淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)及其地面沉降控制

淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)及其地面沉降控制摘要：本文主要針對(duì)于淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)及其地面沉降控制進(jìn)行了研究，希望通過(guò)對(duì)文章的探討，能夠?yàn)橄嚓P(guān)方面的研究提供理論性的參考。關(guān)鍵詞：淺埋暗挖法；隧道施工技術(shù)；地面沉降控制當(dāng)前對(duì)于地鐵施工要求極高，對(duì)地面需要進(jìn)行沉降處理，而淺埋暗挖施工技術(shù)應(yīng)時(shí)而生，不但可以用于地鐵建設(shè)中，還可以不影響城市內(nèi)部的正常交通，它具有無(wú)污染、無(wú)噪聲的特點(diǎn)，除此之外，它可以使地表沉降的目標(biāo)達(dá)到最小，以此來(lái)有效完成地鐵建設(shè)工程。1.概述修建淺埋地段隧道有時(shí)因周圍環(huán)境等要求須采用暗挖法施工，稱為淺埋暗挖法。淺埋暗挖法是參考新奧法的基本原理，開(kāi)挖中采用多種輔助施工措施加固圍巖，充分利用圍巖的自承能力，開(kāi)挖后即時(shí)支護(hù)，封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系。1.淺埋暗挖法施工基本原則：（1）隧道施工前和施工中必須做好水文、地質(zhì)勘查工作。（2）務(wù)必遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”18字方針。（3）隧道洞身開(kāi)挖一般采取環(huán)形開(kāi)挖留核心土方法。（4）隧道開(kāi)挖應(yīng)在無(wú)水條件下作業(yè)。如有地下水，應(yīng)選擇人工降水或堵水措施，提供無(wú)水作業(yè)條件。（5）隧道開(kāi)挖和襯砌施做過(guò)程中通過(guò)必要的輔助加固措施來(lái)穩(wěn)定洞體，確保施工安全。（6）隧道支護(hù)常規(guī)采用復(fù)合式襯砌，同時(shí)在襯砌中間加設(shè)防水層。（7）施工全過(guò)程均需進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。3.淺埋暗挖法施工技術(shù)要點(diǎn)(1)輔助施工方法淺埋暗挖法中的輔助施工方法是針對(duì)不良地層而提出的，根據(jù)實(shí)際的工程條件選擇的輔助工法的正確與否對(duì)工程的成敗和造價(jià)的高低有著重要的影響。輔助工法的選法、工程地質(zhì)條件等情況要綜合考慮，優(yōu)先考慮較簡(jiǎn)單的方法或同時(shí)采用幾種綜合輔助施工方法來(lái)加固地層，以確保施工安全和工程的質(zhì)量。(2)開(kāi)挖方法淺埋暗挖法施工隧道工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、圍巖情況、環(huán)境要求以及施工單位的自身?xiàng)l件等，選擇適宜的開(kāi)挖方法及掘進(jìn)方式，必要時(shí)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)段進(jìn)行驗(yàn)證。施工中常用的開(kāi)挖方法是臺(tái)階法以及適用于特殊條件的各類型分部開(kāi)挖方法。一般山嶺隧道可采用正臺(tái)階法施工；城市及附近地區(qū)的一般隧道可采用上臺(tái)階分部開(kāi)挖法或短臺(tái)階法施工；大斷面的城市或山嶺隧道可采用中隔墻臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工；城市地鐵車站、地下停車場(chǎng)等多跨隧道多采用柱洞法、側(cè)洞法或中洞法施工。淺埋隧道斷面較大時(shí)不宜采用全斷面開(kāi)挖。施工中應(yīng)盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)；優(yōu)先采用掘進(jìn)機(jī)或人工開(kāi)挖。采用爆破開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采用短進(jìn)尺、弱爆破，必要時(shí)要對(duì)爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，爆破進(jìn)尺一般不宜超過(guò)1.0111。(3)支護(hù)方式淺埋暗挖法施工時(shí)，其支護(hù)時(shí)間要盡可能提前，支護(hù)的剛度也應(yīng)適當(dāng)加大，以便控制地中及地表的變形沉陷。除必須選用適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方法、支護(hù)方式及施工工藝外，還經(jīng)常采用對(duì)前方圍巖條件進(jìn)行改良及超前支護(hù)等，以作為控制地層沉降變形的基本措施。淺埋暗挖法施工的隧道多采用復(fù)合式襯砌。支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)可分為三種情況：初期支護(hù)承受全部荷載，二次支護(hù)(內(nèi)層襯砌)僅作為安全儲(chǔ)備。初期支護(hù)與二次支護(hù)共同承擔(dān)荷載，初期支護(hù)僅作為施工期間的臨時(shí)支護(hù)，二次支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方法及支護(hù)方式、輔助施工方法等進(jìn)行綜合研究，并經(jīng)試驗(yàn)段進(jìn)行驗(yàn)證。在施工過(guò)程中根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行改善。