淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)及其地面沉降控制

漢巴南城際鐵路有限責(zé)任公司，四川 巴中 636600

地鐵工程對于施工技術(shù)有著極為嚴(yán)格的要求，并且在控制地面沉降環(huán)節(jié)，需要遵循多個指標(biāo)。在較為松散的介質(zhì)圍巖環(huán)境中，淺埋暗挖施工技術(shù)的應(yīng)用基本不會影響城市正常交通出行，并且具有無污染、無噪聲，兼顧開挖與澆筑等多種優(yōu)勢。在不同尺寸和不同截面形式的隧道洞室中，能夠保證地形不會出現(xiàn)變形。

1 淺埋暗挖法施工技術(shù)概述

應(yīng)用淺埋暗挖法施工的區(qū)域，基本上是在第四紀(jì)軟弱地層中。實(shí)施淺埋暗挖法工程的基本原理是處理與加固地層，合理地調(diào)整圍巖部分的重量。工作環(huán)節(jié)采取短進(jìn)尺方式完成，及時封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)，并且將支護(hù)結(jié)構(gòu)成環(huán)處理，由初期支護(hù)結(jié)構(gòu)以及圍巖共同組成支護(hù)體系，并且承擔(dān)起負(fù)荷載重。

地層和環(huán)境將會對淺埋暗挖法的實(shí)施產(chǎn)生不同程度地影響，隧道工程施工環(huán)節(jié)中應(yīng)用淺埋暗挖法，對監(jiān)測支護(hù)材料質(zhì)量、隧道地層質(zhì)量以及周圍建筑物質(zhì)量等，均具有十分重要的影響?；诒O(jiān)測獲得的信息數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步獲取合理、切合實(shí)際的施工方案，有效保證隧道工程施工質(zhì)量。

2 淺埋暗挖法施工技術(shù)的特征

2.1 容易引發(fā)地表變形

由于在實(shí)施淺埋暗挖法施工過程中具有較淺的埋深，隧道施工位置距離地表的長度相對較短，與深埋的施工方法相比較而言，更加容易影響到地表層外形。換言之，在實(shí)施淺埋暗挖法時，將會形成圍巖結(jié)構(gòu)形變，經(jīng)過力的傳導(dǎo)，使地面出現(xiàn)變形問題。基于這樣的特點(diǎn)，在具體施工環(huán)節(jié)中要格外注重加固處理措施的落實(shí)力度，控制地表形變，特別是要注重不能影響周圍建筑物結(jié)構(gòu)以及市政管道，監(jiān)督杜絕因?yàn)槭┕ざ斐傻慕煌ㄟ\(yùn)輸癱瘓或安全問題。

2.2 盡早完成支護(hù)

隧道工程施工環(huán)節(jié)中落實(shí)淺埋暗挖施工法易導(dǎo)致地表發(fā)生下沉。在具體施工過程中，要選擇合適的時間，盡可能地提前完成支護(hù)任務(wù)，并且在條件允許的前提之下盡可能調(diào)高工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度，優(yōu)化與改善施工區(qū)域的圍巖，保障隧道施工的可靠性和圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 淺埋暗挖法施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 淺埋暗挖開挖技術(shù)要點(diǎn)

在實(shí)施工程之前，需要綜合考量工程的基本特點(diǎn)和圍巖情況，同時要掌握工程周圍環(huán)境的變化情況和施工單位的基本要求，在掘進(jìn)時選擇使用合適的方式完成開挖與掘進(jìn)任務(wù)，利用試驗(yàn)段試驗(yàn)的方式完成工程質(zhì)量校驗(yàn)。分步開挖法與臺階法是最常用的開挖方法，在丘陵地區(qū)挖掘隧道時可以選擇使用正臺階法，在城市位置或地勢平坦的地區(qū)，則可以選擇使用短臺階法或上臺階分部開挖法。山嶺隧道或大斷面城市適合應(yīng)用隔墻臺階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法或單側(cè)壁導(dǎo)坑法。地下停車場位置或地鐵車站等多跨隧道位置，最佳施工方法是中洞法、側(cè)洞法或柱洞法。當(dāng)深埋隧道斷面的面積比較大時，不適合應(yīng)用全斷面的方式挖掘，可以首先應(yīng)用人工開挖的方式或掘進(jìn)機(jī)開挖的方式完成。爆破開挖時，需要選擇使用弱爆破以及短進(jìn)尺的方式完成，在必要的情況下，要實(shí)施監(jiān)督與控制爆破的振動情況，控制爆破進(jìn)尺的長度低于1.0m。

