簡談市政隧道施工淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用

趙航

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引言

市政隧道施工通常會(huì)伴隨許多復(fù)雜工況，如惡劣地形、地勢和復(fù)雜的氣候條件，給隧道工程施工帶來很大困難。淺埋暗挖法相比于其他施工技術(shù)，更加適用于各水質(zhì)地質(zhì)條件，并較適合各種斷面形式，其自身分步開挖及輔助施工的特性，有利于對地表坍塌和沉降進(jìn)行控制，并具有較高的經(jīng)濟(jì)性。因此，本文結(jié)合市政工程隧道施工特殊性，對淺埋暗挖技術(shù)特性及要點(diǎn)進(jìn)行闡述，使其能夠更好地應(yīng)用于具體工程中。

1 淺埋暗挖技術(shù)的特性

根據(jù)目前理論依據(jù)來說，淺埋暗挖施工技術(shù)為新奧法，主要針對承載力小、地質(zhì)條件差、圍巖穩(wěn)定性差的隧道工程施工，其主要作用為預(yù)加固圍巖并對沉降進(jìn)行有效控制，確保施工安全。同時(shí)，將信息化設(shè)計(jì)以及信息化施工引入，能夠?qū)崿F(xiàn)施工過程的實(shí)時(shí)測量與控制。在市政隧道建設(shè)中實(shí)施淺埋暗挖技術(shù)，基本荷載作用力由初期支護(hù)和復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)承擔(dān)，二次襯砌結(jié)構(gòu)起到安全儲(chǔ)備作用，同時(shí)特殊荷載力由二次襯砌和初期支護(hù)來承擔(dān)。另外，淺埋暗挖技術(shù)在應(yīng)用中還有其他施工技術(shù)的輔助配合，對圍巖結(jié)構(gòu)起到了加固作用，最大化利用了圍巖承載力，同時(shí)結(jié)合隧道施工現(xiàn)場的實(shí)際情況來選擇開挖技術(shù)，與圍巖結(jié)構(gòu)配合形成整體支護(hù)體系，保障了施工現(xiàn)場的安全。此外，淺埋暗挖施工中對機(jī)械設(shè)備要求較低，主要以人工施工為主，其基本原則可歸納為“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測量”。當(dāng)前該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于市政隧道建設(shè)、地鐵開挖、地下管線埋設(shè)等工程中，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較為豐富[1]。

2 淺埋暗挖技術(shù)要點(diǎn)

2.1 上臺(tái)階施工

在具體的隧道施工工作開展過程中，面對底線部分管道較為復(fù)雜的問題，施工是應(yīng)充分考慮地表結(jié)構(gòu)的不同影響，同時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況對施工過程中的方案進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)應(yīng)結(jié)合施工過程中的具體情況對施工方案進(jìn)行優(yōu)化。要對要強(qiáng)對降水管理，避免降水過多影響到施工，控制好水位下降情況，對主支管和前直支管進(jìn)行密封。在上臺(tái)階施工前要制定好施工計(jì)劃，開挖時(shí)候保護(hù)好圍巖，將重心放在建筑的拱部，同時(shí)再將其延續(xù)到其他部分進(jìn)行操作。通過對支護(hù)部位的體系進(jìn)行優(yōu)化，及時(shí)將不同階段中產(chǎn)生的土方進(jìn)行運(yùn)送，將其放置到不同臺(tái)階之下，開挖結(jié)束后要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)處理。

2.2 下臺(tái)階施工

在下臺(tái)階使用過程中，按照既定方案，通過人工方式合理控制，同時(shí)配合挖掘設(shè)備，提高開挖質(zhì)量和效率，確保核心土體處的開挖效果，同時(shí)對于兩邊輪廓部分要合理控制，一般保持在30～50cm為佳，開挖后要及時(shí)對其進(jìn)行優(yōu)化處理，調(diào)整不同階段過程中存在的不妥當(dāng)之處，防止出現(xiàn)一些因操作失誤出現(xiàn)的問題。在對隧道臺(tái)階進(jìn)行施工時(shí)，還要做好支護(hù)處理，保證施工安全，做好風(fēng)險(xiǎn)防控。

