淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降分析

譚玉琪

（中國土木集團(tuán)尼日利亞有限公司，北京100000）

1 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的逐漸提升，社會對交通運輸?shù)男枨笤絹碓礁?，鐵路和公路作為我國交通運輸?shù)闹匾M成部分，對于人們的出行以及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。提高鐵路行業(yè)的運輸能力能夠進(jìn)一步推動經(jīng)濟(jì)的增長，便利人們的出行。本文主要針對淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降進(jìn)行深入的研究。

2 淺埋鐵路隧道下穿高速公路沉降控制施工要點

2.1 盾構(gòu)施工

淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工工程沉降現(xiàn)象的發(fā)生嚴(yán)重影響鐵路運行質(zhì)量以及鐵路運行的安全性，不利于鐵路系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定建設(shè)[1]。因此，需要加強(qiáng)對淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降原因的分析，明確影響鐵路隧道下穿高速公路施工沉降現(xiàn)象發(fā)生的主要的問題和來源，并采取針對性的措施進(jìn)行解決，保證鐵路施工的科學(xué)性和合理性，提高鐵路施工的質(zhì)量和效率。存在明顯的地質(zhì)濕陷性是導(dǎo)致淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降的主要原因之一。根據(jù)相關(guān)研究可知，在地鐵盾構(gòu)施工過程中，施工條件和地質(zhì)特性直接影響地表沉降量和沉降速率，改變降水地層原始應(yīng)力的狀態(tài)。管片環(huán)變形、盾構(gòu)機(jī)擾動以及盾尾空隙充填不足都會引起路基的變形與沉降。首先，在盾構(gòu)隧道施工過程中，通常需要應(yīng)用排水和降水相關(guān)的施工技術(shù)，在隧道正常掘進(jìn)期間也會經(jīng)常性地進(jìn)行排水和堵水，這樣會使地層中原有的水位發(fā)生改變，轉(zhuǎn)變成漏斗狀，曲面的水位會增加含水地層中的應(yīng)力，產(chǎn)生固結(jié)沉降。在原來處于穩(wěn)定狀態(tài)的地層環(huán)境中進(jìn)行隧道開挖時，也會對周圍的土體產(chǎn)生擾動。在盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)開始之后，開挖面土體的擠壓、松動以及坍塌會改變地層的原始應(yīng)力狀態(tài)，破壞土體極限平衡狀態(tài)而引起地表的隆起或者下降。其次，隧道襯砌脫出盾尾之后，在壓力的作用之下會擠壓管片之間的縫隙及防水層，也會使得管片環(huán)發(fā)生輕微的變形，使管片環(huán)更加趨向于橢圓環(huán)而引起地表的少量沉降。另外，盾構(gòu)掘進(jìn)或者開挖都會不同程度地對周圍的土層產(chǎn)生擠壓和干擾。在盾構(gòu)掘進(jìn)的過程中，當(dāng)遇到彎道或者需要進(jìn)行垂直糾偏以及水平糾偏時，會使周圍的土體受到擾動擠壓，從而引發(fā)地表變形問題，地表變形的大小、程度與隧道的埋深和地層的土質(zhì)密切相關(guān)。此外，還必須要及時充填盾尾的建筑空隙，尤其在不穩(wěn)定地層施工時必須要注意盾尾建筑空隙的充盈度、壓漿材料的充填量以及自身的性能對地表沉降速度以及地表沉降量造成的影響。

2.2 鐵路隧道開挖面積

從工程項目建設(shè)實際施工情況來看，土體本身的強(qiáng)度以及構(gòu)成隧道的巖體強(qiáng)度有一定的限制，在達(dá)到上部結(jié)構(gòu)支撐力的某種程度之后，難以進(jìn)一步提升。比如，在進(jìn)行黃土地帶施工的過程中，一旦隧道的跨度超過8m以上，便難以保證上部結(jié)構(gòu)的自穩(wěn)定，而且隧道上部高速公路也會產(chǎn)生地表壓力，降低了土體維持自穩(wěn)的臨界值，嚴(yán)重影響工程項目建設(shè)的順利穩(wěn)定開展，提高了工程項目建設(shè)對防沉降技術(shù)的要求[2]。

2.3 施工開挖面積

為了能夠合理地控制整體的施工寬度以及施工項目進(jìn)程，需要將隧道施工的邊角參數(shù)控制在11m之內(nèi)。在進(jìn)行整體寬度控制時，一般將斷面層的面積設(shè)定在90m2以內(nèi)，深度在整體施工時需要控制在20m以內(nèi)。同時，工程項目建設(shè)人員需要注意隧道的寬窄度不同對于隧道穩(wěn)定性維持的要求也不相同，必須要保證覆蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如果覆蓋結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，將會直接引起施工層面體系結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。