3.2 淺埋暗挖支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

在隧道工程施工之前，要盡量提前完成支護(hù)，根據(jù)實(shí)際施工情況增加支護(hù)剛度。另外，要選擇合適的施工工藝、支護(hù)手段以及開挖方式，改良優(yōu)化圍巖工程的基礎(chǔ)施工條件，并且做好超前支護(hù)，從而對地層沉降變形的問題做出有力控制。當(dāng)展開支護(hù)時，根據(jù)實(shí)際施工內(nèi)容的不同，可以將支護(hù)工程劃分成為三種不同的類型：第一種是初期支護(hù)，在初期階段施工時，需要由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)起工程中的全部荷載；第二種是二次支護(hù)，又被稱作內(nèi)層襯砌，這一環(huán)節(jié)將會作為安全儲備完成施工；第三種是結(jié)合初期支護(hù)與二次支護(hù)，在這種方式之下，需要由初期支護(hù)作為臨時支護(hù)手段，由二次支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)，兩者相互結(jié)合，共同承擔(dān)起荷載壓力。施工中要綜合支護(hù)方式、結(jié)構(gòu)設(shè)計、輔助施工措施以及施工方法等，同時展開試驗(yàn)段驗(yàn)證?；谑┕を?yàn)證中獲得的數(shù)據(jù)以及施工中存在的問題，動態(tài)性調(diào)整施工過程。

3.3 中洞法暗挖技術(shù)施工要點(diǎn)

隧道挖掘中應(yīng)用中洞法主要是對隧道的中間位置進(jìn)行挖掘，但是因?yàn)樵谥卸次恢镁哂斜容^大的跨度，因此在具體施工環(huán)節(jié)中經(jīng)常選擇使用CRD等方法。初步完成中洞隧道支護(hù)工程以后，要在最短時間內(nèi)完成二次襯砌，通過這種方法以確保在最短的時間之內(nèi)提升工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保證合理的控制地面沉降現(xiàn)象，另外也對周圍的建筑工程具有一定程度的保護(hù)。當(dāng)完成隧道工程施工后，需要利用側(cè)洞法完成其他部位的挖掘工作，保證洞的兩側(cè)位置保持對稱。這樣做的主要目的是緩解壓力失衡現(xiàn)象，有效控制地面沉降。

4 隧道施工中控制地面沉降的措施

4.1 加強(qiáng)開挖環(huán)節(jié)的跟蹤與觀測

要全面且合理地控制隧道開挖工程，跟蹤與觀測開挖環(huán)節(jié)中存在的地面沉降問題，針對不斷變化的地質(zhì)情況，充分應(yīng)用各種技術(shù)手段和施工工藝。隧道施工環(huán)節(jié)中將會對地面將會產(chǎn)生影響，開挖過程中為保證盡可能小的對地面產(chǎn)生不良影響，優(yōu)化淺埋暗挖法對預(yù)防與控制地面沉降問題發(fā)生具有積極意義。優(yōu)化淺埋暗挖法的主要策略為在隧道開挖過程中，強(qiáng)化監(jiān)督與控制地面沉降，對地面沉降的程度做好精準(zhǔn)掌握。為保證檢測的可靠性與準(zhǔn)確性，可以選擇使用現(xiàn)代化裝置和監(jiān)測技術(shù)完成施工，并完成地層的處理與加固。對施工區(qū)域地層地質(zhì)條件做好精準(zhǔn)控制的前提下，要針對性地改善與優(yōu)化地質(zhì)條件，盡可能降低地表結(jié)構(gòu)與施工圍巖所受的影響，控制地面沉降。

4.2 改良施工土體

進(jìn)行地面沉降控制的常用方法中，改良土體也是最為關(guān)鍵的一環(huán)。大多數(shù)情況下，澆灌不同類型的漿液可以有效加固土體，在保證土體被加固的同時，還可以實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)部自然拱，對提升隧道安全性和穩(wěn)定性具有積極作用。加固時可以選擇使用超前注漿法和深層注漿法完成加固。應(yīng)用灌漿法可以基于實(shí)際需求，選擇不同性能的漿液作為填充物，如化學(xué)漿液、雙液漿以及純水泥漿等，保證施工土體性質(zhì)達(dá)到施工要求。在具體應(yīng)用時，要使其具備靈活性，從而能夠有效控制地面沉降。

