地铁浅埋暗挖技术在复杂周边环境下的应用与研究

地铁浅埋暗挖技术在复杂周边环境下的应用与研究

张桢

中铁隧道股份有限公司

摘要：随着城市建设的不断发展，浅埋暗挖技术在城市地下空间开发中发挥着重要作用同样也面临着诸多挑战，尤其是在复杂周边环境下的浅埋暗挖施工。本文详细探讨了郑州地铁浅埋暗挖技术在这种特殊环境下的应用，通过对实际案例的分析，阐述了浅埋暗挖技术的工艺原理、关键技术要点以及应对复杂环境的策略。同时，对该技术在郑州地铁建设中取得的成果和面临的问题进行了深入研究，旨在为保障地铁施工安全和城市的稳定发展提供有益参考。

关键词：城市；浅埋暗挖

一、引言

郑州作为我国重要的交通枢纽，近年来城市建设飞速发展，地铁网络也在不断拓展。地铁的建设对于缓解城市交通压力、促进城市发展具有至关重要的意义。然而，在地铁建设尤其是浅埋暗挖工程中，周边环境的复杂性给施工带来了巨大挑战。深入研究和探讨这些问题对于确保地铁工程的安全、高效推进具有重要意义。

二、郑州地铁浅埋暗挖工程概述

（一）浅埋暗挖技术原理及特点

浅埋暗挖作为一种先进的施工方法，能够适应地铁建设中各种复杂的地质条件和周边环境。在保障工程安全、减少对地面及周边建筑物影响方面发挥着关键作用。通过精心的设计和严谨的施工组织，可以实现地铁隧道的高效开挖与支护，确保地铁线路的稳定与可靠。在实际应用中，其能够有效控制地面沉降，降低施工风险，同时最大限度地减少对城市既有设施和居民生活的干扰。

（二）郑州地铁浅埋暗挖工程的发展历程

浅埋暗挖施工在实际应用中，能够有效地穿越城市密集的建筑群、繁忙的道路以及各种地下管线，最大限度地减少对城市正常运转的影响。从早期的地铁建设开始，浅埋暗挖技术就展现出了其独特的优势。在发展过程中，技术人员不断对浅埋暗挖技术进行优化和创新。一方面，对开挖工艺和支护体系进行持续改进，以提高施工效率和安全性。随着科技的进步和工程经验的积累，浅埋暗挖技术在郑州地铁的应用也朝着智能化、绿色化的方向发展进一步提升了施工的质量和精度。

三、工程概况

本文以郑州地铁7号线某工程为例进行分析

（一）设计概况

3号出入口位于农业路与文化路交叉口处西南侧，暗挖段横穿文化路，长度18.507m，开挖初支尺寸为8.1m（宽）*6.15m（高）、9.8m（宽）×6.65m（高）两种埋深约5.10m-5.40m。4号出入口位于农业路与文化路交叉口处西北侧，暗挖段横穿文化路，长度12.757m，开挖初支尺寸8.1m（宽）×6.15m（高），埋深约4.69m-5.09m。均采用CRD法施工，采用复合式衬砌结构，以φ108管棚为超前支护，钢筋网、喷射混凝土和格栅钢架为初期支护，模筑钢筋砼二次衬砌组成。

暗挖通道范围地层为：①-1杂填土、②-31黏质粉土、②-32黏质粉土、②-22粉质黏土。暗挖通道主要座落在第②-22粉质黏土上。

（二）地下管线错综复杂

暗挖段上方管线较多，施工范围内的现状管线主要有DN1000给水管、DN700污水管、900*800通信管、DN700热力管。对施工过程中的沉降控制提出了更高要求，极易发生管道变形、开裂、渗漏等问题。

暗挖通道地下管线统计表

经现场调查，周边给水、污水、热力、通信管线完好，均正常使用。

（三）交通繁忙

文化路规划道路红线宽50m，为城市主干道，现状交通流量较大；农业路规划道路红线宽60m，为城市主干道，现状交通流量很大。3号出入口位于文化路与农业路交叉口西南象限，4号出入口位于西北象限，暗挖段均横穿文化路。交通繁忙，保通要求高。