2.4 施工土層厚度

在實際施工過程中，如果施工深度掩埋相對比較淺，也容易出現(xiàn)沉降的問題。一般來說，隧道施工土層的厚度要控制在1m的范圍之內(nèi)，需要結(jié)合隧道施工體系，顯著提升整體的施工質(zhì)量，避免隧道整體承載能力的下降，保證隧道的通行效率和通行質(zhì)量。

3 淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降的治理措施

3.1 加強(qiáng)施工前期的沉降預(yù)防控制工作

在施工之前，工程項目建設(shè)人員需要對施工環(huán)境以及施工地質(zhì)條件進(jìn)行詳盡科學(xué)的探測，加大地質(zhì)勘測的力度，為施工計劃的制訂提供充足的數(shù)據(jù)支持，從而使得施工單位能夠詳細(xì)了解工程項目建設(shè)區(qū)域的土壤巖性、地質(zhì)情況、地下水的分布情況以及高速公路路基的狀態(tài)等參數(shù)，從而明確施工過程中需要注意的問題以及施工的重點和難點?？茖W(xué)制訂控制方法，為后續(xù)淺埋鐵路隧道施工沉降的防治奠定堅實的基礎(chǔ)。在施工前期，工程項目建設(shè)人員還需要著重對公路交叉以及隧道交叉的位置進(jìn)行勘察，勘察的內(nèi)容主要包括公路路基的穩(wěn)定性、路面不均勻沉降現(xiàn)象等，為施工過程中沉降監(jiān)控工作以及施工計劃的擬定提供充足的數(shù)據(jù)參考。然后，工程項目建設(shè)人員還需要明確高速公路本身的性質(zhì)以及車輛的運行對淺埋鐵路隧道施工地質(zhì)環(huán)境造成的影響和破壞。

3.2 做好施工地點的地下水處置

結(jié)合隧道施工地點的地下水對周圍土質(zhì)所產(chǎn)生的不良影響，需要做好地下水的處理工作。隧道施工環(huán)境中的地下水會降低土壤的承載能力，提高工程項目的施工難度。因此，必須要建立足夠的支護(hù)措施，保證地下水能夠順利流出，減少施工場地的土質(zhì)含水量，保持施工場地的干燥，避免圍巖被地下水浸泡而發(fā)生氧化和軟化問題，提高圍巖的穩(wěn)固性和安全性。

3.3 做好施工細(xì)節(jié)的控制

淺埋鐵路隧道下穿高速公路工程項目持續(xù)時間較長，工程體量較大，涉及的材料、設(shè)備、人員較多，所以，在實際施工過程中，難免會受到各種各樣因素影響而出現(xiàn)施工質(zhì)量問題。因此，在施工過程中，必須要加強(qiáng)對施工細(xì)節(jié)的控制，明確施工過程中可能存在的影響因素，并采取針對性的措施進(jìn)行解決。在施工細(xì)節(jié)方面，需要對整體施工進(jìn)行過程性的控制，注重施工設(shè)備以及施工工藝的應(yīng)用，提升整體施工質(zhì)量和施工效率。在隧道開挖的過程中，需要結(jié)合隧道施工的特點，分析不同的開挖方式的優(yōu)勢以及不足，選擇針對性的施工方案以及施工技術(shù)。在工程項目建設(shè)期間，為了顯著提高巖層的穩(wěn)定性，需要采取循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行隧道的開挖，保證初期支護(hù)的效果，確定淺埋的路線，防止工程施工過程中出現(xiàn)沉降問題。在進(jìn)行淺埋隧道下穿高速公路施工沉降的過程中，為了保證隧道基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和安全性，往往采取短臺階人工開挖的方式，并在開挖過程中做好前期的支護(hù)工作，避免在工程施工過程中出現(xiàn)沉降問題。在需要進(jìn)行爆破時，盡可能壓縮爆破規(guī)模，采取振動小以及藥量小的方式進(jìn)行爆破，有效減少在爆破過程中對隧道產(chǎn)生的沖擊力，保證隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降問題的存在嚴(yán)重影響高速公路以及鐵路系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和運行的安全性，因此，需要加強(qiáng)對沉降問題的探究，明確引起沉降問題的主要原因，并采取針對性的措施進(jìn)行解決，保證工程項目建設(shè)最終質(zhì)量和效果，促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。