浅埋暗挖法

浅埋暗挖施工技术
浅埋暗挖法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。

具有造价低、拆迁少、灵活多变、无需太多专用设备及不干扰地面交通和周围环境等特点。

经过在许多工程中的成功实施，其应用范围进一步扩大，由只适用于第四纪地层、无水、地面建筑物较少等简单条件，拓展到非第四纪地层、超浅埋（埋深已缩小到0.8m）、大跨度、上软下硬、高水位等复杂地层及环境条件下的地下工程中。

一、工程特点
（一）埋深浅
所谓隧道深埋或浅埋，并非单纯指洞顶地层厚度，还应结合上覆地层的工程地质条件综合判定，包括围岩结构构造特征，风化、破碎、断层影响的程度，结构强度，松散状况以及地下水等因素。

对于浅埋地下工程而言，其显著特点是埋深浅，在施工过程中，地层承载力差，开挖引起的地层应力波迅速传到地表，从而引起明显的地表沉降，对周边环境的影响较大，超过一定限度，会导致整体失稳，发生塌方。

因此，对地层预加固、开挖方法、支护衬砌等提出了更高的要求。

（二）地质条件差
1.工程地质条件
基本属于V~VI级围岩，岩性软弱，大多为土质地层。

开挖之前要采取超前支护措施，来改良加固地层，满足开挖的需要。

超前支护
的时机和强度视地层的岩体质量好坏而定，同时必须考虑其他因素的影响，如地下水情况、周边环境、地下管线等。

而且，若开挖后稳定性差，需要及时设置具有足够强度的支撑体系，才能满足结构的稳定。

2.水文地质条件
采用浅埋暗挖法修建的隧道，特别是城市地下铁路，其地下水非常丰富，地下水位也很高，隧道通常位于地下水位以下，如果对地下水不采取措施，就无法进行开挖施工，而且容易引起地下水突涌，及因此而带来的塌方等重大事故。

因此，开挖时必须采取降水措施，来降低地下水位。

通过降水，达到以下两个目的：一是增加地层自身的稳定性；二是使隧道的施工在无水干燥条件下进行。

（三）周边环境复杂
浅埋地下工程，特别是城市地铁施工具有结构埋置浅，地面建筑物密集，交通运输繁忙，地下管线密布，地表沉陷要求严格，周边环境复杂，交通疏解、拆迁改移费用高等特点。

与其他方法相比，浅埋暗挖法在这些方面具有显著的优点。

以城市地铁为例，浅埋暗挖法与明挖法相比，具有拆迁占地少、不扰民、不干扰交通、节省大量拆迁投资等优点。

（四）辅助工法多样
由于浅埋暗挖法适用于软弱地层中，预先加固改良地层是一项必不可少的技术措施。

地层预加固的主要目的是为开挖支护顺利实施，即保证在一定时间段内开挖面的稳定，同时考虑减少地表沉降，降低施工对周边环境的影响。

1.注浆法
注浆法是浅埋暗挖施工中使用最多的一种辅助工法。

浆液在土体中固结并在注浆压力作用下扩散并挤密土体，起到加固地层、止水的作用，通常配合小导管、大管棚使用。

注浆方式主要有小导管注浆、大管棚注浆、帷幕注浆、全断面注浆等，注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆液等。

2.降水法
采用降低地下水位的方法，为浅埋暗挖施工提供干燥的施工作业条件。

降水法主要有井点降水、管井降水、真空降水、电渗降水等。

3.超前小导管法
超前小导管支护是软弱地层浅埋暗挖法施工时，优先采用的一种地层预加固方法。

通过超前小导管注浆，使地层得到固结改良，保证土方开挖时开挖面稳定，阻止过大沉降发生。

4.长管棚法
该法用于暗挖隧道的超前加固，布置在隧道的拱部周边。

管棚一般都要进行注浆，以获得更好的地层加固效果。

5.水平旋喷法
该法主要用于地层加固，如局部地层特别软弱需加固，或有重要建筑物需要特别保护时。

在粉细沙层地层，低压渗透注浆难以连续致密的注浆体，不能有效的起到超前支护和防沉作用。

为此，采用水平旋喷方式加固地层。

水平旋喷具有刚度较大、止水防沉、有效减少土体位移等特点。

6.注浆—冷冻法
由于冷冻法易引起融沉，冷冻质量不易控制，故不适用于地下水流速度过大的地层。

通过注浆，在地层中形成骨架，降低水流速度，再冷冻地层，可保证冷冻效果，减少解冻引起的地表沉降。

（五）开挖方法繁多
采用浅埋暗挖法施工时，常见的开挖方法有全断面法、正台阶法，以及适用于特殊地层条件的其他施工方法，如单侧壁导坑超前正台阶法、双侧壁导坑正台阶法、中隔墙法等。

