浅谈地铁隧道浅埋暗挖施工降水技术

浅谈地铁隧道浅埋暗挖施工降水技术

发表时间：2018-09-18T16:20:53.813Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：王宝华

[导读] 摘要：随着国内城市化进程的不断加快，城市地铁建设工作也在高速的发展，这一过程中对于地铁隧道施工技术有了越来越高的要求。

中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司辽宁大连 116000

摘要：随着国内城市化进程的不断加快，城市地铁建设工作也在高速的发展，这一过程中对于地铁隧道施工技术有了越来越高的要求。对于浅埋暗挖技术来说，其有着明显的施工优势，因而在目前的地铁隧道施工中有着广泛的应用。本文先对浅埋暗挖技术的原理进行探讨，并进一步研究地铁隧道施工中该技术的应用。

关键词：浅埋暗挖技术；降水；应用

前言

浅埋暗挖技术即矿山法，是结合土质具体情况而定的一种合理的隧道施工方法，该技术最早由王梦恕院士首次在军都山隧道—黄土段实施应用。而后中铁十五局集团在广深港地铁施工时也成功采用了此方法，这是属于中国人自己研究的满足中国发展现实状况的隧道修建方法，主要是借鉴新奥法基本原理与理论，根据施工现场具体情况，总结出相对完善的、涉及地铁隧道修建的理论与实践操作方法。

1.浅埋暗挖技术的原理

现阶段，在进行地铁工程的施工建设工作中，应用浅埋暗挖施工技术可以提升工程的施工质量，尤其在进行软土地基的隧道开挖工作时，一定要根据施工现场不同类型的地质环境，合理进行软土地层的加固和处理工作。在进行具体的施工过程中，浅埋暗挖施工技术主要用到的施工方法为超前加固以及软弱地层的处理技术，同时该技术还能起到保护围岩的重要作用。施工过程中，浅埋暗挖施工技术更多的是利用围岩自身的承载能力，并且采取不同种类的开挖方式，在初期支护工作中进行封闭式的施工。这一过程中，预期支护结构将与围岩结构共同形成一个支护体系，并且初期支护能够承担所有的荷载，这就给后续的施工环节奠定了良好的基础。对于二次垫衬来说，需要采用安全储备的方式，并且它和初期支护共同形成了复合式的衬砌结构，这对于确保地铁工程的顺利施工有着重要的意义[1]。

2浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的有效应用

2.1真空降水技术

地铁隧道开挖时，若地下水位较高，前提即是保证降水速度与质量，作降水处理，且应确保降水后，不会发生隧道反水。浅埋暗挖技术应用于地铁隧道施工中，主要应用了真空降水技术与辐射井降水技术。首先，真空降水技术是综合利用真空泵与抽水管井，使管井前段形成真空段，后把水压至管井里，使抽水作业效率增强。该技术在粉土层、砂土层等地质环境下使用；而辐射井降水技术主要指在隧道内增设一口大直径的井，且在井壁上置入多条引水管道，进而应用抽水泵将引进井内的水集中抽出。该技术应用较广，且它的最大优点即成本低廉，更易普及。

2.2全程监测技术

在地铁隧道浅埋暗挖技术应用过程中，必须对隧道进行有效的监控测量，以检测地铁隧道的强度及其沉降量、拱顶下沉及隧道收敛等数据偏差，以为后期的后续施工和管理提供可靠的技术参数。这是地铁隧道施工建设最为有力和可靠的技术指导。一旦发现异常情况，可以及时采取相应的修正措施。

2.3辐射井降水技术

在应用浅埋暗挖技术进行地铁隧道工程的施工时，辐射井降水技术也是经常用到的一种降水技术，该技术可以最大程度的降低隧道中的水位。相比于真空降水技术而言，该技术的最大的不同就在于施工过程中需要在隧道中插入一个直径相对较大的井，并且要在井壁结构上植入一些引水、排水管道。这样一来，可以确保抽水管道中的水流可以进入到井中。之后，再使用一些大功率的抽水泵把大井中的水进行集中的抽出。对于辐射井降水技术而言，其优点主要体现在可以使用小管道把小水量汇集起来，这样一来就节省了水泵的安装与使用数量，同时也有效的提高了水泵的利用率。因而，在目前的地铁隧道施工中，浅埋暗挖技术中的辐射井降水技术有着较为广泛的应用。同时该技术的应用成本较低，效果更加明显[2]。

