【正文】 棚護作用 ,防止開挖時拱頂塌方。隨著工作面前進 ,逐步封閉水平管。由于沖洪積地層往往不是一個很好的連續(xù)體 ,伴有透鏡體存在 ,即粘土層中夾有砂層或砂層中夾有粘土等 ,管井、 平井降水很難全部疏干 ,地層中存在殘留水。 北 京地 區(qū)地質(zhì)主要為第四紀沖洪積地層 ,常用處理地下水的方法為管井降水 ,井距 8 m 左右。做到固本，最主要的是要求混凝土抗裂、密實 ,并把裂紋控制在一定范圍內(nèi) 。 防水原則應遵循“以防為主，多道防線，剛?cè)峤Y(jié)合，綜合治理的”。但對于砂層、礫砂等特殊地層 ， 過度抽排地下水 ， 會使上覆多孔介質(zhì)土層超固結(jié) ， 18 反而引起地表大范圍沉降。 地表井點降水是常用方法 ，在布置井點時應控制單井抽水量，在施工時 做 好反濾層，并且分段抽水，以減少因降水引起的地表沉降和減少地下水的流失。如拱部開挖配皮帶運輸、下部開挖試用單臂掘進機、二次襯砌利用泵送混凝土至模板臺車、洞內(nèi)運輸采用電瓶車帶動梭式礦車 (8m3)等，都是普通設(shè)備，只要安排組織好，可節(jié)省大量人力，提高工作效果，區(qū)間隧道可月掘進 100m 以上。 (6)通用小型機械設(shè)備 。 (5)半斷面插板盾構(gòu) 技術(shù) 。如在粉細砂地層中，改壓注水泥砂漿為改性水玻璃注漿，起到了快速凝固的更好效果。 （ 3） 注漿加固技術(shù) 。如地鐵永安里車站建設(shè)時，用井點降水獲得較大成功。 （ 2） 降水技術(shù) 。 地層加固的方法 （ 1） 環(huán)形開挖留核心土； （ 2） 噴射混凝 土封閉開挖工作面； （ 3） 超前錨桿或超前小導管支護； （ 4） 超前小導管周邊注漿加固地層； （ 5） 設(shè)置臨時仰拱； （ 6） 深孔圍巖加固劈裂預注漿或堵水固結(jié)預注漿加固地層； （ 7） 長管棚超前支護加固地層； （ 8） 凍結(jié)法固結(jié)地層； （ 9） 水平旋噴法超前支護； 17 （ 10） 地面加固地層； （ 11） 洞內(nèi)、洞外降水法； （ 12） 洞內(nèi)施工水平降排水法； 其他常用輔助方法 （ 1） 新型結(jié)構(gòu)復合式襯砌防水 。 穩(wěn)定開挖工作面 方法很多，優(yōu)先選擇次序為正臺階環(huán)形開挖留核心土、錨桿超前支護、小導管超前支護、小導管注漿超前支護、淺孔（ 4～ 6 m）周邊預注漿超前支護、長導管注漿超前支護、全斷面深孔注漿封閉工作面、初次支護背后充填注漿及周邊 2～ 3 m 徑向單液水泥注漿等。 輔助工法的主要目的 穩(wěn)定地層的主要手段是用注漿加固隧道周邊地層 ，用管棚加固隧道拱部地層。 （ 7） 降雨后滲漏 降雨后 ， 雨水滲入地層中 ， 引起圍巖土體的不穩(wěn)定 ， 從而造成坍塌。 （ 6） 下穿河、湖或近距河湖暗挖 下穿河、湖或近距河湖施工為暗挖施工的難點。 （ 5） 雨、污水管滲漏 北京是一個有著悠久歷史的古城 ,地下管線縱橫交錯 ,一些雨、污水管修建年代較早 ， 滲漏嚴重，周圍地層處于飽和狀態(tài) ， 部分地段還形成一個水囊 ， 給淺埋暗挖施工帶 16 來極大的隱患。由于北京地區(qū)的地下水位較高 ， 暗挖施工前都采取降水措施。 （ 3） 受地面震動影響 地面 車輛行駛過程中產(chǎn)生的震動是坍塌的重要誘因之一 ， 尤其夜間重車高速行駛更為明顯。地層預加固效果不佳 ,極易引起坍塌。一般引起坍塌的原因或因素有 : （ 1） 地層預加固效果不佳 北京地區(qū)的淺埋暗挖是以地層預加固為前提的一種施工技術(shù)。支護結(jié)構(gòu)采用初期支護加二次模筑混凝土支 護的復合式襯砌結(jié)構(gòu)形式 ， 初期支護由鋼格柵噴射混凝土組成。