摘要： 本文以正在建设的山西省朔州市红崖隧道为例，介绍了浅埋暗挖法施工在隧道工程领域的实际应用。该工法主要涉及“管棚超前支护技术、小导管注浆加固技术、双侧壁导坑开挖典型施工方法”三方面技术。
关键词： 支护注浆双侧壁导坑 开挖 衬砌
Abstract: This paper take Shuozhou City, Shanxi Province Redcliffe tunnel under construction for example, introduced the construction of mining method in the field of tunnel engineering. The construction method involves three aspects of technical advance support of the pipe roof, small pipe grouting reinforcement technology, dual side heading excavation typical construction methods.Key words: protection; grouting; dual side heading; excavation; lining
中图分类号：U455 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）02-0020-02
绪论： 浅埋暗挖法是用于一种隧道施工的综合技术， 其特点是在开挖过程中采用多种辅助措施加固围岩，合理调动围岩的自承能力，开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，能够有效的抑制围岩过大变形。在浅埋暗挖的施工过程中，必须牢牢遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”十八字方针。本文以我单位正在建设的山西红崖隧道为例，详细的阐述浅埋暗挖法施工中所采用的主要施工技术，对以后大跨度隧道尤其是城市地铁大跨度隧道和软弱围岩的洞口施工有很好的借鉴作用。
工程概况
红崖隧道位于山西省朔州市低山丘陵区，起讫里程DK28+830～DK29+220，隧道净跨15.7米，内轨面净高9.55米，最大埋深40米。隧道仰拱混凝土高0.8～1.13米；边墙宽1.2米，底板厚0.85米，均采用C35级混凝土施工。隧道洞外防水以混凝土结构自防水为主体，以施工缝、变形缝等接缝防水为重点。洞内排水采用双侧沟加中心沟的方式，测沟与中心沟之间每30米设置一道导水管。
根据地质勘查显示，该隧道地基土层为一级湿陷性干硬砂质黄土层，为防止
雨期水对地基的影响，初步设计拟用直径0.4米、长8.5米、间距1米的灰土桩作地基处理，灰土桩上部设置0.5米厚三七灰土层，经处理后地基容许承载力大于300千帕。预计正常工期历时180天。
2. 导向墙施工及洞口段管棚超前支护
2.1导向墙施工
导向墙是隧道施工过程中位于洞口处的最重要的附属结构，主要为处理隧道洞口易塌方段管棚施工提供导向的作用，同时还可作为隧道洞口处工作面的临时防护。其工艺流程为：a.预制钢拱架、现场拼装；b.焊接导向管；c.支模、浇注砼。钢拱架采用25#工字钢制作而成，拱弧同隧道仰拱；导向管为Φ200＠400mm、壁厚3mm不锈钢管，径向呈3度角斜向仰拱外部围岩；在混凝土浇注前需要严格检查各个导向管的定位是否牢固，斜插角度是否正确，以防止导向管在混凝土浇注过程中发生偏位，给后续管棚施工带来麻烦。成型后的导向墙如下图
2.2洞口段超前管棚施工
2.2.1设计参数
管棚超前支护作为地下工程的辅助施工方法，是为了在特有条件下安全开挖，预先提供增强地层承载力的临时支护方法，用于治理土体坍落及松弛方面有很好的效果。该隧道工程洞口段采用长管棚沿拱部上方环向布置,环向间距0.4m,纵向入土深度40m。单根管棚长4米，预计管棚用量460根，总长度1840米 ,管棚采用Ф108×5mm钢管，入土端制作成楔形。
2.2.2工艺流程
工艺流程如图：
a.施工准备阶段：把管棚放在标准拱架上，测定钻孔孔位和钻机的中心，使两点一致，为防止钻孔中心震动，钢管应用U形螺栓与拱架稍加固定，以防弯曲。
b.导向孔钻进：采用FDP-15D水平定向钻机（辅有空压机）进行钻孔，钻头自导向管进入，沿着径向3度外插角钻进。在钻进的过程中需要严格控制钻杆的弯曲度，当发现钻杆出现过度弯曲时应立即停钻，首先检查钻机是否正位、钻杆连接是否错丝，其次再检查回土土质，以防止因为坚硬块石的阻挡导致钻杆的弯曲。每个孔洞在钻进完毕后应进行压入管棚。
