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浅埋暗挖法隧道施工

浅埋暗挖法是在软弱围岩浅埋地层中修建山岭隧道洞口段、城区地下铁路及其他

适用于浅埋地下工程的施工方法。它适用于不宜明挖施工的土质或软弱无胶结的

砂、卵石等第四纪地层，对于水位高的地层，需要采取堵水、降水和排水等措施。

1、预加固和预支护

地下工程浅埋暗挖法施工过程中，经常会遇到砂砾土、砂性土、黏性土或强风化

基岩等不稳定地层，自稳时间短、自承载能力低，初期支护尚未施作时隧道围岩

便开始坍塌。因此，该条件下需要采取地层预加固和预支护来提高地层的自稳能

力，降低地表沉降。浅埋暗挖隧道施工时常用的预加固和预支护方法有：

（1）注浆法。注浆法是浅埋暗挖法施工中应用最多的辅助工法。浆液在注浆压

力作用下扩散并挤压土体，起到加固地层和堵水的作用，通常配合小导管和大管

棚使用。注浆方式主要有小导管注浆、大管棚注浆、帷幕注浆和全断面注浆等。

注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃和化学浆液等。

（2）降水法。采用降低地下水位的方法，为浅埋暗挖施工提供干燥的施工作业

条件，尤其在地下水位较高的地区，必须采取降水措施，才能实现暗挖法施工。
降水法主要有井点降水、管井降水、真空降水和电渗降水等。我国北方地区多采

用地面深井降水法，也采用洞内轻型井点降水法；南方地区多采用基坑内管井降

水法，也采用真空或电渗降水法。

（3）超前小导管法。超前小导管支护是在松软地层施工时优先采用的地层预加

固方法。通过超前小导管注浆，使地层得到加固改良，保证开挖面的稳定，降低

地表沉降。超前小导管长度3～5m，直径30～50mm，环向间距20～30cm，

通常沿着上半断面开挖轮廓线120°范围内向开挖面前方土层以一定仰角（10～

15°）打入带孔小导管，并进行注浆，如图所示。

（4）长管棚法。长管棚法用于暗挖隧道的超前加固，布置在隧道的拱部周边。

大管棚法一般需要结合注浆以获得较好的地层加固效果。长管棚法适用于自稳能

力差的地层或邻近重要建筑物等条件，它是将钢管沿隧道外轮廓线顺着轴线方向

打入工作面前方的地层以支撑来自外侧的围岩压力。城市地铁多用于临近施工，

如下穿既有线等，多采用直径为300mm左右的长管棚，利用定向钻或夯管锤

施作。需要指出的是，管棚直径超过一定限度后并不能显著提高其防塌、控沉效

果；相反，管棚直径越大对地层的扰动就越大，可能引起更大的地层沉降。因此，

仅在临近既有线等特殊场合采用该法施工，一般情况下建议采用小导管注浆法。

（5）水平旋喷法。在粉细砂层，低压渗透注浆难以形成连续致密的注浆体，不

能有效起到超前支护和防沉作用。地层水平旋喷超前支护主要适用于局部地层异

常松软需要加固和有重要建筑物需要特殊保护的条件，它是以高压泵为动力源，
通过水平钻机钻杆前的喷嘴将浆液喷射到土体内，喷嘴边喷射边旋转，强制土颗

粒与浆液搅拌混合，形成水平圆柱状水泥土固结体，即水平旋喷桩，当旋喷桩相

互咬合后形成以同心圆形式在隧道拱顶和周边封闭的水平旋喷帷幕体，起到防流

砂、抗滑移、防渗透及预支护的作用。在地表建筑物和管线密集地层施工中应用

该方法比其他方法经济。水平旋喷桩拱部超前支护如图所示。

（6）注浆——冷冻法。由于冷冻法易引起融沉，冷冻质量不易控制，故不适用

于地下水流速过大的地层。在南方地区，建议采用注浆——冷冻法。通过注浆，

在地层中形成骨架，降低水流速度，再冷冻地层，可保证冷冻效果，减小解冻引

起的地表沉降。

2、隧道开挖

在松散不稳定地层中采用浅埋暗挖法进行隧道开挖时，选用的施工方法及工艺应

该保证最大限度得减少对地层的扰动，提高周围地层自承载能力和减少地表沉

降；而在稳定地层中施工时可采用长台阶半断面施工方法，施工机械布置在上台

阶，加快施工进度。浅埋暗挖法施工机械除局部坚硬岩层采用爆破施工外，一般

均采用单臂掘进机，出渣方式可采用有轨或无轨运输。

3、初期支护
围岩开挖后应立即进行必要的支护，并使围岩与支护结构密贴贴实。隧道初期支

护施作的及时性以及支护的强度和刚度，对保证隧道的稳定性、减少地层扰动和

地表沉降等都具有决定性的影响。钢架锚喷混凝土支护的施工工艺流程：

（1）喷射混凝土。喷射混凝土时借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将

一定配合比的搅合料通过管道并高速喷射到受喷面上，凝结硬化而成的一种混凝

土。在高速喷射时（速度达到70m/s），水泥和集料反复连续撞击而使混凝土

密实，故可采用较小的水胶比0.4～0.5，以获得较高的强度和良好的耐水性。特

别是与受喷面之间具有一定的粘结强度，可以在结合面上传递拉应力和剪应力，

对于任何形状的受喷面都可以良好地结合，不留空隙。

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