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)測為手段，知道設(shè)計與施工，控制地表沉降，保證施工安全。
地鐵四號線簡介
地鐵四號線是貫穿北京市中心城區(qū)西側(cè)的南北走向線路，南起豐臺區(qū)馬家樓，沿馬家堡西路、菜市口南大街、宣武門外大街、宣武門內(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，沿西直門內(nèi)大街、西直門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，由清華西門沿清華西路、頤和園路、北宮門至龍背村，線路全長28.163km，全部為地下線，設(shè)車站24座，其中地下站23座、地面站1座；全線設(shè)車輛基地2處，在馬家堡設(shè)車輛基地，在龍背村設(shè)停車場。
（1）車站布設(shè)及修建方法
全線設(shè)車站24座，其中采用淺埋暗挖法修建的車站有5座，它們是：菜市口站、宣武門站、西四站、動物園站、黃莊站和蘇州街站；采用明挖或蓋挖與淺埋暗挖法相結(jié)合修建的車站有5座，它們是：石榴莊路站、陶然亭站、西單站、雙榆樹站、成府路站：采用明挖或蓋挖法修建的車站有12座，它們是：馬家樓站、角門北路站、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、頤和園站及北宮門站；地面站1座，為龍背村站；改造利用車站1座，為西直門站。
（2）區(qū)間隧道修建方法
地面區(qū)間線路長0.203km；采用淺埋暗挖法修建的區(qū)間隧道長7.331km；采用盾構(gòu)法修建的區(qū)間隧道長14.341km（需盾構(gòu)機9臺）。
北京正遠監(jiān)理公司地鐵四號線第五總監(jiān)辦共監(jiān)理四個標(biāo)段。其中4個車站：馬家樓站、石榴莊路站、角門北路站、陶然亭站。6個區(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～角門北路站、陶然亭站～菜市口站、菜市口站～宣武門站。
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)，如果含水地層達不到疏干，帶水作業(yè)是非常危險的，開挖面的穩(wěn)定性時刻受到水的威脅，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
鐵道部隧道工程局就復(fù)興門折返線工程總結(jié)的十八字決，即管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，快封閉，勤量測，基本上概括了淺埋暗挖法的施工工藝要求施工經(jīng)驗。
二、淺埋暗挖的基本經(jīng)驗
鐵道部隧道工程局就復(fù)興門折返線工程總結(jié)的十八字決，即管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，快封閉，勤量測，基本上概括了淺埋暗挖法的施工工藝要求施工經(jīng)驗
（1）?開挖面土體穩(wěn)定是采用淺埋暗挖法的基本條件。當(dāng)土體難以達
到所需的穩(wěn)定條件時，必須通過地層預(yù)加固和預(yù)處理來提高開挖面土體的穩(wěn)定性和自立性。降低地下水位一方面可達到無水施工，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。視具體情況可以單獨使用，也可以配合使用。
（2）?隧道開挖面初期支護
把“隧道開挖”和“初期支護”寫成一個小標(biāo)題，就是想強調(diào)“隨開挖，隨支護”的基本原則。如何利用土體有限的自立時間進行開挖和支護作業(yè)，使土體開挖后暴露的時間盡可能短，使初期支護盡早封閉成環(huán)，就這一意義上說，選擇適當(dāng)?shù)拈_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階法開挖，或帶臨時仰拱的長臺階法開挖。對于斷面較大的隧道，考慮分部開挖，分部支護和封閉成環(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。每次開挖循環(huán)，以“短尺”為原則。為了保持開挖面的穩(wěn)定，采用弧形導(dǎo)坑留核心土的開挖方法，使開挖面得到核心土的支撐。?淺埋暗挖法常用的初期支護形式是鋼筋格柵，鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土，淺埋暗挖法要求初期支護具有足夠的強度和剛度。在技術(shù)、經(jīng)濟的合理范圍內(nèi)，盡可能減小初期支護的變形量，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，另一方面是因為鋼筋格柵在拼裝成環(huán)后，具有一定的強度和剛度，在噴射混凝土尚款具備足夠強度之前，鋼筋格柵可以單獨承擔(dān)來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
初期支護強度和剛度增加初期支護安全儲備的需要，也是支撐中間的防水隔離層，承受水壓力的需要，一般通過監(jiān)控量測，證明初期支護基本穩(wěn)定，防水層鋪設(shè)完畢隱蔽工程檢查合格后，可以開始灌注二次襯砌，如果隧道斷面較大，等待初期支護變形達到基本穩(wěn)定需要很長時間，也可提前施作二次襯砌，這時的二次襯砌將要承受初期支護變形傳來的壓力。?三、暗挖區(qū)間隧道標(biāo)準斷面施工方法及需注意的幾個問題?1、暗挖區(qū)間標(biāo)準斷面
地鐵區(qū)間隧道除個別特殊地段外，一般均采用單線馬蹄形曲墻斷面形式
2、超前支護施工
結(jié)合具體地質(zhì)條件和開挖面的穩(wěn)定情況，一般選擇小導(dǎo)管注漿作為主要超前支護手段。
小導(dǎo)管采用直徑42mm，長2.5-3.5mm，外插角10-15度，環(huán)向間距為25-32cm，搭接長度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)過現(xiàn)場試驗決定。?目前工程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題有：
（1）注漿漿液配比及參數(shù)既無控制，注漿效果又不作嚴格檢查，甚至只設(shè)管不注漿，結(jié)果影響開挖后開面的土體穩(wěn)定。
（2）?外插角過大，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，影響開挖面的穩(wěn)定。
3、短臺階法開挖與支護
隧道凈高6米，凈寬5.6米，對于一般地層常采用短臺階開挖，上臺階長不超過1倍洞徑，并留有2米以上核心土。后方開挖中層土，并施作仰拱。
（1）?留核心土的目的，一方面可以抑制開挖面的變形，保持土體穩(wěn)
定，另一方面可以壓縮拱部開挖土方時間，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。
（2）?采用臺階法目的，一方面利用臺階的土壓力支擋前方工作面，
保持開挖面開挖穩(wěn)定，另一方面利用臺階便于人工開挖。
（3）采用短臺階的目的，一方面便于人工翻碴，另一方面可以盡快開挖中層土方，便于盡早施作邊墻支護和封閉仰拱，盡早使初期支護形成封閉的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
但是目前有些工地施工存在的問題是：（1）?格柵拱架制作不合規(guī)范要求]
在開挖以后，土體自承穩(wěn)定的時間極短，在噴射混凝土達到設(shè)計強度以前，格柵拱架是主要支撐結(jié)構(gòu)，因此規(guī)范要求拱架能單獨承受2-4米土體荷載并密貼土體，最早由德國引進的圖紙，在四根鋼筋之間用8字結(jié)連接，以后為了簡化作成斜向連接，再以后斜向連接鋼筋便點焊上，把拱架作為構(gòu)造鋼筋處理，這是非常危險的，正是因為如此，規(guī)范對拱架作出嚴格要求，除此之外，拱架基礎(chǔ)必須支牢，必要時設(shè)置斜向支撐注錨管。?（2）?噴射混凝土不密實
鋼筋密集地段實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，所以規(guī)范對雙層鋼筋網(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，不然鋼筋背后是無法噴實的。不密實的初期支護存在嚴重隱患，而且地下水銹蝕鋼筋，影響初期支護的壽命。?（3）?短臺階過長
