盾構(gòu)隧道與明挖基坑施工相互影響與處理措施解析

李 靖

（江西有色建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330000）

現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)發(fā)展的當(dāng)下，我國(guó)公路交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)日漸完善，公路交通呈現(xiàn)出四通八達(dá)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。公路隧道作為我國(guó)公路交通重要的建設(shè)內(nèi)容之一，公路隧道施工技術(shù)的成熟，展現(xiàn)著我國(guó)公路工程施工水平的進(jìn)步。盾構(gòu)技術(shù)手段在公路隧道建設(shè)當(dāng)中運(yùn)用較為成熟，并且已經(jīng)成為我國(guó)公路隧道最為常用的一種施工手段。

1 盾構(gòu)隧道與明挖基坑施工內(nèi)涵概述

1.1 盾構(gòu)隧道內(nèi)涵

盾構(gòu)隧道作為一種隧道施工手段，上世紀(jì)末融入到了我國(guó)隧道工程施工當(dāng)中。隨著盾構(gòu)技術(shù)日漸成熟，我國(guó)盾構(gòu)隧道施工技術(shù)從矩形隧道施工領(lǐng)域慢慢延伸到了任意截面隧道施工與多元化的盾構(gòu)施工開發(fā)應(yīng)用當(dāng)中。盾構(gòu)隧道施工法是一種機(jī)械化施工手段，通過(guò)暗挖施工的形式，將盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備在隧道施工面中推進(jìn)[1]。在實(shí)際開展盾構(gòu)隧道施工時(shí)，會(huì)利用盾構(gòu)外殼和管片來(lái)支撐隧道四周巖壁，以便于避免隧道施工過(guò)程中出現(xiàn)坍塌問(wèn)題。在掘進(jìn)開挖隧道時(shí)，通過(guò)切削裝置來(lái)對(duì)土體、山體掘進(jìn)，利用挖土機(jī)將山體、土體送出，利用千斤頂在后部進(jìn)行加壓，并且拼裝預(yù)制混凝土管片，從而實(shí)現(xiàn)隧道施工。盾構(gòu)隧道施工手段非常適合軟土地基、山體施工，對(duì)公路隧道施工帶來(lái)了強(qiáng)大技術(shù)手段。因?yàn)槎軜?gòu)隧道施工技術(shù)的機(jī)械化水平較強(qiáng)，不僅可以提升施工效率，而且還可以確保隧道工程科學(xué)完整性，解決了隧道施工當(dāng)中軟土、軟的施工難題。

1.2 明挖基坑施工內(nèi)涵

明挖基坑施工手段是基坑施工當(dāng)中最為常用的技術(shù)手段，適用于地形有利、地質(zhì)條件較好的隧道工程。在實(shí)際開展明挖基坑施工時(shí)，會(huì)先開展基坑挖掘或者塹壕,再開展邊墻后拱圈，并嚴(yán)格開展襯砌施工和防水施工，最后對(duì)洞頂進(jìn)行回填。在施工條件允許的情況下，若邊坡暫時(shí)穩(wěn)定便可以利用帶邊坡的基坑塹壕[2]。明挖基坑施工手段在開展施工時(shí)具備優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，針對(duì)優(yōu)勢(shì)來(lái)說(shuō)，其施工技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，施工便捷、安全，是隧道工程施工的首選。針對(duì)缺點(diǎn)來(lái)說(shuō)，明挖基坑施工手段對(duì)周圍影響相對(duì)較大，很容易對(duì)盾構(gòu)隧道工程造成安全質(zhì)量威脅。