2.3 隔離樁的設(shè)定

建筑物、風(fēng)道之間應(yīng)注意保持一定的間隔，為滿足距離要求，可以應(yīng)用小導(dǎo)管，來確保注漿作業(yè)的有序?qū)嵤瑴p小地層變形范圍。同時(shí)，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)做好測量與監(jiān)控作業(yè)，根據(jù)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，完成對應(yīng)工作。實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，掌握各分項(xiàng)作業(yè)的流程與職責(zé)范疇，確保各個(gè)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性均滿足既定標(biāo)準(zhǔn)，從而提高隧道施工質(zhì)量。同時(shí)，要做好結(jié)構(gòu)的護(hù)理工作，防止底層結(jié)構(gòu)變形問題的出現(xiàn)。在施工過程中應(yīng)讓專業(yè)監(jiān)護(hù)人員對其施工工作展開動(dòng)態(tài)化管理，一方面確保施工過程滿足行業(yè)要求和標(biāo)準(zhǔn)，另一方面也能更好發(fā)揮施工技術(shù)過程中的自身價(jià)值，對施工過程中存在的各種隱患進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況對其支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而保證施工質(zhì)量。

2.4 管棚支護(hù)技術(shù)

在市政隧道施工中，淺埋暗挖技術(shù)在預(yù)支護(hù)方面有著較高的要求，同時(shí)預(yù)支護(hù)技術(shù)也是整個(gè)淺埋暗挖施工的關(guān)鍵影響因素。超前支護(hù)環(huán)節(jié)中，管棚施工有著明顯的簡易性特征，可根據(jù)管井規(guī)格，合理選擇施工材料。如果鋼管兩端的支護(hù)體系規(guī)模已經(jīng)符合要求的情況下，便可以有效降低開挖過程中的變形量。其原因在于，管棚本身具有支護(hù)能力，設(shè)置在鋼管兩端的支護(hù)梁彈性支撐系數(shù)較大，充分發(fā)揮兩者的作用，便可以確保穩(wěn)定性。上方地層變形主要包括繞曲變形、端頭支撐變形，實(shí)際施工中可以通過對管棚高度、支撐量剛度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，來滿足支護(hù)階段的系數(shù)要求，確保支護(hù)效果。這樣也可以為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)，有利于確保市政隧道施工質(zhì)量。

同時(shí)，相比于其他超前支護(hù)施工，管棚支護(hù)在效率和成本上有著較大優(yōu)勢。根據(jù)管徑大小來對管棚支護(hù)技術(shù)進(jìn)行劃分：①小管棚支護(hù)體系：管徑小于129mm；②中管棚支護(hù)體系：管徑為129～299mm；③大管徑支護(hù)體系：管徑大于300mm。一般來說，管棚支護(hù)體系具有較高的剛度，用支撐梁在鋼管兩側(cè)固定，其剛度足以對開挖形變量進(jìn)行有效控制。在隧道開挖形成斷面時(shí)，為了建設(shè)管棚支護(hù)體系，一方面要在圍巖結(jié)構(gòu)處形成微拱，另一方面還要有足夠數(shù)量的壓力傳遞擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。目前而言，管棚法施工主要是通過經(jīng)驗(yàn)以及類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須要深入研究分析管棚支護(hù)特征和狀況，與二次襯砌施工以及開挖應(yīng)力釋放相結(jié)合，優(yōu)化控制管棚設(shè)計(jì)施工[2]。

2.5 輻射降水

市政隧道施工中應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時(shí)，可以在輻射降水時(shí)進(jìn)行應(yīng)用。以實(shí)際情況為根據(jù)，先設(shè)置大口徑井，然后將輻射管敷設(shè)在隧道含水層中，含水層中的水在后續(xù)施工過程中會(huì)順著輻射管留到預(yù)設(shè)的井中，然后通過應(yīng)用泵，便可以將水排出來。

2.6 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法技術(shù)