（四）人口密集

周边学校众多，道路交通繁忙，涉及到居民生活和出行的影响。

四、应对策略与技术措施

（一）加强支护施工质量控制

（1）严格控制管棚及超前小导管打设角度。确保周边管线及通道开挖施工安全，防止渗漏水及塌方事故发生，根据监测数据灵活调整现场顺序。

（2）做好超前注浆监控、做好通道变形监测、加强地面道路监测。严格按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的方针组织施工。

（3）施工前联系管线产权单位，核实上下游检查井位置。对于废弃的污水管线，在上游检查井位置采用堵管器封堵，雨季做好抽排水措施；

（4）加强管线附近施工的各项管控措施，开挖过程中加强断面检查，严格控制超挖值，加强掌子面监测。

（二）优化施工方案

（1）为满足开挖期间核心土预留要求，中隔壁拱架分4节进行加工。型钢钢架采用弯曲机分节段弯制。

（2）注意控制开挖中线和标高，确保开挖断面圆顺，钢拱架安装位置准确。及时设置锁脚锚管，防止钢拱架下沉。

（3）加强监控量测，做好信息反馈，根据反馈结果动态调整预留变形量，发现异常时时应及时采取有效措施。

（4）做好开挖面的防排水工作，严禁积水浸泡初期支护拱脚，确保施工安全。

（三）加强施工监测控制

（1）通道监测应以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主，以现场目测检查为辅。

（2）各监测项目在通道支护施工前应测得稳定的初始值。

（3）各项监测工作的时间根据施工进程确定，当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测。

（4）量测数据必须完整、可靠，对施工工况应有详细描述，使之真正能达到施工监控的目的，为设计和施工提供依据。

（5）所有测点均应反映施工中该测点受力或变形等随时间的变化，即从施工开始到完成、测试数据趋于稳定为止。

（6）应及时编制量测报告，内容包括：测点布置、测试方法、经整理的量测资料、分析的主要成果、结论及建议、量测记录汇总等，施工过程中根据监测资料判断支护状态。

（四）有效的应急处置系统

制定合理的交通组织方案，减少对城市交通的影响。

（1）当出现初支变形过大、突泥涌水等现象时，立即采取文化路临时封闭措施，做好交通绕行指挥及舆论控制工作。

（2）调集足够的应急物资到场，采用方木或工字钢作为临时支撑对初支进行加固，加固范围为失稳段两侧各延长一倍洞径。

（3）若事态不可控，应进一步加大临时支撑加强范围，向围岩内深孔注浆加固地层，同时采用锁脚锚杆补强，加密拱架或增加喷射砼厚度等综合措施进行处理。

五、成果与问题总结

（一）取得的成果

基于本工程地质特点、周边环境、施工条件等，通过施工方案优化、现场控制，有效解决了暗挖施工周边环境复杂，管线密布的困难，施工过程中未发生涌水、涌砂现象，监测数据稳定，施工效果良好。

（二）存在的问题

暗挖通道施工期间，受开挖断面影响，无大型机械作业面，人工作业量大，无法高效进行施工。

六、结论与展望

随着科技的不断进步，未来的地铁浅埋暗挖工程将更加注重环境保护，如控制地表沉降、减少噪音和粉尘污染等。随着城市建设的不断推进，可能会遇到更复杂的施工条件。因此，浅埋暗挖法需要不断改进和提高，以适应不同地质条件下的施工要求。总之，地铁浅埋暗挖法在未来将会通过技术创新、机械化施工、环境保护和可持续发展等方面的努力，不断完善和发展，为城市地铁建设做出更大的贡献。

参考文献

[1]邢振明 市政隧道施工浅埋暗挖技术的应用。绿色环保建材。2021年06期

[2]张翼 王宏甲 袁勇 浅埋暗挖技术在公路隧道工程中的应用。工程技术研究，2021年17期

[3]张文涛 市政工程隧道施工中的浅埋暗挖技术分析。科技资讯 2020年09期