各个洞室分开施工。

在小洞室施工的过程中，要注意采取自上而下的作业程序，并且要在每次开挖之前做好支护及地质检查；需要使用118工字钢级别的材料做好中隔壁与边墙之间的支撑工作；洞室两侧的施工不能同时进行，而要在完成单侧的仰拱施工之后再转向另一侧；在进行二次衬砌之前，需要将中隔壁的墙拆除掉。

隧道仰坡是保证隧道稳定性的重要设施，在设计和施工过程中需要保证仰坡的稳定性。

在施工实践中，没有现成的方法来稳固仰坡，而是要根据地质状况采取相应的措施。

在新庄站隧道的施工中，工程队在隧道入口使用了热轧钢管制作的护拱。

护拱钢管的直径为89mm，长度为20m，钢管间距严格控制在40cm以内。

在架设仰拱的过程中，对钢管前部进行了钻孔处理，孔的直径为15mm，孔间距则控制在15cm至20cm之间；对钢管尾部则不钻孔，以便能够止浆。

经总结，大管棚施工技术有以下要点需要予以特别注意：
（1）管棚仰角应该控制在1-3°之间，且对钻孔设备有特殊要求，应该采用ksz100型号或者性能更高的钻机。

（2）安装管棚需要使用钢管顶进方法，也就是使用上述的
ksz100型钻机将钢管顶进钻孔，在顶进的过程中要注意控制好钢管的上仰角度（需要辅助使用测斜仪），以保证管棚的稳定性。

（3）使用厚壁套箍连接长管，并且要将丝扣扭满，以保证长管的连接稳固安全。

（4）为了增加钢管在注浆之后的刚度，需要将2至3根直径为22mm的钢筋分散安装在钢管内。

（5）在注浆的时候，需要将注浆压力控制1.5mpa以内（但又应该不低于1.0mpa），这时，我们可以选择使用3sns-a这种规格的注浆机，在对注浆进行震荡稳定处理15分钟以后，停止注浆，这样可以保证浆液注满钻孔，从而增强施工精度。

3.2小导管施工技术
除了上面所说的大管棚施工技术，小导管施工技术也是
常采用的隧道施工技术，并且这种技术适用更为普遍，它对于多种地质条件都适用，新庄站隧道也适合采用这种施工技术。

这种技术包含以下要点：
（1）为了做好特大断面处松散围岩的稳定处理，从而降低围岩给隧道的下行压力，需要采用径向注浆作业。

在径向注浆的过程中，需要使用42型号的钢管，钢管的长度需严格控制为3.5米，钢管壁的钻孔应该呈梅花型布置，且管尾50cm不能够钻孔（否则浆液会外流）。

另外，还需要注意的是，所灌注的浆液为水泥、水玻璃的混合双液浆，注浆的压力应该控制在0.5mpa至1.0mpa之间。

（2）开挖作业需要将挖掘机作业与人工作业有机结合起来，在使用挖掘机完成基本作业之后，使用人工风稿对工程进行修凿。

（3）开挖过程不能够忽视洞壁支撑防护工作。

总体原则是边开挖边加固，且宜采用118工字钢架，用槽钢垫于钢架底部，从而增加受力面积，防止钢架受压沉降。

4、结束语
在地铁隧道施工过程中，超浅埋特大断面的技术有很多，而不止以上所探讨的两种，至于选取什么样的方法，需要根据地质条件等因素综合考虑。

就南京地铁三号线的新庄段来讲，适合采用中壁法进行施工，而不可以采用爆破等方法。

在施工的过程中，需要将机械作业与人工作业结合起来，以尽量降低对特大断面处围岩的二次破坏。

另外，作业全过程的支护工作必不可少，不可忽视，否则，不仅会增加围岩变形的可能性，加大施工难度，甚至会导致施工事故。

参考文献：
[1] 郑学贵，李代军. 浅埋大跨软弱围岩隧道施工技术[j]. 公路隧道，2008（l）：31-35
[2] 朱有元，蒲春平. 浅埋大跨双连拱隧道的施工[j]. 湖南交通科技，2010，21（4）：72一74
[3] 关宝树，隧道程施技术要点集[m]. 北京：人民交通出版社，2011
[4] 王梦恕. 地铁工程浅埋暗挖施工技术通论[m]. 合肥：安徽教育出版社，2004
[5] 卢耀宗，杨文武. 莲花山大跨连拱隧道施工方法研究[j].中国公路学报，2001，2（2）：75-77。