市政道路下浅埋暗挖隧道施工新工艺探究

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　　摘 要 随着地下隧道工程正被大量地运用于城市基础设施建设，相应带来多种多样的地下岩土工程新发展、新技术。浅埋暗挖法作为一种伴随着地铁建设逐步推广开来的施工方法，此施工方法对地表的破坏较小，对施工范围城市功能的正常运作影响小，适用断面且灵活多变，施工速度较容易控制。基于此，笔者通过理论结合现场实践，改进了注浆工艺和开挖方法，希望能为类似方法施工的隧道工程有一定的借鉴和指导作用。
　　关键词 浅埋暗挖;注浆工艺;开挖方法
　　1 浅埋隧道的特点
　　由于隧道埋深不同确定围岩压力的计算方法也不同，所以根据隧道覆盖厚度不同，将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。浅埋隧道通常具有以下这些特点：
　　1.1 洞室开挖后隧道拱顶承载能力低
　　在二次应力比较集中的情况下，如果围岩的强度承受不了该应力值，拱顶就会很容易冒落。通常情况下，得对浅埋暗挖隧道进行预支护，来降低围岩拱顶的压力值。
　　1.2 隧道开挖过程中会造成地层损失
　　地层损失可以引起地面不规则变形，造成最主要的损害就是地表沉降，这样会对地面道路、隧道周围建筑物、地下原有线路管道等造成破坏，所以如何来控制地表的沉降也是浅埋隧道施工过程的重点难点[1]。
　　下面笔者结合某一案例详细分析浅埋暗挖隧道施工中存在的问题，并提出相应的工艺优化策略。
　　2 工程概况
　　某城市轨道交通三号线隧道工程，其1号出入口过街暗挖隧道位于交通繁忙路口，不允许路面出现较大变形，更不允许交通中断，对环境要求非常严格。暗挖隧道全长41.85m，最大宽度7.7m，最大高度6.6m，拱顶最大埋深约5m。拱顶上覆土层为软弱土层，远小于其塌落拱高度H，属于浅埋暗挖法。
　　3 工程难点
　　工程场区地下水丰富，地质以砂层为主，暗挖隧道右上导洞开挖进去5m以后，超前小导管和全断面小导管注浆，在富含水砂层地质条件下注浆效果不理想，不能有效固结砂层;掌子面开挖时砂层下滑，右上拱脚、右下拱脚部位均流水、流沙比较严重，甚至塌方;中粗砂层中夹有一层冲积粉细砂层，以石英质粉细砂为主，黏粒含量高，在无水条件下能够自稳，但在有水条件下崩解、软化。因挖掘过程中流水、流沙不止，试挖后发现工程无法按原定技术方案进行掘进，必须对开挖方法与施工工艺进行改进[2]。
　　4 工艺优化策略
　　为解决上述难题，对原有的暗挖技术方案进行调整优化，用“预排水、预注浆、小断面开挖”为指导思路，采用双重管后退式注浆工艺进行围壁注浆，同时采用降水、引水、上导洞留核心土、合理设置开挖-引流措施等施工方法，解决暗挖施工难题，具体如下：
　　4.1 降水方法
　　基坑外设钢管降水井，竖井内设集水井，将竖井开挖至暗挖隧道初支底以下1m，形成降水漏斗有利于开挖。通过对周边范围地下水位的降低，减小了渗流水压力和渗流量，有利于掘进进程。
　　4.2 改进加固注浆工艺
