浅埋暗挖机械化施工技术在城市轨道交通工程中的应用研究

浅埋暗挖机械化施工技术在城市轨道交通工程中的应用研究

陈宏坤

单位：中铁电气化局集团有限公司城铁公司机械装备分公司

邮编：056000

摘要：现如今，轨道交通工程在我国诸多城市内部得到建设，为我国城市居民提供了显著便利，但是轨道交通工程往往需要在城市地下开展施工，而城市地下环境复杂，需要根据实际情况，合理选择适合的施工技术。浅埋暗挖技术属于一种先进的机械化技术，将该技术运用于我国城市地区的轨道交通工程之中，能够获得良好的施工成效。基于此，本文立足于我国城市地区建设的轨道交通工程，探讨浅埋暗挖技术在施工过程中的一系列应用策略。

关键词：浅埋暗挖；机械化施工技术；城市轨道；交通工程；应用策略

前言：作为一种先进的机械化技术，浅埋暗挖技术已经在我国施工领域、尤其是轨道交通领域得到了广泛应用，其原因是该技术具备一系列传统施工技术不具备的优势，而且相关技术水平随着时代的发展而提升，能够保证我国城市地区开展的轨道交通施工高质量完成。在应用浅埋暗挖相关技术的过程中，施工企业需要严格按照相关工序及要求进行作业，从而为我国轨道交通领域的发展提供更为广阔的空间。

一、浅埋暗挖机械化施工技术的作业原理

浅埋暗挖技术的施工前提，就是在尊重当前已有的暗挖施工理论基础上，沿用以往的施工工艺以及流程，提升施工过程中的安全管理工作质量，将浅埋暗挖技术之中原本需要人工完成的环节，例如打设超前小导管、开挖所有台阶的土方、架设格栅等，利用机械化手段完成，在此之中需要应用凿岩台车、悬臂掘进机、扒渣机等多种施工机械具备的功能，满足浅埋暗挖作业提出的机械设备动力、机械设备移动条件、工程施工的质量和效果、不同类型地层适用等一系列要求，保证施工技术所应用的机械设备简便且灵活，在促进左臂和右臂实现协同配合以后，优化开挖、装填、锚固、支护等全部施工功能。

二、浅埋暗挖机械化施工技术具备的优势

浅埋暗挖技术运用于城市轨道交通的施工过程，能够体现出以下五种优势：（1）该施工技术的理论支撑为传统的浅埋暗挖理论，其主要内容为根据正台阶进行环状开挖作业，其作业过程具备较高的安全性以及可靠性。（2）以往需要人工完成的工序都可以利用机械设备完成，例如上文提到的打设超前小导管等多种工序，所有主要的施工作业内容都能够利用机械设备代替人力，能够有效降低施工人员的作业压力。（3）该技术将运用于山区、隧道等不同地点的机械设备进行整合，做到用较少的机械设备完成多种施工工序，且机械设备具备较强的灵活性，能够满足不同地区、不同土质的施工需求。（4）施工人员在实现熟练操作机械设备以后，其施工速度得到显著提升，为人工施工的1.5-2倍，同时参与机械作业的施工人员数量无需安排过多，只需要安排以往人工数量所要求的70%。（5）在导洞之中开展施工活动的设备为电力驱动设备，解决了燃油设备在作业过程中带来环境污染的问题[1]。

三、在城市轨道交通工程中应用浅埋暗挖机械化施工技术的策略

（一）工程概况以及施工方案分析

某市体育场站点与公园站点之间的线路为自东向西设计，里程数大约为右侧K32+198.1至右K32+877.8，该路段的施工总长度约为679.7m。将体育场站点作为施工的起点，沿着体育场北方的位置开展施工，最终在公园站点位置停止，整条施工线路为直线，左线和右线的间距始终不变，确定为18m，轨顶埋深最小不小于29m，最大不超过36m，在勘查现场施工情况以后，确定两侧的轨道交通车站运用相同的设计方式，即暗挖设计方式。

