隧道工程淺埋暗挖法施工要點(diǎn)及發(fā)展方向

王 磊

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

0 引言

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也逐漸加劇。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，一個(gè)國(guó)家只有提高自己的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，才能擁有強(qiáng)大的國(guó)際地位和有力的話語(yǔ)權(quán)。為此我國(guó)在社會(huì)主義新時(shí)代下，提出了“一帶一路”的發(fā)展戰(zhàn)略。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提主要體現(xiàn)在外界的交流與聯(lián)系，因此首要任務(wù)就是大力發(fā)展交通運(yùn)輸，而隧道工程的發(fā)展在交通運(yùn)輸中起到?jīng)Q定性作用，是整個(gè)交通運(yùn)輸發(fā)展的首要前提和重點(diǎn)內(nèi)容。在這一前提下，使得隧道工程技術(shù)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，成為隧道建設(shè)中的主要目的和發(fā)展方向，因此施工項(xiàng)目中淺埋暗挖技術(shù)的開(kāi)發(fā)是現(xiàn)階段的發(fā)展重點(diǎn)。

1 社會(huì)主義新時(shí)代下的隧道工程

交通的發(fā)展是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要前提，十九大指出我國(guó)進(jìn)入社會(huì)主義發(fā)展的新時(shí)代，大力發(fā)展交通運(yùn)輸行業(yè)也是實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”的重要途徑。隧道工程作為交通運(yùn)輸行業(yè)的重要組成部分，有著不可代替的地位和作用。隧道工程目前在我國(guó)根據(jù)其地理位置主要?jiǎng)澐譃樯綆X隧道工程、水下隧道工程和城市隧道工程。每種隧道工程根據(jù)其遇到的工程實(shí)際情況，有著截然不同的工程建設(shè)手段和技術(shù)。山嶺隧道工程主要是滿足于鐵路運(yùn)輸，水下工程滿足于河道及沿海城市運(yùn)輸要求，而城市隧道工程最主要是指地鐵的建設(shè)，其主要目的是為解決因城市發(fā)展而帶來(lái)的交通堵塞問(wèn)題。這三種隧道工程，根據(jù)我國(guó)建設(shè)和發(fā)展的實(shí)際情況看，山嶺隧道工程和城市隧道工程建設(shè)項(xiàng)目最多，也是各個(gè)科研單位及高校研究的重點(diǎn)。隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加快，城市得到了極大的發(fā)展，城市人口增長(zhǎng)，不僅帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)，同時(shí)還帶來(lái)了交通的擁堵。面對(duì)這個(gè)突出的城市發(fā)展問(wèn)題，城市的規(guī)劃者發(fā)現(xiàn)了解決這類問(wèn)題的最優(yōu)手段——修建地鐵工程，因此地鐵工程一時(shí)間成為城市規(guī)模的標(biāo)志。相比地面上的交通，隧道工程有著不限天氣，不限氣候，交通運(yùn)輸方便快捷等優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)城市進(jìn)一步的發(fā)展貢獻(xiàn)的力量不可替代。目前隧道工程專業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一門多技術(shù)融合、多學(xué)科滲透的綜合專業(yè)，在我國(guó)有著良好的發(fā)展前景。

2 隧道工程的弊端和主要特征

隧道工程相對(duì)于普通的路面工程而言，施工難度、技術(shù)需求、環(huán)境狀況和危險(xiǎn)系數(shù)等問(wèn)題都相對(duì)較高。因此隧道工程的特征比較突出，工程施工中的問(wèn)題也頗為嚴(yán)峻。下面具體說(shuō)明隧道施工中的主要方面：

1)隧道工程由于其施工地點(diǎn)位于地下，因此影響工程施工的質(zhì)量主要來(lái)源于工程地質(zhì)和工程水文。所以在項(xiàng)目工程施工準(zhǔn)備階段要對(duì)工程地質(zhì)及水文進(jìn)行精確的勘測(cè)，掌握真實(shí)可靠的原始數(shù)據(jù)。由于勘測(cè)工作不到位導(dǎo)致的工程進(jìn)度延后的例子在隧洞工程建設(shè)歷史上有很多，比如在建設(shè)圣哥達(dá)隧道工程時(shí)，隧道穿越阿爾卑斯山脈建設(shè)，在建設(shè)初期的準(zhǔn)備階段，工程師們沒(méi)有對(duì)該地區(qū)的工程地質(zhì)情況進(jìn)行很好的勘測(cè)，忽略了山脈中高溫和涌水的影響，導(dǎo)致工程建設(shè)施工受阻，最終結(jié)果是使隧道工程項(xiàng)目延期兩年多才完成建設(shè)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從這個(gè)例子可以看到工程的地質(zhì)勘測(cè)的重要性，隧道工程的工程地質(zhì)勘測(cè)主要包括隧道工程所在區(qū)域的巖層性質(zhì)、巖層強(qiáng)度分析、地下水位情況和地下溫度情況等數(shù)據(jù)，通過(guò)這些精確的勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從分析的結(jié)果中選擇合適于該工程的施工方法、施工措施和施工管理手段，并由此進(jìn)行施工機(jī)械的選擇和進(jìn)行工程概預(yù)算分析。

2)由于隧道工程的建設(shè)形狀是一個(gè)扁平的圓洞，相比地面上的工程建設(shè)而言，其建設(shè)過(guò)程中只有進(jìn)口和出口兩個(gè)工作通道，建設(shè)過(guò)程中的運(yùn)輸不是十分方便，這些因素導(dǎo)致了隧道工程建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，工程進(jìn)展緩慢的問(wèn)題，近幾年在城市隧道工程建設(shè)過(guò)程中盾構(gòu)機(jī)的使用將這類問(wèn)題進(jìn)行了有效的解決。