為實現(xiàn)快速 封閉施工 ,插筋連接點宜在邊側(cè)導洞內(nèi) ,這樣可以采用點焊定位后 ,中洞噴混凝土 ,邊洞內(nèi)進行焊接作業(yè) 。該方法主要是現(xiàn)場焊接工作量大 ,還要延長封閉時間。為此施工單位進行了不少優(yōu)化 ,有的采取單側(cè)設(shè)連接板 , 14 另一側(cè)用插筋來調(diào)整 。 (9) 多導洞開挖 ,都有個初支連接問題 ,或稱扣拱施工。這種方法造成底洞開挖時 ,上部洞室會發(fā)生整體下沉 ,總累計沉降較大。 (7) 在受管線等條件制約 ,結(jié)構(gòu)無法起拱的情況下 ,可采用平頂直墻工法 。單跨車站結(jié)構(gòu)受力較為合理 ,建筑效果也好 ,但還要充分注意施工難度 。西單站多連拱洞室拱腳防水問題引起重視后 ,在天安門西、王府井東單 等站都沒再出現(xiàn)此類問題。從施工角度看 ,偏向使用側(cè)洞和 CRD 法開挖 ,盡量做到快封閉 ,這是暗挖施工的根本 ,也符合新奧法的基本原則 。 (3) 較好的方法為洞樁法 ( PBA 工法 ) ,但洞樁法導洞多 ,洞內(nèi)施工樁 ,作業(yè)條件差 。在大斷面施工中以下幾點值得注意 : (1) 大斷面劃小斷面 ,不是越小越好 ,要根據(jù)地層做調(diào)整 ,小斷面固然開挖安全 ,但多次力的轉(zhuǎn)換 ,易造成累計沉降過大 。介 于大洞與標準斷面的隧道用中隔壁法 (CD 法 ) 和十字中隔壁法 (CRD) ,此工法的基本特點是將大斷面劃為小斷面 ,分部開挖 ,做臨時中隔壁 ,然后分段拆除中隔壁 ,施做二襯 ,一般是拆 6 m 長 ,通過監(jiān)測可以調(diào)整拆除長度。 大斷面暗挖主要集中在地鐵車站及渡線段。一次支護及時、開挖支護封閉時間愈快地表沉陷就越小。避免兩個洞室同步掘進能防止較大應力集中的產(chǎn)生 。在工程實踐中 ， 應根據(jù)地質(zhì)條件、 斷面大小、地面環(huán)境等因素從工法的可實現(xiàn)性、工期、安全性、適應性、技術(shù)性和經(jīng)濟性六個方面綜合考慮 ,選擇施工方法。從國內(nèi)外現(xiàn)有工程實績和實驗研究的情況來看 ,基于經(jīng)濟性及工期考慮 ,其工法選擇的順序為 :正臺階法→上臺階設(shè)臨時仰拱閉合法→ CD工法→ CRD 工法→眼鏡工法。 實踐證明 ， 選擇合理的施工方法 ， 可以安全地建設(shè)隧道 ， 并將地表沉降控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)。當圍巖穩(wěn)定性較差時 ， 則需要隨開挖隨進行一次支撐 ， 防止圍巖變形及產(chǎn)生坍塌 ； 分塊開挖后 ， 應及時進行一 次支護的施作 ， 一般先開挖頂部 ， 在上部斷面挖成后及時進行一次支護 ， 在上部支護的保護下再開挖坑道下部斷面。圍巖的地質(zhì)條件是施工的主要影響因素。 淺埋暗挖工程在選擇施工方法時 ,淺埋暗挖工程施工中應根據(jù)不同的圍巖工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、工程建筑要求 ， 機具設(shè)備、施工技術(shù)條件、施工技術(shù)水平、施工經(jīng)驗等多種因素 ,選擇行之有效的一種或多種施工方法。采用自上而下分二至三步開挖中隔墻的一側(cè)，并及時支護，待完成了 12 部后，即可開始另一側(cè) 12 部開挖及支護，形成左、右兩側(cè)開挖及支護相互交叉的情形。施工時應符合下列規(guī)定 : 中隔墻開挖時，應沿一側(cè)自上而下分為二或三部進行，每開挖一步均應及時施作錨噴支護、安設(shè)鋼架、施作中隔壁，底部應設(shè)臨時仰拱，中隔壁墻依次分步聯(lián)結(jié)而成，之后再開挖中隔墻的另一側(cè)，其分步次數(shù)及支護形式與先開挖的一側(cè)相同 ； 各部開挖時，周邊輪廓應盡量圓順，減小應力集中 ； 各部的底部高程應與鋼架接頭處一致 ； 每一部的開挖高度，宜為 ； 后一側(cè)開挖應全斷面及時封閉 ； 左、右兩側(cè)縱向間距，應拉開一定距離，一般情況為 3050m； 中隔壁應設(shè)置為弧形或圓弧形 ； 中隔壁在灌注二次襯砌時，應逐段拆除。