淺埋暗挖隧道施工引起地表塌陷及控制對策

李國強

（樂山公路橋梁工程有限公司，四川 樂山 614000）

0 引言

由于淺埋暗挖隧道施工技術具備施工簡便、經濟性高的特點，在現(xiàn)階段的公路隧道工程中得到了廣泛應用，但因為其在施工過程中會受地質條件、施工環(huán)境等多種因素的影響，導致地表塌陷的問題頻頻發(fā)生，嚴重影響到公路隧道工程的施工質量，損害施工單位的經濟效益。為此，加強對淺埋暗挖隧道施工地表塌陷問題的原因分析，采取相應的控制對策是至關重要的，這對保障公路隧道工程的質量安全有著重要的意義。

1 淺埋暗挖法概述

由于淺埋暗挖法具備經濟性高、施工簡便靈活等優(yōu)勢，其在公路隧道施工中得到了廣泛應用。淺埋暗挖法主要是通過人工施工，雖然其機械化程度較低，但靈活性較高、且適應性極強，在地質條件較差的環(huán)境中也能適用。在隧道工程的施工過程中土體很容易被擾動，使用淺埋暗挖法非常容易造成地表塌陷事故，而許多公路隧道工程都會經過繁華地區(qū)和高層建筑，使用這種方法時，必須嚴格控制地表沉降，以保證現(xiàn)有建筑物和管道設施的安全。淺埋暗挖法廣泛應用于隧道施工中，但對淺埋暗挖隧道施工引發(fā)的地表塌陷控制對策的研究尚不完善，時常發(fā)生地表塌陷和建筑物開裂等事故，嚴重的話還會出現(xiàn)塌方事故，造成人員傷亡。所以必須對淺埋暗挖隧道施工引起地表塌陷的原因和控制對策進行詳細探究，采取相應的措施來控制地表塌陷問題，降低其對周邊環(huán)境的不利影響，保證隧道工程的質量安全。

2 淺埋暗挖隧道施工引起地表塌陷的主要原因

2.1 隧道施工力學條件的變化

在公路隧道工程進行施工時，工程監(jiān)理人員需要重點關注淺埋暗挖法在施工過程中的應用，尤其是淺埋暗挖法是隧道施工中技術難度較大的施工方法，由于使用淺埋暗挖法會產生較多的變量因素，所以在隧道地層施工完成之后，必須嚴格監(jiān)控施工支護設備，若沒有支護設備，將會嚴重影響到隧道圍巖的穩(wěn)定性，如果覆蓋在隧道上的底層較薄，將會改變隧道的力學條件，對隧道周邊的土體結構以及隧道結構造成破壞，從而導致隧道工程出現(xiàn)地表坍塌的情況。

2.2 隧道施工壓力過大

在進行公路隧道施工時，通過相應的計算可知，隧道的施工壓力并不是不會變化的，施工壓力會隨著施工進程而發(fā)生變化，從而形成“形成、破壞、恢復”的循環(huán)，不斷加大隧道施工的高度和寬度，在隧道的施工壓力達到了某一定值的情況下，對隧道進行開挖，將會嚴重影響到隧道土體的質量，并通過施工壓力沖擊到地標，進而導致隧道施工中出現(xiàn)地表坍塌問題。

2.3 深孔注漿加固程度不夠

公路隧道在進行施工時，如果隧道內的深孔注漿范圍太小、或泥漿擴散后出現(xiàn)無法止水的問題，這將不利于對隧道工程進行加固。在對隧道洞內的深孔進行注漿加固時，沒有對整個加固程度和止水加固的目標參數(shù)設置一定的標準試驗，例如對超前導管進行注漿時，沒有及時調整標準，導致無法達到預期的灌漿效果，進而無法實現(xiàn)涌水涌砂的現(xiàn)象；再加上沒有無法及時分析地下水的壓力，導致壓力拱被破壞進而造成地表坍塌的問題；引發(fā)地表塌陷問題的主要原因是，隧道洞內的深孔注漿加固程度沒有達到規(guī)定標準，而這也是引起淺埋暗挖隧道施工中發(fā)生地表塌陷問題的主要原因。

2.4 缺乏對地層沉降的有效監(jiān)測

隧道開挖前期的預報信息缺乏準確性，或者預報工作不到位，都會導致隧道施工人員無法在工程監(jiān)測過程中采取及時有效的對策，來防控淺埋暗挖隧道施工造成的地表塌陷事故。在淺埋暗挖隧道施工中，缺乏對地層沉降的準確監(jiān)測，也是導致地表出現(xiàn)塌陷的重要原因。地表塌陷會造成地面變形，不利于地面工程的正常施工，這種塌陷主要是由于地面沉降試驗無法檢測到下部地層，而且施工單位沒有在塌陷事故出現(xiàn)之前發(fā)生對地層的真實活動情況進行有效檢測，這也是引起地表塌陷的原因之一。