4.3 優(yōu)化淺埋暗挖施工方案

在整個隧道施工過程中，施工方案具有重要指導(dǎo)作用。應(yīng)用淺埋暗挖法控制地面沉降，要與實(shí)際施工情況相結(jié)合，首先完成施工方案的編制工作，將控制地面沉降作為重要的技術(shù)考核指標(biāo)，選擇合適的施工技術(shù)與施工方法，設(shè)計與處理好施工細(xì)節(jié)，明確影響地面沉降的因素，并且提出相對應(yīng)的解決方案，從而確保工程順利完成。另外，在優(yōu)化施工方案的同時，要切實(shí)保證整體提升施工效率，通過強(qiáng)化不同環(huán)節(jié)之間的銜接，盡可能縮短施工工期，有效控制地層應(yīng)力，從而最大限度地降低地面變形問題。

4.4 增加輔助工程應(yīng)用靈活性

應(yīng)用淺埋暗挖法施工的地段大多數(shù)是軟弱地層，這些地層中有很多屬于富水地層，隨著施工進(jìn)度的加深，工程中的滲水現(xiàn)象將變得尤為明顯，在地表位置將會表現(xiàn)出大范圍沉降。此時，需要提高初期支護(hù)剛度和地層剛度，為了保證在最短的時間之內(nèi)完成穩(wěn)定，要及時完成二次襯砌。良好的輔助施工可以控制沉降現(xiàn)象，提升施工安全性。最為常見的輔助施工技術(shù)有初期支護(hù)、二次背后注漿、水平凍結(jié)、鎖腳錨管技術(shù)等。

4.5 注重沉降監(jiān)控測量

在淺埋暗挖施工過程中，工程檢測項(xiàng)目要從兩個角度著手，分別是選測和應(yīng)測。在淺埋暗挖法施工過程中選擇使用應(yīng)測方法，需要將全部施工地段根據(jù)相關(guān)的要求展開檢測裝備布置，檢測過程中所包含的內(nèi)容有地表沉降狀況、圍巖以及支護(hù)狀態(tài)、凈空收斂位移檢測、隧道拱頂沉降情況，地下管線布設(shè)情況和周圍建筑物的變動情況。選測項(xiàng)目所依據(jù)的是施工斷面形式、現(xiàn)場地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等，將設(shè)計完成的文件作為出發(fā)點(diǎn)，詳細(xì)檢測施工地段的施工情況，包括圍巖的內(nèi)部位移狀況、隔柵拱架外力與內(nèi)力情況、支護(hù)之間的應(yīng)力、圍巖壓力等。選擇檢測設(shè)備時要細(xì)致，保證其簡單易行性，可以將支護(hù)襯砌與圍巖的實(shí)際受力狀態(tài)真實(shí)地反映出來，提升元件與儀表性能的可靠性，保證測量設(shè)備的精準(zhǔn)度達(dá)到規(guī)定要求，使得數(shù)據(jù)在反饋和處理時，更加真實(shí)。就監(jiān)測的位移情況看來，主要是通過使用收斂計、水準(zhǔn)測量、位移計等設(shè)備監(jiān)測圍巖周圍壓力值，使用液壓式壓力盒以及鋼弦式壓力盒完成位移監(jiān)測。要始終遵守布置測點(diǎn)和監(jiān)測斷面的原則：一是在同一斷面設(shè)置拱頂下沉監(jiān)測觀測點(diǎn)和洞內(nèi)收斂監(jiān)測觀測點(diǎn)；二是監(jiān)測軟土地段和軟巖地段地表下沉情況；三是每間隔10～500m設(shè)置監(jiān)測斷面，每個斷面有3～15個測點(diǎn)。

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，在現(xiàn)代城市軌道交通運(yùn)輸事業(yè)中，全新的技術(shù)手段正在普及，且對建設(shè)隧道工程具有積極意義。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技水平的不斷提高，隧道工程施工技術(shù)必將得到進(jìn)一步優(yōu)化，能夠高效解決當(dāng)下存在的問題，保障隧道工程質(zhì)量穩(wěn)步提升。