施 工時應符合下列規(guī)定 : 中洞開挖高度應大于中墻高度，開挖寬度應大于 5m； 中洞開挖長度可根據(jù)隧道長度、寬度以及地質(zhì)情況綜合考慮 ； 短隧道可先貫通中洞，后開挖兩側(cè) ； 中洞開挖后，應及時施作初期支護，再分段灌注中墻混凝土，每一縱向段長度宜為 4－ 6m； 在中墻混凝土達到設(shè)計強度后方可拆模，并應進行臨時橫向支撐 ； 施工中應注意力的轉(zhuǎn)換，兩側(cè)應均衡開挖，并應設(shè)置臨 時橫向支撐 ； 中墻頂部應作好防排水工作。施工時應符合下列規(guī)定 : 側(cè)壁導坑形狀應近于橢圓形斷面，導坑斷面宜為整個斷面的 1/3； 側(cè)壁導坑領(lǐng)先長度應根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定，一般情況下宜為 30－ 50m； 導坑開挖后應及時進行初期支護，并盡早封閉成環(huán)。 雙側(cè)壁導坑法 可適用于 Ⅳ－ V 級圍巖雙線或多線隧道。 環(huán)形開挖預留核心土法 可適用于 V一 VI 級圍巖的雙線隧道。臺階長度宜為隧道開挖寬度的 1－ 2倍。施工時應配備鉆孔臺車或臺架及高效率裝運機械設(shè)備。 施工方法見表 及表 。 其主要的技術(shù)特點如下： （ 1） 動態(tài)設(shè)計、動態(tài)施工的信息化施工方法，建立了一整套變位、應力監(jiān)測系統(tǒng)； （ 2） 強調(diào)小導管注漿 超前支護在穩(wěn)定工作面中的作用； （ 3） 用劈裂注漿法加固地層； （ 4） 采用復合式襯砌技術(shù)。 7 圖 淺埋暗挖施工工藝流程 施工組織計劃和施工工序必須嚴格遵守“先排管，后注漿，再開挖，注漿一段，開挖一段，支護一段，封閉一段”。任何結(jié)構(gòu)的受力最終都表現(xiàn)為變形，變形是結(jié) 構(gòu)對受力的必然反應，可以說，沒有變形（微觀的），結(jié)構(gòu)就沒有受力，而我們了解結(jié)構(gòu)的受力也只有通過變形來研究。 早 封閉 ：隧道施工一般采用臺階法，根據(jù)作業(yè)的空間要求設(shè)置分層高度，自上而下分層施工，為了防止拱部在沒有堅實支撐面的情況下土體壓迫拱部持續(xù)下沉，在施工中除采用厚木板支墊拱腳以增大拱腳與土體的接觸面積的方法外，采取的最根本辦法就是及早使支護體系成環(huán)。預留核心土的目的除減少開挖時間外，預留的土體還可以平衡掌子面的土體，防止滑塌。暴露時間越長，進尺越大，土體坍塌的危險就越大；反之則越小。對間隙大的粗顆粒土體，采用持續(xù)壓力的滲透式注漿方式固結(jié)土體；對于致密的細顆粒土體，采用瞬時壓力作用下的劈裂式注 漿 ， 確保開挖過程中的安全。 在暗挖施工作業(yè)時根據(jù)地質(zhì)情況制定相應的開挖步驟和支護措施，嚴格根 據(jù)量測數(shù)據(jù)確定支護參數(shù)，保證暗挖作業(yè)的安全（作業(yè)安全和周邊環(huán)境安全）： 管超前：由于開挖拱部土體自穩(wěn)能力差，自立時間短，當拱部土體凌空后極易坍塌，為了保證土體不坍塌，提高其穩(wěn)定性，采用超前小導管 或大管棚等 預支護，形成對凌空 6 土體的支護棚架，以約束土體變形，減少坍塌 。當然，淺埋暗挖法的施工需利用監(jiān)控測量獲得的信息進行指導，這對施工的安全與質(zhì)量都是重要的。最后，完成二次支護。