淺埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

張騰蛟

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司， 四川 成都 610200）

0 引言

淺埋暗挖法是依據(jù)新奧法（New Austrian Tunnelling Method）的基本原理，在施工中采用多種輔助施工措施加固圍巖，充分調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力，隧道開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效地抑制圍巖過(guò)大變形的一種綜合配套施工技術(shù)。在實(shí)際施工期間，由于各種因素的影響，會(huì)誘發(fā)施工所處地段的地表出現(xiàn)塌陷事故，事故的發(fā)生除了會(huì)影響施工進(jìn)度以外，還有可能造成人員傷亡，所以應(yīng)當(dāng)采取針對(duì)性加固措施，切實(shí)保障好施工區(qū)域的穩(wěn)定性。

1 成因分析

1、勘測(cè)結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性

勘測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，是施工期間導(dǎo)致地表塌陷事故發(fā)生的主要原因之一。對(duì)淺埋暗挖隧道工程而言，所需要勘測(cè)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而開(kāi)展全面勘測(cè)工作所需要大量的時(shí)間，會(huì)對(duì)后期施工進(jìn)度造成影響，所以在實(shí)際開(kāi)展勘測(cè)作業(yè)的過(guò)程中，工作人員可能會(huì)對(duì)部分未勘測(cè)地段的地質(zhì)信息進(jìn)行預(yù)判，而根據(jù)預(yù)判結(jié)果設(shè)計(jì)出來(lái)的施工方案，在實(shí)施的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致加固效果受到影響，進(jìn)而致使隧道的表層出現(xiàn)塌陷事故[1]。

2、加固措施不到位

加固措施不到位，是提高地表塌陷事故發(fā)生概率的主要因素。施工人員在采取加固措施的過(guò)程中，沒(méi)有根據(jù)地段的特性，，或者考慮到季節(jié)上的差異，而采取統(tǒng)一的加固措施，會(huì)提高施工地表塌陷事故發(fā)生的概率。就加固措施而言，誘發(fā)地表塌陷的原因有兩個(gè)：其一，是所澆筑混凝土的厚度過(guò)大，或者支護(hù)設(shè)施擺設(shè)的位置不合理，由于隧道內(nèi)壁的受力不均，進(jìn)而導(dǎo)致塌陷事故發(fā)生；其二，則是由于施工人員缺乏對(duì)季節(jié)性的認(rèn)識(shí)，在雨季沒(méi)有搭建相應(yīng)的截排水設(shè)施，導(dǎo)致雨水流入施工區(qū)域土體的縫隙當(dāng)中，隨著施工區(qū)域的土體松動(dòng)，造成地表塌陷事故的發(fā)生。

2 地表塌陷控制措施

采取有效的控制措施，才能夠切實(shí)降低地表塌陷對(duì)隧道施工的影響，對(duì)于施工團(tuán)隊(duì)而言，要重視對(duì)細(xì)節(jié)的把控，有效降低施工期間地表塌陷事故發(fā)生的可能性。

2.1 完善截排水工程建設(shè)

淺埋暗挖隧道施工工程工期一般較長(zhǎng)，而工程現(xiàn)場(chǎng)本身的地勢(shì)較低，在雨季來(lái)臨的時(shí)候，容易造成積水，而對(duì)大面積積水的清除作業(yè)無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)完成，會(huì)誘發(fā)地表塌陷事故。所以，需要從預(yù)防措施入手，通過(guò)完善截排水工程建設(shè)，保障地表水可以通過(guò)截排水系統(tǒng)被排出[2]。

在完善截排水工程建設(shè)期間，首先需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的勘測(cè)作業(yè)，從地質(zhì)環(huán)境、降水趨勢(shì)等方面，匯總信息，對(duì)施工區(qū)域地表水的分布情況進(jìn)行預(yù)判。在勘測(cè)作業(yè)開(kāi)展的過(guò)程中，施工人員要有效利用仿真模擬軟件，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行模擬化分析。和人工勘測(cè)結(jié)果相比，軟件分析得出的結(jié)果更為準(zhǔn)確。然后，施工人員要圍繞預(yù)判的結(jié)果，搭建相應(yīng)的截排水工程，在低洼處搭建水渠和排水坡，確保地表水流經(jīng)低洼處的時(shí)候可以被排出。此外，為了保障截排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，施工人員要定期檢查系統(tǒng)運(yùn)行的情況，定期對(duì)排水渠進(jìn)行清潔作業(yè)。

2.2 超前支護(hù)

設(shè)置超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，同樣是降低淺埋暗挖隧道施工期間地表塌陷的蛀牙措施之一，該措施也是目前常用的預(yù)防措施之一，可以實(shí)現(xiàn)良好的預(yù)防效果。

