浅埋暗挖法隧道施工技术的发展

     近年来,我国各类建设工程项目不断增多,其中有很大一部分地下工程,如地铁、隧道等等,这些工程项目的出现,使得浅埋暗挖法施工技术获得了广泛应用。采用这种方法进行隧道施工,能够边开挖、边浇筑,并且无需开槽,适用于砂层和粘性土层。目前,我国在浅埋暗挖法隧道施工技术方面的研究取得了一定成果,但是需进一步改进和完善的地方仍有很多。基于此点,本文就浅埋暗挖隧道施工技术的发展进行浅谈。期望通过本文的研究,能够促进浅埋暗挖法在隧道工程建设施工的推广应用。 
  关键词隧道工程 浅埋暗挖 发展趋势 
  中图分类号U45 文献标识码A 文章编号1672-3791(2013)05(b)-0043-02 
  1 浅埋暗挖法概述 
  隧道施工较为常用的方式有明挖和暗挖两种,并且还有一些辅助方法。其中,暗挖法又分为浅埋暗挖和盾构法两种,但是由于盾构法的机械设备价格比较昂贵,会增大工程总体造价,所以在大部分隧道工程施工中,都比较习惯采用浅埋暗挖法进行施工。现阶段,随着隧道工程项目的不断增多,推动了浅埋暗挖法的发展,可以说这种方法是一种独具中国特色并符合中国国情的施工技术,它的特征是管超前、短开挖、严注浆、强支护、快封闭、勤量测。从理论的角度上讲,浅埋暗挖法的核心为新奥法,在实际施工过程中采用相应的辅助措施对围岩进行加固,能够有效调动围岩自身的承载能力,开挖之后做到及时支护,并封闭成环,借此来使初期支护与围岩结构形成联合支护体,这样便可以控制围岩变形过大的情况发生,当初期支护沉降稳定之后,便可以进行二次支护,从而完成整个隧道断面的施工。浅埋暗挖法最大的优势是能够与其它施工方法互相兼容,同时也可作为独立的施工方法使用,例如,北京的地铁1号线采用的就是浅埋暗挖与盖挖法相结合的施工工艺进行修建的。 
  国外在上个世纪70年代便开始将新奥法应用于浅埋地层的研究,到了80年代初期形成了一套较为完整的技术体系,该技术在城市地铁隧道开挖中获得了应用,但是由于国外劳动力相对较少,致使浅埋暗挖技术并未获得广泛推广应用。经过了40多年的发展,我国在隧道工程修建方面形成了自己的技术体系,从最早的单一明挖法,到现在的盾构法、暗挖、矿山法、眼镜法、浅埋暗挖法的出现,进一步推动了国内隧道工程项目建设的发展,上述这些隧道施工方法都各具优缺点,也都分别具有适合的施工条件。现如今,浅埋暗挖法已在大量的隧道工程施工中获得了广泛应用,并取得了显著的成效。较为常见的浅埋暗挖法为正台阶法,还有一些适用于特殊地质条件下的方法,如CRD法、CD法、超前台阶法、全断面法等等。虽然浅埋暗挖法具有诸多的优点,但其也具有一定的缺点,如施工速度较为缓慢、施工过程易受施工人员技术水平的影响以及结构防水问题等,这些都是有待于加强和改进的地方。经过大量的工程实践表明,通过相应的施工辅助技术能够显著提高浅埋暗挖的施工速度,并使工程风险有所降低,这也是该方法主的应用发展趋势。 
  2 浅埋暗挖法隧道施工技术的应用发展 
  (1)中洞法暗挖技术的应用发展。 
  在对以往施工经验进行总结,并对国外先进的隧道建设经验进行借鉴的基础上,将中洞法暗挖技术应用于北京地铁5号线大跨度暗挖车站的施工建设当中。所谓的中洞法具体是指先对隧道的中间部分进行开挖,因中洞的跨度都相对较大,在实际施工过程中可以采用CRD法或是CD法,并遵循短台阶、小分块、早成环的原则进行施工,当中洞隧道的初期支护工作完成之后,应当立即进行二次衬砌,借此来实现对地层结构的刚性支撑,具体施工时可采用洞内逆作法,这样有助于初期沉降变形的控制,还能对邻近的构筑物起到一定的保护作用。隧道中洞施工完毕以后,采取侧洞法对整个隧道的其它部分进行施工,并确保两侧洞对称施工,这样能够解决压力不平衡的问题,并且有利于地层沉降的控制。 