　　将超前小导管和掌子面小导管注浆均改为双重管后退式注浆。小导管注浆，浆液在小导管各孔扩散不均匀，导管越长，浆液压力损失越大，浆液在导管内是多孔同时喷射，浆液压力再分散，再加上砂层含水丰富，浆液随水流失，因此，注浆浆脉不明显，砂层不能有效固结，开挖容易形成流水流沙。双重管后退式注浆，钻杆就是注浆管，钻头就是喷浆头，钻杆钻到规定孔深后开始注浆，浆液在喷浆头集中向前喷射，沿着土层、砂层裂隙、孔洞中填充，土层中哪里薄弱浆液就流向哪里;注浆达到一定压力或一定量后，注浆管向后退0.4m，再进行注浆;达到一定压力或一定量后再向后退0.4m，如此循环，直到注浆管退出钻孔。后段的注浆能填充前段注浆的薄弱环节，因此每一段注浆浆液扩散是均匀的、密实的。开挖后，注浆浆脉明显，砂层能有效固结，确保开挖安全。因此，双重管后退式注浆效率比小导管高。施工中，需重点对右上拱脚进行加固。
　　改进注浆参数，超前注浆采用外围护壁注浆参数，重点注浆，使初支外围形成固结体，在开挖过程中护壁不发生塌方。外围护壁注浆参数具体如下：
　　双液浆配比（体积比）=水泥浆∶水玻璃溶液=1∶1
　　水泥浆配比（重量比）=水∶水泥=1∶1=700公斤水∶700公斤水泥（约1m3）
　　水玻璃溶液配比（体积比）=水∶水玻璃=2∶1
　　注浆压力按0.2～0.5Mpa控制，当注浆压力超过0.5Mpa以后，注浆管后退0.4m，再进行注浆。
　　注浆孔沿着初支外围护壁弧形布置，孔位间距0.8m。由于钻机是放在暗挖隧道内，因此，钻孔时要有一定外插角度，目的是将初支外围砂层固结形成护壁。外插角度还与每次注浆长度有关，为适应地质变化而采取有針对性注浆，一般注浆管长度适宜6～10m，因此注浆管外插角度适宜5°～10°。
　　4.3 改进开挖方法
　　留核心土开挖，上导洞留核心土，小断面开挖可增加掌子面稳定性，相应的临时中立柱也要增加分节。
　　调整开挖顺序与引水措施，本隧道范围砂层、特别是带有一定黏性的粉细砂在没有水的条件下能够自稳，因此，引水为暗挖施工创造了有利条件。暗挖隧道的流水规律利用-引水，其前提条件是有长管棚：横断面上长管棚呈上拱形，可视作一把伞，挡住地下水竖直下流，并引导地下水顺着长管棚的拱形往下流动、汇集。
　　原开挖顺序：右上→右下→左上→左下。
　　调整后最终为：右上→左上→左下→右下。
　　通过调整下导洞进洞顺序引水，将水从暗挖隧道中间（即左下导洞的右侧）引出来，而不是从拱墙外围护壁（左下导洞左侧或右下导洞右侧）流出来，减少对围壁稳定性的破坏。按调整后方法施工，先开挖右上导洞，水从右侧拱脚部位流进来，当左上导洞跟进开挖时，左侧拱脚部位就很少水，可确保左上导洞开挖顺利进行。
　　确定调整下导洞进洞顺序：不按照常规CD法“右上导洞先进、相应右下导洞也先进”的做法，而是“左下导洞先进”，这样，原来集中在右上导洞的水源，就会向下绕流到暗挖隧道下导洞中间（即左下导洞右侧，此部位是需挖除的），左下导洞向前开挖水源也会跟着向前移动，右下导洞与左下导洞保持5m跟进开挖，右下导洞开挖时水就很小，确保了右下导洞开挖也能顺利进行。
　　5 结束语
　　地下工程复杂多变，地层地质条件与地下水分布情况是地下工程分析研究的两大核心因素。随着浅埋暗挖施工的大量应用，会不断有新的问题出现。以上通过结合某城市轨道交通三号线土建工程，总结其施工难点，提出施工工艺的优化策略，确保整个暗挖隧道的安全、有序成功地开展。
　　参考文献
　　[1] 于书翰，杜谟远.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，1999：27.
　　[2] 王广钟，王立平.深孔注浆技术在软弱围岩隧道施工中的应用[J].铁道工程学报，2001，18（3）：116-119.
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