2 盾構(gòu)隧道與明挖基坑施工相互影響

2.1 水位變動(dòng)影響隧道形變

在開展明挖基坑施工時(shí)，會(huì)對(duì)周圍水位造成影響，在周邊水位變動(dòng)之下，很容易改變隧道外壁受力狀態(tài)，在水位變化和受力狀態(tài)變化的作用下，會(huì)造成隧道形變。在實(shí)際開展施工是，可以通過(guò)增量法以及全量法，對(duì)明挖基坑施工導(dǎo)致的水位變化進(jìn)行分析，探尋出對(duì)盾構(gòu)隧道的形變影響。針對(duì)增量法分析時(shí)，應(yīng)該分析把控盾構(gòu)隧道周邊水域水位變化對(duì)隧道外壁造成的壓力，注重水位變化之后的造成的影響。針對(duì)全量法來(lái)說(shuō)，若已經(jīng)掌握了盾構(gòu)隧道周圍水分地質(zhì)情況、明確底層分布的基礎(chǔ)上，可以運(yùn)用全量法分析手段，對(duì)地下水位變動(dòng)對(duì)盾構(gòu)隧道造成諸多影響進(jìn)行科學(xué)分析預(yù)測(cè)[3]。例如，針對(duì)某公路隧道工程來(lái)說(shuō)，水位下降2m，對(duì)隧道外壁造成最大彎矩影響為71kN·m、最大軸力影響為610kN；水位下降4m，對(duì)隧道外壁造成最大彎矩影響為87kN·m、最大軸力影響為708kN。在明挖基坑施工時(shí)，因?yàn)樾枰獙?duì)深層次的挖掘施工進(jìn)行分析，必然造成水位變動(dòng)。那么在分析水位時(shí)，可以結(jié)合具體水位變化，通過(guò)滲流分析得出實(shí)際水位變動(dòng)結(jié)構(gòu)，并且明確不同水位對(duì)的隧道外壁最大影響。

2.2 側(cè)向土壓力影響隧道形變

明挖基坑施工過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致周邊圖層的側(cè)向位移，很容易對(duì)周邊盾構(gòu)隧道的外壁土層壓力帶來(lái)影響。針對(duì)此種問(wèn)題來(lái)說(shuō)，一般都是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的手段，對(duì)側(cè)向土壓力變化進(jìn)行分析，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量或者數(shù)值計(jì)算明確側(cè)向土壓力對(duì)盾構(gòu)隧道產(chǎn)生的影響。當(dāng)水位下降2m時(shí)，就應(yīng)該對(duì)不同側(cè)向土壓力狀態(tài)之下的隧道外部受力影響進(jìn)行計(jì)算。一般情況下，側(cè)向土壓力值對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)的彎矩值將會(huì)產(chǎn)生較大影響[4]。盾構(gòu)隧道外壁所收到的側(cè)向土壓力由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)，那么其彎矩值也會(huì)隨之增加，增加率高達(dá)143%。若隧道外壁的側(cè)方土壓力開始進(jìn)入到主動(dòng)狀態(tài)之后，其結(jié)構(gòu)彎矩力約為170kN·m，除去所受到的永久荷載分項(xiàng)系數(shù)影響，則相應(yīng)的彎矩值為126kN·m、彈性彎矩?cái)?shù)值為125kN·m，則會(huì)造成盾構(gòu)隧道管片出現(xiàn)崩裂問(wèn)題，直接影響盾構(gòu)隧道的安全效率和安全水平。

2.3 超載負(fù)荷影響隧道形變

明挖基坑施工時(shí)，因?yàn)橥馏w承載力變化，很容易導(dǎo)致隧道上方建筑物承載力出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象，這一部分的復(fù)合承載力會(huì)傳送到下方圖層，造成隧道外壁承載力受到一定程度影響。例如，某公路盾構(gòu)隧道附近上方為高層建筑，隨著時(shí)間推遲，超載負(fù)荷通過(guò)筏板傳遞到下方土層，受到筏板、樁基等作用的影響，導(dǎo)致整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重形變。所以在明挖基坑施工的過(guò)程中，也容易土體荷載能力帶來(lái)影響，從而盾構(gòu)隧道外部的側(cè)向土壓力釋放會(huì)對(duì)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)受力帶來(lái)直接影響。

