市政道路下淺埋暗挖隧道施工新工藝探究
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摘 要 隨著地下隧道工程正被大量地運用于城市基礎設施建設，相應帶來多種多樣的地下巖土工程新發展、新技術。淺埋暗挖法作為一種伴隨著地鐵建設逐步推廣開來的施工方法，此施工方法對地表的破壞較小，對施工范圍城市功能的正常運作影響小，適用斷面且靈活多變，施工速度較容易控制。基于此，筆者通過理論結合現場實踐，改進了注漿工藝和開挖方法，希望能為類似方法施工的隧道工程有一定的借鑒和指導作用。
關鍵詞 淺埋暗挖;注漿工藝;開挖方法
1 淺埋隧道的特點
由于隧道埋深不同確定圍巖壓力的計算方法也不同，所以根據隧道覆蓋厚度不同，將隧道分為深埋隧道和淺埋隧道。淺埋隧道通常具有以下這些特點：
1.1 洞室開挖后隧道拱頂承載能力低
在二次應力比較集中的情況下，如果圍巖的強度承受不了該應力值，拱頂就會很容易冒落。通常情況下，得對淺埋暗挖隧道進行預支護，來降低圍巖拱頂的壓力值。
1.2 隧道開挖過程中會造成地層損失
地層損失可以引起地面不規則變形，造成最主要的損害就是地表沉降，這樣會對地面道路、隧道周圍建筑物、地下原有線路管道等造成破壞，所以如何來控制地表的沉降也是淺埋隧道施工過程的重點難點[1]。
下面筆者結合某一案例詳細分析淺埋暗挖隧道施工中存在的問題，并提出相應的工藝優化策略。
2 工程概況
某城市軌道交通三號線隧道工程，其1號出入口過街暗挖隧道位于交通繁忙路口，不允許路面出現較大變形，更不允許交通中斷，對環境要求非常嚴格。暗挖隧道全長41.85m，最大寬度7.7m，最大高度6.6m，拱頂最大埋深約5m。拱頂上覆土層為軟弱土層，遠小于其塌落拱高度H，屬于淺埋暗挖法。
3 工程難點
工程場區地下水豐富，地質以砂層為主，暗挖隧道右上導洞開挖進去5m以后，超前小導管和全斷面小導管注漿，在富含水砂層地質條件下注漿效果不理想，不能有效固結砂層;掌子面開挖時砂層下滑，右上拱腳、右下拱腳部位均流水、流沙比較嚴重，甚至塌方;中粗砂層中夾有一層沖積粉細砂層，以石英質粉細砂為主，黏粒含量高，在無水條件下能夠自穩，但在有水條件下崩解、軟化。因挖掘過程中流水、流沙不止，試挖后發現工程無法按原定技術方案進行掘進，必須對開挖方法與施工工藝進行改進[2]。
4 工藝優化策略
為解決上述難題，對原有的暗挖技術方案進行調整優化，用“預排水、預注漿、小斷面開挖”為指導思路，采用雙重管后退式注漿工藝進行圍壁注漿，同時采用降水、引水、上導洞留核心土、合理設置開挖-引流措施等施工方法，解決暗挖施工難題，具體如下：
4.1 降水方法
基坑外設鋼管降水井，豎井內設集水井，將豎井開挖至暗挖隧道初支底以下1m，形成降水漏斗有利于開挖。通過對周邊范圍地下水位的降低，減小了滲流水壓力和滲流量，有利于掘進進程。
4.2 改進加固注漿工藝
將超前小導管和掌子面小導管注漿均改為雙重管后退式注漿。小導管注漿，漿液在小導管各孔擴散不均勻，導管越長，漿液壓力損失越大，漿液在導管內是多孔同時噴射，漿液壓力再分散，再加上砂層含水豐富，漿液隨水流失，因此，注漿漿脈不明顯，砂層不能有效固結，開挖容易形成流水流沙。雙重管后退式注漿，鉆桿就是注漿管，鉆頭就是噴漿頭，鉆桿鉆到規定孔深后開始注漿，漿液在噴漿頭集中向前噴射，沿著土層、砂層裂隙、孔洞中填充，土層中哪里薄弱漿液就流向哪里;注漿達到一定壓力或一定量后，注漿管向后退0.4m，再進行注漿;達到一定壓力或一定量后再向后退0.4m，如此循環，直到注漿管退出鉆孔。后段的注漿能填充前段注漿的薄弱環節，因此每一段注漿漿液擴散是均勻的、密實的。開挖后，注漿漿脈明顯，砂層能有效固結，確保開挖安全。因此，雙重管后退式注漿效率比小導管高。施工中，需重點對右上拱腳進行加固。