在市政隧道工程中，淺埋暗挖的開挖施工技術(shù)主要包括臺(tái)階開挖、全斷面開挖、中隔墻開挖等等。其中雙側(cè)壁導(dǎo)坑法應(yīng)用最為廣泛。該施工技術(shù)能夠?qū)㈤_挖大跨度斷面轉(zhuǎn)變?yōu)樾】缍炔僮?，主要?yīng)用于需要開挖較大斷面以及地層較差的隧道工程中。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法技術(shù)能夠很好地適應(yīng)于砂層、砂卵層以及黏性土層等地質(zhì)條件。在實(shí)際操作中，將開挖斷面進(jìn)行細(xì)分，分為6個(gè)小斷面加以施工，不同的斷面掘進(jìn)之間具有獨(dú)立關(guān)系，最終整合為一個(gè)整體隧道結(jié)構(gòu)。在斷面開挖過程中，同時(shí)進(jìn)行澆筑加固處理，由于土層能夠在一定時(shí)間能保持自穩(wěn)性，因此可以與網(wǎng)狀支護(hù)結(jié)構(gòu)相配合，在開挖土層表面進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)，并且該結(jié)構(gòu)有著薄壁性特點(diǎn)，由中隔板和中隔壁承擔(dān)部分荷載作用力。在市政隧道淺埋暗挖技術(shù)中，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法具有較高的安全性，在需要進(jìn)行大斷面開挖工程中適用性較好。但是其缺點(diǎn)在于施工復(fù)雜、工序較多，在實(shí)際開挖過程中可能面臨著較多干擾因素，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)施工人員要對開挖初期支護(hù)進(jìn)度進(jìn)行高度關(guān)注，保證圍巖結(jié)構(gòu)支護(hù)安全和質(zhì)量。

3 市政隧道施工淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用

3.1 初期支護(hù)施工

在市政隧道工程項(xiàng)目建設(shè)施工過程中，暗挖隧道施工方法需要有效做好前期的支護(hù)和防護(hù)工作，同時(shí)需要有效做好隧道工程的防水工作。在施工過程中需要有效結(jié)合施工區(qū)域周圍地質(zhì)條件情況，結(jié)合實(shí)際生活環(huán)境對水泥漿材料進(jìn)行針對性配比，同時(shí)需要對圍巖結(jié)構(gòu)的縫隙、裂隙等各個(gè)部分進(jìn)行充分填充和修復(fù)，有效做好注漿加固施工處理。在施工完成之后需要進(jìn)行混凝土噴射施工，要充分保證混凝土噴射施工強(qiáng)度達(dá)到工程施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。通過圍巖注漿加固和噴射混凝土技術(shù)的有效應(yīng)用，可以進(jìn)一步控制地下水二次襯砌結(jié)構(gòu)所形成的不良影響。

3.2 混凝土裂縫控制

市政隧道工程項(xiàng)目建設(shè)施工當(dāng)中，混凝土材料是其中非常重要的施工原材料，在進(jìn)行混凝土澆筑工作當(dāng)中，由于水泥水化熱會(huì)釋放出大量的熱量，對混凝土的施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響，不但會(huì)造成原材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)出現(xiàn)變化，同時(shí)還容易造成混凝土表面裂縫等情況。因此，在實(shí)際澆筑施工過程中必須要有效做好水泥水化熱問題的控制工作，進(jìn)一步控制混凝土裂縫問題的產(chǎn)生。除此之外，需要進(jìn)一步優(yōu)化混凝土材料的設(shè)計(jì)配比，需要對各種原材料的使用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，需要盡可能降低水泥材料的使用量，可以實(shí)現(xiàn)將混凝土材料的配比控制在一個(gè)合理的工作范圍之內(nèi)。在混凝土材料的配置工作中需要向其中加入一定量的粉煤灰材料，可以進(jìn)一步提高混凝土材料的使用性能，充分保證混凝土具有較強(qiáng)的抗侵蝕能力，降低表面所產(chǎn)生的收縮問題，以此來控制裂縫問題的出現(xiàn)[3]。