2.4台阶法

（一）长台阶法

长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用Ⅰ～Ⅲ级围岩。在上、下两个台阶上，分别进行开挖、支护、运输、通风、排水等作业线，因此台阶长度长。但台阶长度过长，如大于100m时，则增加了支护封闭时间，同时也增加了通风排烟、排水的难度，降低了施工的综合效率。因此，长台阶一般在围岩条件相对较好、工期不受控制、无大型机械化作业时选用。

（二）短台阶法

短台阶法适用于Ⅲ～Ⅴ级围岩，台阶长度定为10～15m，即1～2倍开挖宽度，主要是考虑既要实现分台阶开挖，又要实现支护及早封闭。上台阶一般采用小药量的松动爆破，出渣采用人工或小型机械转运至下台阶。因此，台阶长度又不宜过长，如果超过15m，则出渣所需的时间显得过长。短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。缺点是上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。

（三）微台阶法

微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，适用于Ⅴ～Ⅵ级围岩，一般台阶长度为3～5m。台阶长度小于3m时，无法正常进行钻眼和拱部的喷锚支护作业；台阶长度大于5m时，利用爆破将石渣翻至下台阶有较大的难度，必须采用人工翻渣。微台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢[3]。

2.5超前小导管注浆预支护技术

1小导管注浆是浅埋暗挖隧道支护的一种措施。在软弱、破碎地层中凿空后极易塌孔，且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时，应采取超前小导管支护。超前小导管支护必须配合钢拱架使用。在条件允许时，也可在地面进行超前注浆加固；在有导洞时，也可在导洞内对隧道周边进行径向注浆加固。

2小导管注浆支护的一般测如下：钢管直径30-50mm钢管长3-5m，钢管钻设注浆孔间距为100-150mm，钢管沿拱的环向布置间距为

300-500mm．钢管沿拱的环向外插角为5°一15°，小导管是受力杆件，因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度，钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m.

导管安装前应将工作面封闭严密、牢固，清理干净，并测放出钻设位置后方可施工． 3采用小导管加固时，为保证工作面稳定和掘进安全，应确保小导管安装位置正确和足够的有效长度，严格控制好小导管的钻设角度。用作小导管的钢管钻有注浆孔，以便向土体进行注浆加固，也有利于提高小导管自身刚度和强度。

2.6回填注浆的初次支衬

对于回填效果来说，主要受到混凝土自身质量和喷射混凝土的密度等因素的影响。在第一次支衬工作之后，结构会与土地之间形成一定的空隙，并且会导致地面沉降问题的出现。因而，为了有效的降低沉降问题的发生，施工现场需要进行灌浆钢管的预埋工作，并且拱形两端位置要做成梅花形状，它们之间的距离要保持在3~5m一道。仰拱结构形成闭合环形后，施工人员要从背后进行相应的回填灌浆工作，并且在进行液体的填充工作时，最好选用水泥与水玻璃的混合材料。同时，施工过程中最好使用间歇式的注浆方法进行，进而可以在最大程度上确保注浆工作的紧实效果。另外，注浆与静压工作要采取交替的方式进行，以提升注浆工作的施工质量。

总结

浅埋暗挖隧道施工成功与否的关键在于地下水的处理，起松区间段在施工中实施了洞外管井降水，成功的采用地表降水及洞内轻型井点降水相结合的降水措施，充分降低地层中的地下水位效果显著，创造了良好的经济效益，同时为同类地铁隧道施工提供了理论依据和经验数据。保证了浅埋暗挖法在无水条件下施工，该技术值得在富含水地质条件下的城市地铁隧道施工中推广应用。

参考文献：

[1]何桥.岩溶地区浅埋地铁隧道暗挖施工技术研究[D].贵州大学，2016.

[2]邓本举.浅谈复杂地层条件下城市地铁区间隧道浅埋暗挖施工技术[J].科协论坛（下半月），2013（02）：16-17.

[3]周伟.浅谈地铁隧道浅埋暗挖施工降水技术[J].中国新技术新产品，2011（10）：46.