3)隧道工程的施工條件差，隧道工程施工特點(diǎn)是整體位于地下并且隨著施工過(guò)程，施工條件會(huì)進(jìn)一步惡化，必須加設(shè)照明和人工通風(fēng)系統(tǒng)，保證施工人員的生命健康。隧道工程一旦建設(shè)完畢就難以修改，因此在建設(shè)初期的規(guī)劃階段需要重視。

隧道工程的建設(shè)優(yōu)勢(shì)同時(shí)也很明顯，例如施工可以不受或少受晝夜更替、季節(jié)變換、氣候變化等自然條件改變的影響，可以整日終年、穩(wěn)定地安排施工等，因此加強(qiáng)工程技術(shù)的發(fā)展，有針對(duì)性的對(duì)各種環(huán)境進(jìn)行施工，減少施工所帶來(lái)的不利影響。為此加強(qiáng)對(duì)淺埋暗挖工程施工技術(shù)的深入探究，對(duì)隧道工程施工技術(shù)的進(jìn)步有重大意義。

3 隧道工程施工的淺埋暗挖的基本原理及施工方法

3.1 淺埋暗挖施工的基本原理

在城鎮(zhèn)的軟弱巖體層中，通過(guò)在距離地表較近的地下進(jìn)行地下洞穴暗挖施工，由于城鎮(zhèn)的軟弱巖層中大部分屬于淺埋條件，因此這種方法叫做隧道工程的淺埋暗挖法。應(yīng)用淺埋暗挖的方法首先要對(duì)城鎮(zhèn)地質(zhì)條件進(jìn)行改善，重點(diǎn)在于減少城鎮(zhèn)的地表沉降量，通過(guò)錨固和噴射混凝土進(jìn)行圍巖支護(hù)，有效的進(jìn)行地下空間的約束。淺埋暗挖法的出現(xiàn)為針對(duì)埋置深度較淺、松散不穩(wěn)定的上層和軟弱破碎巖層施工提供了技術(shù)支持。

由于淺埋暗挖法造價(jià)低、拆遷少、靈活多變，且無(wú)須太多專用設(shè)備及不干擾地面交通和周圍環(huán)境等特點(diǎn)，令其在全國(guó)類似地層和各種地下工程中得到廣泛應(yīng)用，如圖1所示。

3.2 淺埋暗挖的施工方法

在施工過(guò)程中，淺埋暗挖法基本遵循“新奧法”的施工理念，通過(guò)改造地質(zhì)作為前期把控地表下沉的關(guān)鍵。在施工作業(yè)時(shí)，不能出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，必須及時(shí)清理疏干含水的地表層。如果帶水施工，則開(kāi)挖面不能夠達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，可能極大引起塌方等危險(xiǎn)事故的發(fā)生。因此，細(xì)砂地質(zhì)、軟土和淤泥面積較大的地層，不可選用淺埋暗挖的技術(shù)工藝進(jìn)行施工作業(yè)。 所以淺埋暗挖的施工方法對(duì)地質(zhì)具有一定的要求。

根據(jù)地質(zhì)水文環(huán)境、開(kāi)挖斷面的大小，淺埋暗挖法分為：全斷面法、臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法和交叉中隔壁法、中洞法、側(cè)洞法、洞樁法等工法。采用淺埋暗挖法施工時(shí)，常見(jiàn)的典型施工方法是正臺(tái)階法以及適用于特殊地層條件的其他施工方法，如：全斷面法、側(cè)壁導(dǎo)坑超前正臺(tái)階法等。當(dāng)?shù)貙訔l件差、斷面特別大時(shí)，一般采用中洞法、側(cè)洞法、柱洞法及洞樁法等進(jìn)行施工。使用全斷面開(kāi)挖法施工，對(duì)地質(zhì)條件要求嚴(yán)格，圍巖必須有足夠的自穩(wěn)能力。并且在施工過(guò)程中應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)。

4 淺埋暗挖的發(fā)展方向

在采取淺埋暗挖法作業(yè)初期，施工方案還屬于摸索階段，環(huán)境較差(灰塵、濕度較大，夏季溫度高)，安全風(fēng)險(xiǎn)高(有涌水、坍塌等安全隱患)，給人的印象是一種臟亂差和充滿風(fēng)險(xiǎn)的施工。但是隨著安全管理和職業(yè)健康管理的逐步完善，作業(yè)環(huán)境有了大幅改善，事故率大大降低。目前，淺埋暗挖法仍然廣泛在隧道施工中采用。它有著盾構(gòu)法無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)：既可以在覆土很淺(1 m～2 m)的地下施工，并且在短距離內(nèi)靈活變化斷面，也可以施工大坡率、小半徑的隧道，還可以在很小的施工區(qū)域內(nèi)完成施工任務(wù)，并且實(shí)現(xiàn)更加靈活的施工技術(shù)，廣泛應(yīng)用各個(gè)地下施工中。

5 結(jié)語(yǔ)

淺埋暗挖的技術(shù)發(fā)展對(duì)城市化建設(shè)和道路施工建設(shè)有非常大的發(fā)展空間，為我國(guó)的“一帶一路”建設(shè)和我國(guó)的城市化建設(shè)方針提供有利的技術(shù)支持，相信經(jīng)過(guò)技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)，淺埋暗挖技術(shù)必將更趨完善，并得到更大的成果，為我國(guó)現(xiàn)代化社會(huì)的建設(shè)出一份微薄之力。

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