3.3 地下水抽排工作

在市政隧道工程建設(shè)施工過程中，淺埋暗挖技術(shù)的使用必須要根據(jù)實(shí)際施工情況，對施工區(qū)域的地表沉降量進(jìn)行合理控制。通過采取臺(tái)階開挖施工方法有效做好初期階段的支護(hù)工作，有效控制拱頂部的沉降率，需要在施工斷面位置使用型鋼材料臨時(shí)架設(shè)鋼拱架，有效改變隧道工程的受力結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步控制隧道結(jié)構(gòu)的沉降問題產(chǎn)生。在工程正式開始施工之前需要對工程施工現(xiàn)場進(jìn)行全面地質(zhì)勘測工作，如果發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場無法利用降水井進(jìn)行排水處理，則需要使用超前注漿施工方法對整個(gè)隧道內(nèi)部進(jìn)行加固，同時(shí)在注漿工作中需要根據(jù)先周圍后中間的施工方法，保證涂層結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生地表出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象。

3.4 附加防水層施工

通過淺埋暗挖施工技術(shù)的使用，在實(shí)際施工當(dāng)中需要充分做好防水層的施工控制工作，具體需要從以下幾個(gè)方面工作再開展：第一，要充分保證基礎(chǔ)生命的干凈和整潔程度，避免基礎(chǔ)面出現(xiàn)凹凸不平等各種問題的產(chǎn)生。在防水板材鋪設(shè)工作之前需要充分做好基礎(chǔ)面的處理工作；第二，需要有效結(jié)合工程施工現(xiàn)場的實(shí)際工作情況，合理選擇隧道施工防水材料，避免一些不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料出現(xiàn)在工程生現(xiàn)場。第三，針對防水板材的搭接施工方法和實(shí)際搭接施工長度，必須要有效滿足工程施工的規(guī)范要求，同時(shí)還需要對焊接質(zhì)量進(jìn)行有效控制，有效提高防水層的整體施工穩(wěn)定性。第四，在完成防水施工之后，必須要有效做好后續(xù)的管理工作，如果發(fā)生隧道破壞性問題則需要及時(shí)進(jìn)行處理，并且對下一道施工環(huán)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行檢查。

3.5 鋪裝層處理施工

在隧道工程項(xiàng)目施工過程中，所存在的難點(diǎn)問題必須要逐一進(jìn)行解決，在具體施工當(dāng)中鋪裝層產(chǎn)生斷裂問題影響比較明顯，為了有效保證鋪裝施工層不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的施工質(zhì)量問題，需要有效保證鋪裝層的厚度滿足隧道工程的建設(shè)要求。需要根據(jù)具體的施工情況，合理選擇工程施工材料。除此之外，在進(jìn)行鋪裝層防水設(shè)計(jì)工作中，必須要充分考慮到表面防水問題，由于滲漏問題的出現(xiàn)會(huì)直接造成鋪裝層產(chǎn)生嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象，因此需要將防水層材料合理運(yùn)用到鋪裝層內(nèi)部，可以有效起到良好的隧道防水工作效果，有效避免鋪裝成部分產(chǎn)生嚴(yán)重的開裂問題，進(jìn)一步延長隧道工程的使用周期和耐久度。最后，相關(guān)施工人員還需要有效考慮到施工區(qū)域地質(zhì)條件和自然環(huán)境所產(chǎn)生的影響，全面提高鋪裝層的整體施工效果。

3.6 遠(yuǎn)程監(jiān)控

市政隧道施工結(jié)束后，為確保隧道結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，提高隧道結(jié)構(gòu)的使用壽命，應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對隧道運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化觀察，確保其貼近預(yù)期目標(biāo)，保障淺埋暗挖技術(shù)的作用得到充分發(fā)揮[4]。

4 結(jié)束語

總之，在市政項(xiàng)目隧道建設(shè)期間，應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)，應(yīng)當(dāng)高度重視。結(jié)合工程實(shí)際情況，明確其施工要點(diǎn)。同時(shí)，在保證施工質(zhì)量的前提下提高施工效率，緊跟時(shí)代潮流，在施工手段上加以創(chuàng)新和調(diào)整，科學(xué)應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)，進(jìn)而提高市政隧道建設(shè)的綜合效益。