淺埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

羅 勇

鐵四院（湖北）工程監(jiān)理咨詢有限公司 湖北 武漢 430063

引言：淺埋暗挖施工在城市隧道施工中較為常見，由于地質(zhì)條件、施工條件的復(fù)雜性，容易出現(xiàn)地表塌陷的問題。地表塌陷事故的危害性較大，因此需要加強對城市淺埋暗挖隧道施工的有效控制，分析其引起地表塌陷的原因，以提高工程施工的安全性。

1 淺埋暗挖隧道施工造成地表塌陷的主要原因

1.1 工程施工中引起地表塌陷的地質(zhì)等原因

地表塌陷主要是指淺埋隧道在開挖的過程中對圍巖造成擾動，圍巖變形后沉降反射至地表而引起的地表塌陷，坍塌嚴(yán)重時會出現(xiàn)冒頂事故。城市淺埋暗挖隧道通常在掌子面及拱頂以上圍巖軟弱且富水，圍巖自穩(wěn)能力差，開挖后圍巖原有平衡狀態(tài)即被打破，若支護不及時，便表現(xiàn)為下沉、開裂和地表坍塌現(xiàn)象。

1.2 工程施工中引起地表塌陷的施工原因

1.2.1 施工中資料收集不全

城市淺埋暗挖隧道施工過程中，要做好周邊管線、建筑物及地質(zhì)、水文資料的收集整理工作，做好環(huán)境調(diào)查、超前地質(zhì)預(yù)報。通常在開挖施工中，易在地質(zhì)不明或者圍巖突然變差時出現(xiàn)坍塌事故，同時開挖過程中引起城市老舊地下管線滲水形成儲水空腔造成路面塌陷的情況也屢見不鮮。可見，在資料收集不全面的情況下盲目施工，極容易出現(xiàn)地表塌陷問題。

1.2.2 超前支護缺少技術(shù)措施和檢測標(biāo)準(zhǔn)

常規(guī)的超前小導(dǎo)管注漿施工效果實際上并不理想，在不設(shè)計止?jié){墻的情況下進行逐個單孔的小導(dǎo)管注漿，很難達到對松軟土體的加固效果。其次對加固程度和止水目標(biāo)等需要設(shè)置一定的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏的基礎(chǔ)上，必然會影響注漿加固質(zhì)量。分析以上造成地表塌陷的原因為超前注漿缺少技術(shù)措施和檢測標(biāo)準(zhǔn)，難以滿足設(shè)計的要求[1]。

1.2.3 地層沉降監(jiān)測不到位

監(jiān)控量測是指導(dǎo)隧道施工的重要手段，在洞內(nèi)外變形沉降監(jiān)測不到位的情況下，極易導(dǎo)致地表塌陷。一般塌陷事故都有一定的征兆和發(fā)展過程，若對異常變形進行及時分析處置，可以從很大程度上減小坍塌事故發(fā)生的概率。

2 淺埋暗挖隧道施工中預(yù)防地表塌陷的有效措施

2.1 支護質(zhì)量和及時性

圍巖較差時，對隧道初支結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較大，支護結(jié)構(gòu)由工字鋼、鋼筋網(wǎng)、縱向連接筋、鎖腳錨桿和噴射砼組成，形成整體受力[2]，施工過程中要對鋼架連接、落底及錨桿等加強質(zhì)量控制，避免支護不合格造成支護出現(xiàn)大變形甚至失效，當(dāng)支護結(jié)構(gòu)變形量超標(biāo)時，應(yīng)及時加設(shè)臨時仰拱抵抗變形，臺階法施工可提前在上臺階鋼架上預(yù)留臨時CRD接口，必要時接上臨時豎撐。另外一定要確保開挖后支護的及時性，防止圍巖長時間暴露而發(fā)生松弛剝落現(xiàn)象。

2.2 雙層超前支護

前文已提到的超前小導(dǎo)管在實際施工過程中的注漿加固效果并不理想，但在（超）淺埋地段超前小導(dǎo)管的棚護作用是比較顯著的。施工中經(jīng)常使用到雙層超前小導(dǎo)管施工技術(shù)，對比長管棚而言，其施工方便，效果明顯，可在確保安全的前提下加快施工進度。

2.3 減小地下水的影響

地下水是隧道施工最大的敵人，淺埋隧道受雨季影響尤其明顯，淺埋富水圍巖開挖施工時坍塌風(fēng)險極高，通常解決水的影響有以下幾個方面：一是在隧道掌子面前方兩側(cè)沿線設(shè)置井點降水，降水井點深度一般要超過隧道仰拱；二是采用局部帷幕注漿技術(shù)，封閉掌子面后沿隧道開挖輪廓線進行注漿，形成2～3m厚的止水加固圈。

2.4 進行地表加固

隧道在超淺埋地段或重要建（構(gòu)）筑物時，有條件的情況下可在地表進行注漿作業(yè)，地表注漿后可以提高隧道上方圍巖的穩(wěn)定性，減少沉降和防止塌陷事故。該環(huán)節(jié)需要注意的問題是確保注漿參數(shù)和方式符合要求，嚴(yán)禁出現(xiàn)因為注漿參數(shù)和方式不合理造成性能不達標(biāo)的情況出現(xiàn)[3]。

2.5 做好環(huán)境調(diào)查、超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)測量測

施工前要對隧道前方地質(zhì)、水文和周邊環(huán)境調(diào)查清楚，施工過程中實時關(guān)注淺埋暗挖隧道施工工程進展情況，對其動態(tài)性的數(shù)據(jù)進行全面的監(jiān)測。通過地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測，可以及時發(fā)現(xiàn)工程施工中存在的安全隱患，防止出現(xiàn)地表塌陷問題。另外，由于隧道監(jiān)控量測的工作量十分繁重，這就要求施工單位配置足數(shù)有責(zé)任心和的測量人員。目前很多重難點項目都引進了第三方監(jiān)測單位，對超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測開展獨立工作，這非常有利于形成各方數(shù)據(jù)的印證對比，確保超前地質(zhì)預(yù)報和日常施工監(jiān)控量測的真實性和準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

綜上所述，隧道交通在城市化不斷發(fā)展的過程中，隧道開挖工程施工也越來越多。隧道開挖工程在施工過程中，面臨著各種各樣的施工風(fēng)險問題。比如，淺埋暗挖隧道施工中最容易出現(xiàn)的地表塌陷問題，會影響隧道施工的整體進度，威脅人們的生命財產(chǎn)安全。因此需要加強對淺埋暗挖隧道施工造成地表塌陷問題的原因分析，根據(jù)存在的問題制定針對性的應(yīng)對措施，從此提高工程施工的安全性。希望通過本文的總結(jié)對淺埋暗挖隧道施工有一定的參考性作用。