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淺埋暗挖法
圖片來自wnszpx

淺埋暗挖法是一種建設隧道的施工方法。這種工法主要應用於地鐵等城市中的隧道建設。該方法由新奧法改進而來,相對於傳統的新奧法更加強調較早、較強的支護,以儘可能減少施工帶來的地面沉降,克服了新奧法不適用於埋深較淺(小於3-5倍洞徑)的隧道的問題。其工藝要求被總結為「管超前,嚴注漿,短開挖,強支護,快封閉,勤量測」[1][2]

淺埋暗挖法既可以建設簡單的隧道,也可建設較為複雜的多層、多跨地鐵車站。建設時依照開挖順序的不同,又可細分為不同的工法,如主要用於隧道施工的台階法、交叉中隔壁法(CRD法),和主要用於地鐵車站施工的洞樁法(PBA法)、中洞法等。

淺埋暗挖法是由鐵道部隧道工程局王夢恕(後來當選中國工程院院士)在1980年代至1990年代初主持研究的,是王夢恕的主要工程成就之一[3]。該方法最早在大秦鐵路軍都山隧道進行了100米長度的試驗,並在進口段700米淺埋黃土隧道上應用。此後的1986年,該方法在北京地鐵復興門折返線工程中應用,並被正式定名為「淺埋暗挖法」[4];1988年至1992年又成功地使用淺埋暗挖法建設了北京西單地鐵車站。該方法的成功,使得在北京市中心不進行大規模開挖的條件下修建地鐵成為可能。[5]

基本原理

淺埋暗挖法沿用新奧法 (New Austrian Tunneling Method)基本原理,初次支護按承擔全部基本荷載設計,二次模築襯砌作為安全儲備;初次支護和二次襯砌共同承擔特殊荷載。應用淺埋暗挖法設計、施工時,同時採用多種輔助工法,超前支護,改善加固圍岩,調動部分圍岩的自承能力;並採用不同的開挖方法及時支護、封閉成環,使其與圍岩共同作用形成聯合支護體系;在施工過程中應用監控量測、信息反饋和優化設計,實現不塌方、少沉降、安全施工等,並形成多種綜合配套技術。

淺埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深淺(最小覆跨比可達0.2)、地層岩性差(通常為第四紀軟弱地層)、存在地下水(需降低地下水位)、周圍環境複雜(鄰近既有建、構築物)等特點。

由於造價低、拆遷少、靈活多變、無須太多專用設備及不干擾地面交通和周圍環境等特點,淺埋暗挖法在全國類似地層和各種地下工程中得到廣泛應用。在北京地鐵復西區間、西單車站、國家計委地下停車場、首鋼地下運輸廊道、城市地下熱力、電力管道、長安街地下過街通道及地鐵復—八線中推廣應用,在深圳地下過街通道及廣州地鐵一號線等地下工程中推廣應用,並已形成了一套完整的綜合配套技術。

同時,經過許多工程的成功實施,其應用範圍進一步擴大,由只適用於第四紀地層、無水、地面無建築物等簡單條件,拓廣到非第四紀地層、超淺埋(埋深已縮小到0.8m)、大跨度、上軟下硬、高水位等複雜地層及環境條件下的地下工程中去。

信息化技術的實施,實現了淺埋暗挖技術的全過程控制,有效地減小了由於地層損失而引起的地表移動變形等環境問題。不但使施工對周邊環境的影響降低到最低程度,由於及時調整、優化支護參數,提高了施工質量和速度,使淺埋暗挖法特點得到更進一步的發揮,為城市地下工程設計、施工提供了一種非常好的方法,具有重大的社會效益和環境效益,該方法在總體上達到國際領先水平。

淺埋暗挖法

淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。繼1984年王夢恕院士在軍都山隧道黃土段試驗成功的基礎上,又於1986年在具有開拓性、風險性、複雜性的北京復興門地鐵折返線工程中應用,在拆遷少、不擾民、不破壞環境下獲得成功。同時,結合中國特點及水文地質系統,創造了小導管超前支護技術、8字型網構鋼拱架設計、製造技術、正台階環形開挖留核心土施工技術和變位進行反分析計算的方法,提出了「管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測」 18字方針,突出時空效應對防塌的重要作用,提出在軟弱地層快速施工的理念。由此形成了淺埋暗挖法,創立了適用於軟弱地層的地下工程設計、施工方法。

參考文獻

  1. 王夢恕, 羅瓊. 北京地鐵淺埋暗挖法施工——復興門折返線工程. 鐵道工程學報. 1988, (4): 107–117. 
  2. 張榮義. 淺埋暗挖施工技術. 隧道建設. 1991, (1): 1–6. 
  3. 王夢恕. 中國工程院. [2018-09-25]. 
  4. 劉昌用, 王文錄, 張榮義. 北京地下鐵道復興門折反線淺埋暗挖法施工. 隧道建設. 1987, (2): 5–16. 
  5. 淺埋暗挖法. 中華人民共和國科技部. 2000-12-26 [2018-09-25].