3 淺埋暗挖隧道施工地表塌陷問題的控制對策

3.1 加強隧道工程地表水的科學截排

淺埋暗挖隧道施工非常容易引發(fā)地表坍塌事故，主要原因在于隧道工程一般都是在地勢較低的區(qū)域進行施工，例如地表區(qū)域和集水區(qū)等地勢條件較低的區(qū)域。假如隧道圍巖產生了縫隙，可能會使地面水、地表水的滲透速度加快，導致地表水迅速下滲至隧道工程中。如果在對公路隧道工程進行規(guī)劃設計時，能對科學隧道工程的地表水截排系統(tǒng)進行科學合理地規(guī)劃，結合隧道工程周邊的地勢來規(guī)劃排水坡或水渠等系統(tǒng)，引出地表水，有效控制地表水滲透，減小地表水對隧道施工安全的不利影響，提高淺埋暗挖施工法在隧道施工中的穩(wěn)定性。

3.2 加強隧道施工的超前支護、鋼架支撐

運用淺埋暗挖法對隧道工程進行開挖，主要是通過雙層的超前小導管來灌注水泥漿，利用水泥漿的高壓力來使被損傷的土體相互滲透、相互融合，從而生成一個系統(tǒng)的漿狀網絡。等漿狀網絡凝固后，便能對土體進行加固，有效地約束土體，提高土體周圍結構的穩(wěn)定性、提高土體強度。在設計鋼架支撐時，特別是在設置格柵的鋼架結構時，一般會使用核心土挖掘法來對隧道進行開挖，施工人員需要在隧道施工過程中選擇合適的超前支護結構，再選擇使用型號較小的挖掘機來挖掘輪廓線，預留核心土的部分，接著挖掘隧道的掏槽。在對臺階進行開挖時，必須嚴格控制隧道臺階的高度，如果臺階挖掘施工出現(xiàn)了問題，施工人員要及時進行修整。完成這一階段的施工作業(yè)后，接著進行封閉性噴砼作業(yè)，并對厚度進行合理控制，保證其符合安全施工標準。在對隧道掏槽完成挖掘施工后，需要對格柵的距離、角鋼與槽鋼的連接進行設置，確保開槽工程成為一個整體的系統(tǒng)。最后，對格柵和超前小導管的尾部進行焊接，以提高格柵鋼架結構的安全和穩(wěn)定性能，保障隧道工程的施工質量和施工安全。

3.3 加強隧道下臺階開挖管理

當隧道下臺階開挖施工進入到一定程度之后，需要重新選擇恰當?shù)耐诰蚍椒?，先對中槽進行挖掘，再對隧道兩側的跳槽進行挖掘，同時施工人員應在跳槽中設立一個留置平臺，以免發(fā)生掉拱的現(xiàn)象，加強對隧道工程的安全支護工作。如果隧道工程需要經過房屋建筑地帶，要先對地表進行注漿工作，一般會選用水泥或水玻璃液等材料；對施工點周圍的巖石進行加固，減少隧道地表發(fā)生塌陷的幾率，以免隧道施工對居民的居住環(huán)境造成不良影響。通常會選用垂直注漿法對隧道進行注漿時，在已經選定的位置對圍巖進行注漿，如果在注漿施工的垂直方向上有障礙物存在，則需要采用鉆斜注漿口的施工技術來對隧道進行注漿，確保注漿效果。

3.4 改善土體特性

在隧道工程的施工過程中，為了保證地表的穩(wěn)定性，需要采取一些措施來控制隧道施工引起的地表塌陷，比如改善土體特性，對土體進行加固處理，從而對土壤的塌陷進行穩(wěn)定。這種方法的主要優(yōu)點是在隧道挖掘的過程中會使隧道形成一個天然的拱形結構，從而對土體的特性進行改良，提高土體層的牢固性。另外，在改善土體的過程中，還可以通過注漿等施工技術來改善土體的結構?？梢愿鶕?jù)施工現(xiàn)場的具體情況來選擇合適的注漿方式與注漿材料，比如注入純水泥漿、化學漿液以及雙液漿等等。

3.5 加強地質測控預報工作

在淺埋暗挖隧道施工中，地質超前預報工作不到位或預報缺乏準確性都是常見的問題，如果沒有在施工前準確預測地表的結構與變化，那么很有可能在施工過程中引起地表的劇烈變化，造成地表塌陷。未能對地質條件進行準確把握，可能會造成深孔注漿的加固范圍達不到標準，出現(xiàn)死角，則漿液擴散之后也無法實現(xiàn)加固地層和止水的作用。因此，在進行淺埋暗挖隧道施工時，必須對隧道洞內以及地表的狀況進行實時監(jiān)測，重點關注地表環(huán)境及其圍巖的狀況?？s短檢測時間的間隔，增多檢測次數(shù)，對支護結構、地表變化、地層變形以及地質狀況等具體情況進行實時監(jiān)測，實時掌握相關的動態(tài)信息，并根據(jù)這些實時監(jiān)測的信息來對超前支護結構進行加固，這樣才能及時找出引起隧道施工地表塌陷的隱患問題并及時采取措施進行處理，盡可能地控制地表塌陷事故的發(fā)生。

4 結束語

綜上所述，淺埋暗挖法在隧道施工中是一項較為復雜的施工技術，在其施工過程中十分容易造成地表塌陷問題，本文重點分析了隧道施工地表塌陷的主要原因，并從截排地表水、超前支護、鋼架支撐、隧道下臺階管理、土體特性等角度出發(fā)，提出了解決隧道施工地表塌陷問題的措施，進一步保障隧道工程的施工質量和安全。