  (2)PBA工法的应用发展。 
  在对大量隧道施工经验进行总结的基础上,国内设计人员提出了如下观点,即先做成多个分离导洞,然后在小导洞内施工支护桩再进行加拱的暗挖技术,这种方法简称为PBA工法。目前,该方法已经获得了国家的技术专利,并在很多隧道工程中获得应用。这种方法最为显著的优点是不会对地层造成过大的扰动,其在北京地铁复八线的建设中获得应用,实践表明采用这种方法进行隧道开挖施工所引起的地层沉降是最小的,同时因采用了边桩,对周围的环境起到了一定的保护作用。 
  (3)平顶直墙暗挖技术的应用发展。 
  通常情况下,在地铁隧道及出入口建设施工过程中,往往会遇到一些埋设在地下的构筑物,如既有地铁线、热力管道、燃气管道等等。以往在设计时,常采用加大新建地铁线路纵坡的方法,但是这样会导致隧道的整体埋深深度加大,若是地下水位较高时,会造成降水难度增加。为了有效解决这一问题,可采取平顶直墙暗挖技术。经过大量的工程实践表明,在下穿既有结构时,采用少留或是不留间隔土的方法有利于既有结构稳定性的控制。 
  (4)辅助施工技术的应用发展。 
  为了确保施工安全、控制沉降,浅埋暗挖法采取了管井降水、大管棚、小导管注浆、环形开挖留核心土等辅助施工措施。随着施工中新问题的不断发生,辅助施工措施也应随之不断改进和完善。 
  ①初支和二衬背后注浆技术。由于在开挖至初支完成期间内土体有沉降、扰动现象,以及在初支施作完成后会存在初支背后与土层不密贴的问题,这些问题若不能得到及时处理,势必会造成地表沉降的增加。如,通过北京复八线施工总结了以下施工经验在设计和施工中增加初支背后注浆,也就是在初支施作期间将注浆管埋设在拱部范围内,当封闭段与开挖面保持一定距离后立即注浆到初支背后,起到控制沉降和防水的双重作用。 
  ②注浆技术。注浆在隧道施工中的应用较为广泛,尤其在近些年来,深孔前进式和后退式注浆技术得到了一定发展。一般情况下,深孔注浆为14 m,最长已经能够达到50 m。注浆材料的选用不仅包括水泥浆和改性水玻璃浆液,而且还包括无收缩浆液、TGRM浆液、MS浆液等膨胀性浆液。将注浆技术应用到砂卵石地层中,可使其等同于无砂混凝土的强度。 
  ③降水技术。无水作业是浅埋暗挖法的基本施工求,而在有水地层施工中必须采取相应的降水技术。降水技术一般采取管井降水的方式,若管井布设遇到障碍物无法顺利布设时,可利用辐射井降水技术。先做直径3 m的深井,根据井内含水情况及影响半径,将辐射形水平井管按照多排多层的形式进行布设,而后利用泵将井管内的水排出;真空管井技术适用于渗透系数较小的地层降水。 
  3 结论 
  总而言之,浅埋暗挖法施工技术以其自身诸多的优点,在各类隧道工程建设施工中获得了广泛应用。虽然我国在该技术的应用上已经形成了一套较为完整的体系,但是随着暗挖隧道规模的扩大以及复杂程度的不断提高,对该技术提出了更高求。为此,加大对该方法在复杂隧道方面的应用研究显得尤为重。现如今,随着各种新型材料、机械设备的出现以及相关理论的进步和完善,相信在不久的将来,浅埋暗挖法必然会获得更大的发展。 
  参考文献 
  1 侯永兵.北京地铁10号线海淀黄庄站超浅埋暗挖法施工对地下管线主保护技术措施J.铁道标准设计,2008(12). 
  2 康富中.城市地下浅埋/超浅埋暗挖大变断面工法重点控制技术点及对环境影响监测A.第四届中国国际隧道工程研讨会文集C,2009(10). 
  3 周刘刚.浅埋暗挖地铁车站管棚加交叉小导管超前注浆预加固施工技术J.铁道勘察,2008(7). 
  4 李迎春.富水砂层大跨度平顶浅埋暗挖隧道施工技术J.国防交通工程与技术,2012(7). 
  5 陈景安.浅埋暗挖技术在北京长安街过街通道施工中的应用J.建筑技术,2009(6).

  

Author: admin