c.压入管棚：可以采用普通单臂挖掘机的挖斗作为压管设备，前后管棚接头处应采用厚壁管箍，上满丝扣，确保连接可靠。单孔内管棚应一次性打入，以防踏孔，如在压孔过程中出现管棚弯曲，则说明前方出现严重塌孔，塌孔的唯一处理方法是将孔用原土填满，重新钻孔。一般情况下，当管棚埋深在10m内,粘土层内钻进一根管棚(L=40m)需7小时左右;砂层中钻进一根管棚需9小时左右。
d.注浆：在管棚打入后，应立即进行注浆加固，使管棚周围的岩体密实，并增加了管棚的刚度。注浆设备选用UB-8型砂浆泵，最大工作压力6MPa，最大排量8m3/h，最大水平输送距离250m，浆液采用水泥浆外掺少量微膨胀剂，配合比为，水泥∶水∶膨润土∶铝粉=1∶0.8∶0.05∶0.001，注浆压力在1.5MPa左右。
3.隧道内部典型施工方法选择
在浅埋暗挖法施工时，常见的典型施工方法是“正台阶法”以及适用于特殊地层条件的其他施工方法，如“全断面法、正台阶环形法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、侧壁法、柱洞法”等。结合本工程的结构特点及其所处地质环境条件的要求，通过对几类典型施工方法的对比，项目部最后决定采用双侧壁导坑法施工。该方法又称眼镜工法，适用于跨度大、地表沉陷要求严格、围岩条件差的隧道，经过现场实测表明：双侧壁导坑法引起的地表沉陷仅为正台阶形的1／2。
该方法将隧道断面分成六块：左、右侧壁导坑上部（1）下部（2）、上部核心土（3）、下台阶（4）。如下两幅图所示
其主要施工作业顺序如下所述。
3.1两侧导坑上部土体开挖及支护：
（1）上部土体开挖：
导坑上台阶土方采用人工开挖土方，并直接翻入下台阶，采用翻斗车外运。每一开挖循环进尺为0.5m，另一侧上部开挖落后3～5m。
（2）上部初期支护：
a、初喷： 在开挖后立即进行，以便尽早封闭拱顶暴露面，喷射混凝土厚4～5cm。
b、格栅钢架：钢格栅纵向间距按设计要求每榀0.5m，纵向设Φ22连接筋，其环向间距为1m，交错布置。
c、挂网：单层铺设，采用Φ8钢筋，制作成15×15cm的钢筋网片，铺设在格栅钢架的背后位置，密贴围岩，并与格栅钢架连接牢固。
d、喷射混凝土：采用TK-961型湿喷机喷护，第一次喷射厚度3～5cm，架立好格栅钢架后，从钢架腹部打入下一循环的超前小导管，封好管口，再喷至设计厚度。下图为上部台阶土体开挖及上部初期支护。
3.2两侧导坑下部土体开挖及支护：
两侧下部开挖每循环进尺1m，下部落后上部3m，采用人工开挖。施工工艺流程为：一侧开挖落后,另一侧开挖5m→两侧下部开挖（含两侧仰拱）、每循环进尺1m→初喷混凝土5cm（包括隧底及中间土体侧面）→安钢架、挂钢筋网、焊联接筋（包括中间临时钢架等）→二次复喷混凝土达设计厚度→进入下一循环。3.3 中间上部开挖及支护：
待两侧洞初支作好一定时间后，开挖中间土体，落后一侧侧洞开挖初支3～5m。中间上部施工工艺流程：施作超前小导管预注浆加固→开挖土石方→初喷混凝土5cm→安设钢格栅，焊纵向联接筋→钢架之间安设钢筋网→复喷混凝土达设计厚度→进入下一循环。
3.4 中间下部开挖及支护
检查中隔板、中隔壁支撑，分析各部开挖支护后的变形收敛情况，处于基本稳定后，开挖中间下部土体，下部开挖落后上部30m。施工工艺流程为：中间下部土体开挖→中间底部钢格栅和钢筋网的安装→喷混凝土封闭底部仰拱→下一循环。
4.二次衬砌
二次衬砌和初期支护相对而言，指在隧道已经进行初期支护的条件下，用混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用，以适应现代化高速道路隧道建设的要求。本工程二次衬砌采用C35混凝土，仰拱混凝土高0.8～1.13米；边墙宽1.2米，底板厚0.85米。示意图如下：
5结语
浅埋暗挖法是隧道工程中较为先进的施工方法,它整合了多项先进的施工工艺，针对不同的地质条件可以选取不同的施工方案，对于我国各类型隧道施工均有很好的适用性。虽然该工法创立已有30多年，但是截至目前，还没有任何一种工法能够完全替代。对该工法的实际掌握，对提高中国企业在世界同类企业中的综合竞争力有深远意义。
参考文献
1 潘名先.城市轨道交通工程.北京：中国建筑工业出版社，2009
2 地下铁道工程验收规范. GB50299.中华人民共和国建设部,国家质量监督局.1999
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。