一般地質(zhì)條件下，初期支護(hù)類型由噴、錨、鋼架或格構(gòu)架四種方式而組成不同的結(jié)構(gòu)型式。對(duì)于淺埋軟弱地層，錨桿的作用明顯降低，其頂部錨桿由于作用不大而常被取消，應(yīng)采用剛度較大的初期支護(hù)，可采用噴射鋼纖維混凝土代替網(wǎng)噴混凝土以加快支護(hù)速度及提高支護(hù)質(zhì)量。4.淺埋暗挖法隧道施工地面沉降控制措施(1)改善土體特陡通過(guò)對(duì)隧道開(kāi)挖周邊外土體進(jìn)行局部加固處理，一方面可以促進(jìn)隧道開(kāi)挖后自然拱的形成，另一方面可以改進(jìn)土體的特性，促使其往好的方面轉(zhuǎn)化。深層注漿和超前注漿既可以加固土體，也可以改善土體的性質(zhì)。可以根據(jù)土體的性質(zhì)壓注純水泥漿或雙液漿，必要時(shí)也可以壓注化學(xué)漿液，還可以采取其它的改善特性的措施。(2)開(kāi)挖控制控制開(kāi)挖產(chǎn)生祝降的方法包括隧道自身措施及地層處理技術(shù)。隧道自身措施包括在隧道施工過(guò)程中，所有在隧道內(nèi)采取的用來(lái)減小地層沉降的措施。地層處理措施包括所有通過(guò)提高或改變地層響應(yīng)，而減小或改變隧道施工產(chǎn)生的地層運(yùn)動(dòng)的方法。適度排放地下水地下水的排放無(wú)疑會(huì)使上覆地層尤其是隧道工作面附近地層的強(qiáng)度增加，剛度變大。但對(duì)于砂層、礫砂等特殊地層，過(guò)度抽排地下水，會(huì)使上覆多孔介質(zhì)土層超固結(jié)，從而引起地表大范圍沉降。因此，在保證工作面穩(wěn)定正常開(kāi)挖的條件下，應(yīng)盡量減少或限制地下水的抽排?？筛鶕?jù)情況采取止水帷幕或旋噴樁等阻斷地下滲水通道，地表或洞內(nèi)注漿措施封堵部分地下水。采取地表或洞內(nèi)降排水時(shí)，應(yīng)盡量縮短抽排時(shí)間。在掌子面開(kāi)挖過(guò)后及時(shí)采取開(kāi)挖周邊和掌子面注漿、噴硅等措施穩(wěn)定工作面，然后及時(shí)停止排水。應(yīng)根據(jù)具體地層條件，及時(shí)調(diào)整小導(dǎo)管、格柵支護(hù)參數(shù)以及注漿參數(shù)，確保注漿效果。根據(jù)地層條件選擇施工方法為有效控制地表沉降，對(duì)臺(tái)階法應(yīng)預(yù)留成型的核心土，臺(tái)階長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)地層條件確定。地層愈軟，臺(tái)階長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，但具體長(zhǎng)度要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析研究確定。為使開(kāi)挖各分部及早閉合，上臺(tái)階一般應(yīng)增設(shè)臨時(shí)仰拱，在特殊地段處上臺(tái)階拱腳處應(yīng)架設(shè)鋼支撐噴鹼作為托梁。實(shí)踐表明，采用該方法施工，拱頂及地表下沉明顯減緩。超前小導(dǎo)管注漿控制超前小導(dǎo)管注漿加固地層技術(shù)，是通過(guò)沿隧道開(kāi)挖輪廓線外縱向向前傾斜鉆孔安設(shè)注漿管，并注入漿液，達(dá)到超前加固圍巖和止水的目的，同時(shí)小導(dǎo)管還可起到超前管棚預(yù)支護(hù)作用。初支背后注漿控制目前隧道初支背后注漿這項(xiàng)措施現(xiàn)場(chǎng)未充分理解和掌握，僅是簡(jiǎn)單的注漿，注漿的時(shí)間次序、漿液的凝結(jié)時(shí)間、漿液的結(jié)石率以及注漿的壓力，控制的不是很好，未達(dá)到效果，有待深化。隧道開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初支背后注漿，填充初支背后的空隙，同時(shí)在注漿的過(guò)程中控制注漿壓力并保持漿液凝固后仍保持一定壓力，以便補(bǔ)充因隧道開(kāi)挖而導(dǎo)致開(kāi)挖面附近地層應(yīng)力損失，以使地層能迅速實(shí)現(xiàn)應(yīng)力平衡，縮短地層應(yīng)力調(diào)整時(shí)間，即地層位移變形的收斂時(shí)間。及時(shí)施作二次襯砌空隙水調(diào)整所產(chǎn)生的附加應(yīng)力是一個(gè)漫長(zhǎng)的遞增過(guò)程。對(duì)軟弱富水地層，隨著滲排水，地表大范圍沉降，初期支護(hù)剛度與地層剛度的相互作用會(huì)愈來(lái)愈強(qiáng)。因此對(duì)軟土隧道，為了確保地層較快恢復(fù)穩(wěn)定，二次襯砌應(yīng)及時(shí)施作。從深圳地鐵隧道的施工實(shí)踐表明，二襯施作后地層變形趨于穩(wěn)定。提高施工效率施工效率提高，意味著各工序施工時(shí)間的縮短，地層應(yīng)力盼釋放就能得到有效控制，地層內(nèi)部的變位調(diào)整也將減小。結(jié)語(yǔ)淺埋暗挖法以其特有的優(yōu)勢(shì)在城市地下空間建設(shè)尤其是在地鐵建設(shè)中占有重要的地位。該法在保證地面交通不中斷、管線正常使用的前提下，同時(shí)也避免了以往工法對(duì)環(huán)境污染大的現(xiàn)象發(fā)生，在城市地下工程中得到了極為廣闊的應(yīng)用；但也存在缺點(diǎn)i如施工速度慢，噴射混凝土粉塵較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，機(jī)械化程度不高，施工工藝受施工隊(duì)伍的技術(shù)水平限制以及高水位地層結(jié)構(gòu)防水比較困難等。因此，在今后的淺埋暗挖法修建過(guò)程中，應(yīng)該積極探索研究新的輔助工法和施工工藝，同時(shí)也應(yīng)拓寬應(yīng)用范圍，提高施工的機(jī)械化程度，研究在富水地層中的結(jié)構(gòu)防水問(wèn)題等，