開挖面的穩(wěn)定性時刻受到水的危脅，嚴重時可導致塌方。隨后即作初期支護。地層加固后 ，進行短進尺開挖。 施工步驟 淺埋暗挖法施工步驟是：先將鋼管打入地層，然后注入水泥或化學漿液，使地層加固。 （ 2） 堅持先加固，后開挖 由于圍巖幾乎沒有自穩(wěn)能力，松散易坍落，因此 應 根據(jù)洞室跨度不同，對單線、雙線隧道采用小導管超前預注漿穩(wěn)定工作面，應用中壓注漿密實膠結(jié)地層 。 淺埋暗挖法作為建設(shè)部命名的國家級工法，不僅在地鐵修建中顯示了它的優(yōu)越性，為國家取得重大經(jīng)濟、社會效益，它在地下停車場、地下街道、地下商業(yè)街及市政地下管網(wǎng)的建設(shè)中注入了前所未有的活力，為現(xiàn)代城市地下空間的開發(fā)作出了貢獻。 淺埋暗挖法與其他施工法有很強的兼容性 ，其 整體配套技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，國際隧道協(xié)會有關(guān)專家也認 為這是地下工程的一次突破。 淺埋暗挖法與明挖法、盾構(gòu)法比較見表11： 表 11 三種施工方法對比表 4 淺埋暗挖法既可作為獨立的施工方法，如北京西單地鐵站完全以此方法建成；它也可以與其他施工方法綜合使用，如天安門西站、王府井站、東單站則是用淺埋暗挖法與蓋挖法相結(jié)合的方法修建的。 還在于 地表沉降較難控制 ， 防水效果較盾構(gòu)隧道差，通過軟弱土層、砂層、斷層破碎帶時施工較困難。 以城市地鐵為例 ,淺埋暗挖法與明挖法 (蓋挖法 )相比 ,具有拆遷占地少、不擾民、不干擾交通、節(jié)省大量拆遷投資等優(yōu)點 ；與盾構(gòu)法相比 ,它具有簡單易行 ,不需太多專用設(shè)備 ,靈活方便 ,適用不同地層、不同跨度、多種斷面形式 ， 可以多適用勞力 ， 解決就業(yè)。 正在建設(shè)中的北京地鐵 5 號線車站大多采用淺埋 暗挖 法，開挖跨度達 24m，高度達21 m。此外，該方法也廣泛應用于地下車庫、人行過街道、城市道路隧道和地下管道隧道等工程。由于淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程序，現(xiàn)被施工單位普遍采納。 顧名思義，淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆 筑 的施工技術(shù)。與新奧法的不同之處在于，它是適合于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術(shù)方法。 淺埋暗挖法是中國人自己創(chuàng)造的適合中國國情的一種隧道修建方法。無論在北京地鐵工程中，還是在市政公用管線施工中，或因生搬硬套、或因片面性、或因配套技術(shù)不足，僅強調(diào) “ 只要會噴錨支護就會 淺埋暗挖 ” 的誤導，造成坍塌、沉陷、滲漏、留下無窮后患的例子，也是常見的。目前，各地區(qū)結(jié)合自身的特點，利用 “ 新奧法 ” 原理進行設(shè)計、施工均有所發(fā)展，有所創(chuàng)造，通過不斷總結(jié)，有所共識，并經(jīng)過實踐檢驗，形成了目前大家公認的所謂 “ 淺埋暗挖 ” 法原則。 如今，這項技術(shù)已在全國各主要大城市，如廣州地鐵一號線、深圳地鐵、鄭州電力管線、徐州的地下通道等普遍使用。 1994～ 1995 年間，在北京長安街下，用 “ 淺埋暗挖 法 ” 還建成了 20 余條人行地下通道，建成了頗具名聲 2 的國家計委門前的大型地下停車庫。其使用范圍之廣，使用單位之多，發(fā)展速度之快，令國內(nèi)外同行所矚目。當施設(shè)襯砌支護后，地層應力釋放過程受到抑制，一部分釋放荷載作用于襯砌結(jié)構(gòu)上，這部分荷載的大小正是需要計算的。