淺埋暗挖法隧道施工技術及其地面沉降控制

漢巴南城際鐵路有限責任公司，四川 巴中 636600

地鐵工程對于施工技術有著極為嚴格的要求，并且在控制地面沉降環(huán)節(jié)，需要遵循多個指標。在較為松散的介質圍巖環(huán)境中，淺埋暗挖施工技術的應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概述

應用淺埋暗挖法施工的區(qū)域，基本上是在第四紀軟弱地層中。實施淺埋暗挖法工程的基本原理是處理與加固地層，合理地調整圍巖部分的重量。工作環(huán)節(jié)采取短進尺方式完成，及時封閉支護結構，并且將支護結構成環(huán)處理，由初期支護結構以及圍巖共同組成支護體系，并且承擔起負荷載重。

地層和環(huán)境將會對淺埋暗挖法的實施產生不同程度地影響，隧道工程施工環(huán)節(jié)中應用淺埋暗挖法，對監(jiān)測支護材料質量、隧道地層質量以及周圍建筑物質量等，均具有十分重要的影響。基于監(jiān)測獲得的信息數(shù)據(jù)，以進一步獲取合理、切合實際的施工方案，有效保證隧道工程施工質量。

2 淺埋暗挖法施工技術的特征

2.1 容易引發(fā)地表變形

由于在實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，在實施淺埋暗挖法時，將會形成圍巖結構形變，經過力的傳導，使地面出現(xiàn)變形問題。基于這樣的特點，在具體施工環(huán)節(jié)中要格外注重加固處理措施的落實力度，控制地表形變，特別是要注重不能影響周圍建筑物結構以及市政管道，監(jiān)督杜絕因為施工而造成的交通運輸癱瘓或安全問題。

2.2 盡早完成支護

隧道工程施工環(huán)節(jié)中落實淺埋暗挖施工法易導致地表發(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任務，并且在條件允許的前提之下盡可能調高工程支護結構的剛度，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構的穩(wěn)定性。

3 淺埋暗挖法施工技術要點

3.1 淺埋暗挖開挖技術要點

在實施工程之前，需要綜合考量工程的基本特點和圍巖情況，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，在掘進時選擇使用合適的方式完成開挖與掘進任務，利用試驗段試驗的方式完成工程質量校驗。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用隔墻臺階法、雙側壁導坑法或單側壁導坑法。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、側洞法或柱洞法。當深埋隧道斷面的面積比較大時，不適合應用全斷面的方式挖掘，可以首先應用人工開挖的方式或掘進機開挖的方式完成。爆破開挖時，需要選擇使用弱爆破以及短進尺的方式完成，在必要的情況下，要實施監(jiān)督與控制爆破的振動情況，控制爆破進尺的長度低于1.0m。

3.2 淺埋暗挖支護技術要點

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

3.3 中洞法暗挖技術施工要點

隧道挖掘中應用中洞法主要是對隧道的中間位置進行挖掘，但是因為在中洞位置具有比較大的跨度，因此在具體施工環(huán)節(jié)中經常選擇使用CRD等方法。初步完成中洞隧道支護工程以后，要在最短時間內完成二次襯砌，通過這種方法以確保在最短的時間之內提升工程結構強度，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。當完成隧道工程施工后，需要利用側洞法完成其他部位的挖掘工作，保證洞的兩側位置保持對稱。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情況，充分應用各種技術手段和施工工藝。隧道施工環(huán)節(jié)中將會對地面將會產生影響，開挖過程中為保證盡可能小的對地面產生不良影響，優(yōu)化淺埋暗挖法對預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，強化監(jiān)督與控制地面沉降，對地面沉降的程度做好精準掌握。為保證檢測的可靠性與準確性，可以選擇使用現(xiàn)代化裝置和監(jiān)測技術完成施工，并完成地層的處理與加固。對施工區(qū)域地層地質條件做好精準控制的前提下，要針對性地改善與優(yōu)化地質條件，盡可能降低地表結構與施工圍巖所受的影響，控制地面沉降。

4.2 改良施工土體

進行地面沉降控制的常用方法中，改良土體也是最為關鍵的一環(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，還可以實現(xiàn)隧道內部自然拱，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。應用灌漿法可以基于實際需求，選擇不同性能的漿液作為填充物，如化學漿液、雙液漿以及純水泥漿等，保證施工土體性質達到施工要求。在具體應用時，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作用。應用淺埋暗挖法控制地面沉降，要與實際施工情況相結合，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考核指標，選擇合適的施工技術與施工方法，設計與處理好施工細節(jié)，明確影響地面沉降的因素，并且提出相對應的解決方案，從而確保工程順利完成。另外，在優(yōu)化施工方案的同時，要切實保證整體提升施工效率，通過強化不同環(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 增加輔助工程應用靈活性

應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，需要提高初期支護剛度和地層剛度，為了保證在最短的時間之內完成穩(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有初期支護、二次背后注漿、水平凍結、鎖腳錨管技術等。

4.5 注重沉降監(jiān)控測量

在淺埋暗挖施工過程中，工程檢測項目要從兩個角度著手，分別是選測和應測。在淺埋暗挖法施工過程中選擇使用應測方法，需要將全部施工地段根據(jù)相關的要求展開檢測裝備布置，檢測過程中所包含的內容有地表沉降狀況、圍巖以及支護狀態(tài)、凈空收斂位移檢測、隧道拱頂沉降情況，地下管線布設情況和周圍建筑物的變動情況。選測項目所依據(jù)的是施工斷面形式、現(xiàn)場地質條件、周邊環(huán)境等，將設計完成的文件作為出發(fā)點，詳細檢測施工地段的施工情況，包括圍巖的內部位移狀況、隔柵拱架外力與內力情況、支護之間的應力、圍巖壓力等。選擇檢測設備時要細致，保證其簡單易行性，可以將支護襯砌與圍巖的實際受力狀態(tài)真實地反映出來，提升元件與儀表性能的可靠性，保證測量設備的精準度達到規(guī)定要求，使得數(shù)據(jù)在反饋和處理時，更加真實。就監(jiān)測的位移情況看來，主要是通過使用收斂計、水準測量、位移計等設備監(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和監(jiān)測斷面的原則：一是在同一斷面設置拱頂下沉監(jiān)測觀測點和洞內收斂監(jiān)測觀測點；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設置監(jiān)測斷面，每個斷面有3～15個測點。

5 結束語

隨著現(xiàn)代科學技術發(fā)展，在現(xiàn)代城市軌道交通運輸事業(yè)中，全新的技術手段正在普及，且對建設隧道工程具有積極意義。隨著社會經濟的不斷發(fā)展和科技水平的不斷提高，隧道工程施工技術必將得到進一步優(yōu)化，能夠高效解決當下存在的問題，保障隧道工程質量穩(wěn)步提升。