（六）风险管理难度大
浅埋暗挖工程通常具有工期长，规模大，技术复杂，地质条件不确定，不良地质多，施工中的意外事故和施工造成的环境影响对工程的进展产生的影响很大等特点。

因此，有必要以科学的方法和手段研究风险发生和变化规律，使之尽可能接近并反映实际的变化情况，防患于未然，把风险造成的损失降低到最低。

（七）施工影响小
浅埋暗挖法与明挖法相比，具有灵活多变，对地面建筑、道路和地下管网影响不大，拆迁占地少，不扰民，不干扰交通，节省大量拆迁投资，不污染城市环境等优点；与盾构法相比，它具有简单易行，不需要太多专用设备，灵活方便，适用于不同地层、不同跨度、多种断面形式。

二、浅埋暗挖法施工基本原则
（1）选择适宜的辅助施工方法，优先采用小导管超前支护。

（2）浅埋暗挖法在有水、不稳定地层中的应用，要以注浆堵水为主，以降水为辅，采用劈裂注浆加固和堵住80%的水源，降掉20%的少量裂隙水，以达到减少地表下沉的目的。

（3）在地面动荷载作用下，在大跨度地段，长孔劈裂注浆预注浆预先加固地层，小导管配合进行超前支护，是安全可靠的重要手段。

（4）开挖方法为正台阶环形开挖留核心土，第一个台阶高度宜取2.5m，台阶长度1~1.5倍洞径。

（5）严格控制每循环的进尺长度，进尺长度一般为0.5~0.75m。

（6）由于地层条件很差，在喷砼和地层间经常出现空隙，该空隙多发生在拱顶附近和拱脚处。

所以，背后充填注浆非常重要，该工序应紧跟工作面进行。

同时，应做好拱脚的处理，在拱脚处应打设能注浆的锁脚锚管，这是防止拱脚下沉的关键。

（7）为突出快速施工，考虑时空效应，应做到“5个及时”，即及时支护、及时封闭、及时量测、及时反馈、及时修正。

（8）监控量测技术是监控地表下沉和防塌方的最可靠的方法，是施工的核心，必须认真、快速获取监控量测结果，掌握洞室的变化特点，尤其要重视1倍洞径处的稳定性，这往往是发生塌方、变形的最危险区段。

三、浅埋暗挖法“18字方针”
浅埋暗挖法施工中必须坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的“18字方针”，其具体内容如下：
“管超前”——利用钢拱架为支点，使用超前小导管注浆防护。

先用风钻或高压风吹孔、扩孔、引孔。

小导管间距为20~30cm，仰角为5º~10º。

为避免管下土体松落，以较小仰角为宜。

在开挖支护的过程中，要留出钢管在土体内作为支点的长度。

“严注浆”——在小导管超前支护后，立即压注水泥或水泥水玻璃浆液，填充沙层孔隙，凝固后将砂砾胶结成为具有一定强度的“结石体”，使周围形成一个壳体，增强围岩自稳能力。

每次注浆前必须对工作面进行喷射混凝土封闭，以防浆液在压力作用下溢出。

“短开挖”——一次注浆多次开挖。

当导管长 3.5m，每次开挖进尺0.75m，每次环状开挖，预留核心土。

“强支护”——在松软地层和浅埋条件下进行地下大跨度结构施工，初期支护必须十分牢固，以确保万无一失。

按照喷混凝土→网构拱架→钢筋网→喷混凝土的工序进行支护。

浅埋暗挖法的网喷支护承载系数取较大值，一般不考虑二次衬砌承载力。

“快封闭”——正台阶开挖时，通过量测，当上台阶过长，变形增加较快，必须考虑临时支撑，仰拱方能稳定。

因此，要求台阶的长度为：双线不得大于1倍洞径，单线不得大于1.5倍洞径。

下台阶紧跟，土体挖出一环、封闭一环，并及时封闭仰拱，使初期支护形成一个环状结构，此时变形曲线逐步趋于稳定。

“勤量测”——量测是对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段，量测信息及时而准确地反馈给设计施工，以便及时修改设计或采取特殊的施工措施。