對(duì)于淺埋暗挖隧道施工工程而言，超前支護(hù)可以確保施工區(qū)域的土體保持在一個(gè)極高的強(qiáng)度，施工人員先要在挖掘出臺(tái)階輪廓線，并在預(yù)留核心土之后，開(kāi)始挖掘凹槽。在挖成之后，施工人員要將混凝土澆筑至施工區(qū)域。為了切實(shí)提高超前支護(hù)的質(zhì)量，一方面需要注意挖掘作業(yè)期間，對(duì)臺(tái)階高度的把控，施工人員要借助電子儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臺(tái)階的高度，確保所挖凹槽的高度一致。另外一個(gè)方面，施工人員要精準(zhǔn)把控所澆筑混凝土的厚度，如果厚度過(guò)大，會(huì)對(duì)隧道造成負(fù)擔(dān)，容易誘發(fā)地表塌陷事故的發(fā)生，而厚度過(guò)小的話，可能導(dǎo)致施工區(qū)域的土體無(wú)法達(dá)到一個(gè)良好的加固效果。對(duì)施工人員而言，在澆筑完工后，要確定所澆筑混凝土的高度是否在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。在挖掘作業(yè)期間，為了保障隧道具有一個(gè)更好的加固效果，需要架設(shè)格柵鋼架，并將格柵的尾部和小導(dǎo)管的尾部焊接起來(lái)。而為了切實(shí)提高格柵鋼架的加固效果，施工人員要把控好兩個(gè)格柵之間的間距，確保兩個(gè)格柵之間位置的誤差在0.5cm 以內(nèi)[3]。

2.3 優(yōu)化下臺(tái)階開(kāi)挖施工方案的確定

下臺(tái)階開(kāi)挖施工方案的選擇，同樣誘導(dǎo)地表塌陷事故發(fā)生的因素之一，能夠根據(jù)施工區(qū)域的不同，制定合適的施工方案，能夠有效降低地表塌陷事故發(fā)生的概率。

在實(shí)際施工的過(guò)程中，需要對(duì)施工區(qū)域地表的環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)工作，如部分工程會(huì)經(jīng)過(guò)民房地段，針對(duì)該地段的施工方案，應(yīng)當(dāng)充分考慮隧道上地表的承載力，除了土層以外，還包括房屋的重量。所以在正式施工中，要預(yù)先進(jìn)行支護(hù)，施工人員要在施工區(qū)域設(shè)置梅花形的錨桿，并借助格柵鋼架對(duì)施工區(qū)域周圍的土體進(jìn)行加固。而在對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行注漿作業(yè)的過(guò)程中，同樣要對(duì)注漿的方式進(jìn)行優(yōu)化，如果在施工隧道的垂直方向當(dāng)中存在障礙物的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)選擇鉆斜注漿的方式來(lái)對(duì)隧道表面的土體進(jìn)行加固。此外，在澆筑混凝土的配比上，也要根據(jù)淺埋暗挖隧道工程的實(shí)際特征，適當(dāng)調(diào)整混凝土中各個(gè)原料的占比，確保隧道的強(qiáng)度得到保障。

對(duì)下臺(tái)階開(kāi)挖施工方案的優(yōu)化，可以最大限度的提升隧道工程的加固效果，切實(shí)降低地表塌陷事故發(fā)生的概率。不僅如此，通過(guò)優(yōu)化施工方案，還可以提高淺埋暗挖隧道工程的施工效率。

2.4 合理把控澆筑混凝土的量

淺埋暗挖隧道施工期間，通過(guò)向隧道內(nèi)壁澆筑混凝土起到固定效果是主要的加固措施之一。為了實(shí)現(xiàn)更好的加固效果，需要進(jìn)一步合理控制所澆筑混凝土的量。一方面，要重視棧橋運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量，施工人員要關(guān)注所運(yùn)輸混凝土是否發(fā)生形變，以及混凝土中是否存在有較大的雜質(zhì)。另外一個(gè)方面，施工人員要嚴(yán)格按照前期設(shè)計(jì)的澆筑厚度進(jìn)行澆筑作業(yè)，需要切實(shí)把控好混凝土的厚度。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)淺埋暗挖隧道工程的特征，采取具有針對(duì)性的加固措施，才能切實(shí)有效的降低地表塌陷事故發(fā)生的概率。對(duì)于施工人員來(lái)說(shuō)，從實(shí)地勘測(cè)工作開(kāi)始，就要重視對(duì)勘測(cè)工作質(zhì)量的把控，出于對(duì)勘測(cè)效果的考慮，要借助現(xiàn)代化地質(zhì)設(shè)備對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)，而在支護(hù)作業(yè)中，要深入分析施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，根據(jù)受力分析結(jié)果，嚴(yán)格把控支護(hù)設(shè)施之間的間距，確保支護(hù)設(shè)施所設(shè)置的位置準(zhǔn)確，且受力均勻。而在澆筑混凝土的時(shí)候，要注意監(jiān)測(cè)所澆筑混凈土的厚度和施工方案一致，在施工結(jié)束后要進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)量工作，并記錄測(cè)量結(jié)果。