3 盾構(gòu)隧道與明挖基坑施工相互影響的處理措施

3.1 嚴(yán)格做好地質(zhì)監(jiān)測(cè)與信息反饋

在實(shí)際開展明挖基坑施工的過(guò)程中，針對(duì)土體加固以及連續(xù)墻施工作業(yè)的過(guò)程中，因?yàn)闀?huì)對(duì)土體產(chǎn)生一定的影響，所以應(yīng)該考慮到盾構(gòu)隧道外壁形變位移等問(wèn)題。針對(duì)此種問(wèn)題來(lái)說(shuō)，必須要在明挖基坑施工開展之前，對(duì)施工情況、地質(zhì)情況、水文情況等各項(xiàng)內(nèi)容開展詳細(xì)分析，實(shí)施監(jiān)測(cè)隧道變形以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)受力情況。在開展明挖基坑施工時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照明挖基坑施工規(guī)范，嚴(yán)格對(duì)相關(guān)施工作業(yè)操作規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格把控。嚴(yán)格按照施工規(guī)則、施工規(guī)范，及時(shí)勘測(cè)盾構(gòu)隧道形變情況，最大程度上展現(xiàn)出明挖基坑施工的優(yōu)勢(shì)，將明挖基坑隧道的缺陷將至最低。

3.2 強(qiáng)化隧道養(yǎng)護(hù)、防治水平

明挖基坑施工最大的缺陷便是對(duì)周圍環(huán)境的影響相對(duì)較大，即使將明挖基坑施工缺陷降至最小，但是對(duì)周圍環(huán)境仍然存在一定程度的影響。那么為了確保盾構(gòu)隧道的實(shí)際安全和應(yīng)用質(zhì)量，除了優(yōu)化明挖基坑施工水平之外，還應(yīng)該關(guān)注盾構(gòu)隧道形變產(chǎn)生危害之后的影響。我國(guó)對(duì)于盾構(gòu)形變后產(chǎn)生的影響關(guān)注度相對(duì)較低，相關(guān)研究報(bào)告也相對(duì)較少[5]。那么我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域工作人員，應(yīng)該加大對(duì)隧道加固施工、滲水防治等工作的研究分析，并且提出行之有效的控制辦法，以便于對(duì)明挖基坑施工人員開展施工計(jì)劃打下良好基礎(chǔ)保障。

3.3 提升明挖基坑施工加固技術(shù)質(zhì)量

加固施工環(huán)節(jié)是明挖基坑施工當(dāng)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，直接決定了對(duì)盾構(gòu)隧道影響水平。在開展施工加固環(huán)節(jié)，應(yīng)該積極開展技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化施工方案?？紤]到施工地質(zhì)環(huán)境、水文條件，避免大范圍開挖造成的沉降?？梢酝ㄟ^(guò)地下連續(xù)墻法施工，確?；邮┕ろ樌_展。此外，還應(yīng)該做好坑壁支護(hù)、施工防排水。通過(guò)木支撐支護(hù)配合錨桿支護(hù)，結(jié)合實(shí)際情況選擇鋼板樁，若基坑規(guī)模較大，那么則可以開展土層錨桿支護(hù)。針對(duì)施工防排水來(lái)說(shuō)，在基坑開挖之前，應(yīng)該攔截地表水，結(jié)合水文地質(zhì)條件選用集水泵、井點(diǎn)降水、鋼板樁圍堰、壓漿堵水等手段，科學(xué)開展防排水工作。通過(guò)高質(zhì)量的明挖基坑施工手段，全面降低對(duì)盾構(gòu)隧道不良影響。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，明挖基坑施工工程數(shù)量也的不斷增多，很容易對(duì)周邊盾構(gòu)隧道產(chǎn)生較大影響，并且使其出現(xiàn)形變，直接影響公路隧道日后使用安全性。為了保障盾構(gòu)隧道安全性與質(zhì)量，就應(yīng)該結(jié)合明挖基坑施工的實(shí)際情況，嚴(yán)格做好地質(zhì)監(jiān)測(cè)與信息反饋。強(qiáng)化隧道養(yǎng)護(hù)、防治水平并提升明挖基坑施工加固技術(shù)質(zhì)量，展現(xiàn)出我國(guó)隧道施工的發(fā)展水平，促進(jìn)我國(guó)隧道施工科學(xué)發(fā)展。