改進注漿參數，超前注漿采用外圍護壁注漿參數，重點注漿，使初支外圍形成固結體，在開挖過程中護壁不發生塌方。外圍護壁注漿參數具體如下：
雙液漿配比（體積比）=水泥漿∶水玻璃溶液=1∶1
水泥漿配比（重量比）=水∶水泥=1∶1=700公斤水∶700公斤水泥（約1m3）
水玻璃溶液配比（體積比）=水∶水玻璃=2∶1
注漿壓力按0.2～0.5Mpa控制，當注漿壓力超過0.5Mpa以后，注漿管后退0.4m，再進行注漿。
注漿孔沿著初支外圍護壁弧形布置，孔位間距0.8m。由于鉆機是放在暗挖隧道內，因此，鉆孔時要有一定外插角度，目的是將初支外圍砂層固結形成護壁。外插角度還與每次注漿長度有關，為適應地質變化而采取有針對性注漿，一般注漿管長度適宜6～10m，因此注漿管外插角度適宜5°～10°。
4.3 改進開挖方法
留核心土開挖，上導洞留核心土，小斷面開挖可增加掌子面穩定性，相應的臨時中立柱也要增加分節。
調整開挖順序與引水措施，本隧道范圍砂層、特別是帶有一定黏性的粉細砂在沒有水的條件下能夠自穩，因此，引水為暗挖施工創造了有利條件。暗挖隧道的流水規律利用-引水，其前提條件是有長管棚：橫斷面上長管棚呈上拱形，可視作一把傘，擋住地下水豎直下流，并引導地下水順著長管棚的拱形往下流動、匯集。
原開挖順序：右上→右下→左上→左下。
調整后最終為：右上→左上→左下→右下。
通過調整下導洞進洞順序引水，將水從暗挖隧道中間（即左下導洞的右側）引出來，而不是從拱墻外圍護壁（左下導洞左側或右下導洞右側）流出來，減少對圍壁穩定性的破壞。按調整后方法施工，先開挖右上導洞，水從右側拱腳部位流進來，當左上導洞跟進開挖時，左側拱腳部位就很少水，可確保左上導洞開挖順利進行。
確定調整下導洞進洞順序：不按照常規CD法“右上導洞先進、相應右下導洞也先進”的做法，而是“左下導洞先進”，這樣，原來集中在右上導洞的水源，就會向下繞流到暗挖隧道下導洞中間（即左下導洞右側，此部位是需挖除的），左下導洞向前開挖水源也會跟著向前移動，右下導洞與左下導洞保持5m跟進開挖，右下導洞開挖時水就很小，確保了右下導洞開挖也能順利進行。
5 結束語
地下工程復雜多變，地層地質條件與地下水分布情況是地下工程分析研究的兩大核心因素。隨著淺埋暗挖施工的大量應用，會不斷有新的問題出現。以上通過結合某城市軌道交通三號線土建工程，總結其施工難點，提出施工工藝的優化策略，確保整個暗挖隧道的安全、有序成功地開展。
參考文獻
[1] 于書翰，杜謨遠.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，1999：27.
[2] 王廣鐘，王立平.深孔注漿技術在軟弱圍巖隧道施工中的應用[J].鐵道工程學報，2001，18（3）：116-119.
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