该施工地段的情况在得到明确之后，相关施工企业选择运用矿山法开展施工活动，为了保证整条线路的施工需求得到满足，在中间位置设计一处临时用于施工的竖井，同时根据竖井位置搭建横向的通道。不仅如此，为了确认施工现场具备较高的稳定性，在施工初期采用支护手段，将拱背的后背注入水泥浆等进行回填，保证施工位置能够做到环形封闭。同时在了解当地的地质环境以后，发现城市地下存在一定数量的地下水，出于避免地下水对施工过程带来负面影响的需求，施工企业适当抽走地下水，并且采取注浆的方式加固施工处的地层。

（二）开展超前小导管施工活动

先将超前预支护相关结构搭建完毕，同时设置水煤气花管，开始注浆以保证地层的稳固性。施工人员利用顶进技术搭设所有小导管，小导管的搭设区域主要为隧道拱顶不超过180°的范围，工艺参数为倾斜角度22°-25°，环向间距固定为30cm，在搭设作业结束以后，导管外露的长度不得小于20cm。将施工所在地的地层情况作为基础，对注浆所用的材料进行科学选择，可以选择水泥或者水玻璃作为注浆材料，注浆的作业压力最小不得小于0.3MPa，最大不得超过0.5MPa，并根据实际施工要求配套注浆用设备[2]。

（三）完成土方开挖活动

施工地点的台阶长度不得小于4m，在施工过程中同时运用左机械臂和右机械臂，先利用挖铲完成挖土作业，然后根据施工相关要求合理操作铣剖头面，保证掏槽作业能够在短时间内完成。在实际施工过程中，预留的土方规格为长度和高度均≥1.5m，如果土方过小将无法给予掌子面稳定的支撑。在开挖土方的过程中，所有的步距必须小于75cm。相关施工企业需要注意以下两点：（1）如果施工现场的地质情况不稳定，可以适当改进台阶作业法。（2）参与土方开挖作业的所有设备，必须保证其能够稳定运转，如果出现异常情况必须及时停工并查找原因，及时更换或者维修设备。

（四）使用管棚进行支护

与常规的隧道施工存在不同，本文所分析的施工案例为浅埋隧道，具备更多的复杂性，因此对于支护技术的应用提出了更高的要求，换而言之，支护的质量会决定整个工程施工的质量。在分析相关行业领域的发展情况之后，不难看出，超前预支护作业方法已经形成专门的体系，在实际施工过程中，最常用的方法为管棚支护法，该方法的优势为操作便利、无需付出大量成本。由于管棚的直径通常偏大，而且管棚具备一定的刚度，在管棚两侧都设有支撑梁，因此管棚可以显著减少开挖造成变形问题产生的概率，因此施工人员在实际施工过程中，不仅要保证管棚具备良好的刚度，还需要提升支撑梁的实际刚度[3]。

（五）运用双侧壁导坑施工法

该施工方法的主要流程如下：（1）两侧导坑上方的施工流程，即超前小导管的注浆、土方开挖、完成厚度约为5-6cm的初喷工序、完成格栅钢架的搭设、挂网、复喷、下一道工序的循环。（2）针对两侧的下方进行施工，即土方开挖、完成厚度约为5-6cm的初喷工序、完成格栅钢架的搭设、挂网、复喷、下一道工序的循环。（3）针对施工中间偏上的位置进行施工，即超前小导管的注浆、土方开挖、完成厚度约为5-6cm的初喷工序、完成格栅钢架的搭设、挂网、复喷、下一道工序的循环。

结论：综上所述，在我国城市地区开展轨道交通工程相关施工活动，需要考虑到城市地区的地质地貌复杂程度，然后合理应用浅埋暗挖这一先进的机械化技术完成施工，为我国人民群众建设高质量的轨道交通工程，促进城市地区的经济发展。

参考文献：

[1]杨秀敏,张顶立,房倩.北京地铁车站浅埋暗挖法建造技术发展综述[J].铁道标准设计,2022,66(04):1-5+20.

[2]朱辉.某地铁出入口浅埋暗挖通道在复杂环境下的施工技术研究[J].价值工程,2023,42(29):67-69.

[3]张伟.城市轨道交通建设中的浅埋暗挖机械化施工技术[J].设备管理与维修,2020,(14):159-161.