淺埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

目前，隧道建設(shè)的規(guī)模越來越大。尤其是在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，采用新材料和新技術(shù)，使隧道建設(shè)的質(zhì)量得到顯著改善。但由于隧道工程自身的復(fù)雜性，在淺埋、深挖過程中，往往會(huì)因圍巖的變形而引起地面坍塌。這不但對地表環(huán)境造成了很大的損害，也對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定產(chǎn)生了一定的影響。如果發(fā)生事故，將會(huì)導(dǎo)致大量的人員傷亡，對建筑工程也將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對淺埋深挖隧道工程中出現(xiàn)的地面坍塌原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防治措施。1、

隧道施工中淺埋暗挖法的含義淺埋深基坑工程的理論依據(jù)是新奧法，其原理與技術(shù)主要從巖石的剛度、壓縮特性、巖石的三軸壓縮應(yīng)力、擴(kuò)展特性、莫爾技術(shù)等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。并在此基礎(chǔ)上，對隧道開挖和開挖的空間、時(shí)間、位置的影響進(jìn)行了研究。這一理論側(cè)重于承重結(jié)構(gòu)的類型以及在隧道內(nèi)進(jìn)行承重結(jié)構(gòu)的建造周期。同時(shí)，將巖石壓力、邊界壓力以及以上兩個(gè)影響因素結(jié)合起來進(jìn)行了分析。同時(shí)，在淺埋施工中，突出了設(shè)備的防護(hù)和及時(shí)防護(hù)，以達(dá)到對地面沉降的有效控制，以保證隧道施工和地下施工的安全。通過鉆管，嚴(yán)格澆筑，高速合龍，強(qiáng)支護(hù)，短開挖，頻繁測量，確保隧道安全。平埋隧道施工的機(jī)械化水平比較低，因?yàn)槭┕と藛T具有很強(qiáng)的靈活性和很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以根據(jù)需要隨時(shí)變換成各種形狀。2、在隧道施工中造成的影響淺埋暗挖對隧洞施工的影響主要表現(xiàn)在開挖工作面上，其影響主要表現(xiàn)為：（1）在工作面上設(shè)一個(gè)測點(diǎn)–2–1D（D為開挖跨度、直徑），在此區(qū)域，測電針對工作面的開采有一定的反應(yīng)，沉降深度在10%~15%之間。（2）當(dāng)直徑為–1–3–3D時(shí)，整個(gè)隧道的地面變化會(huì)比較平穩(wěn)，其變化幅度為60%~70%，這是由于開挖工程的卸載作用所致，變數(shù)為21~245mm；（3）如果將其設(shè)定為三維空間，那么地面的變化將會(huì)相對平穩(wěn)，在10%~15%的范圍內(nèi)，研究結(jié)果表明，在封閉后，初期支護(hù)和二次支護(hù)都會(huì)對地面造成影響，其變化幅度為3.5~3.25?mm；（4）在5D間距時(shí)，隧道施工期間地表沉降率下降，并逐步趨于平穩(wěn)，并以5%的速率變化，探討了開挖對土地和巖體的作用，使圍巖體的應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生了重新分布。但在施工現(xiàn)場，由于施工方法和施工環(huán)境的差異，需要進(jìn)行相應(yīng)的變化測量，以便全面了解施工中的淺埋、暗挖對隧道施工的影響。3、淺埋暗挖隧道引起的地表塌陷原因3.1

地面坍塌原因的探討首先，由于缺乏完整的地址信息，忽略了建設(shè)方案的功能。淺埋暗挖隧道施工中，由于施工人員操作失誤、施工步驟失誤、施工監(jiān)督檢查不到位、環(huán)境監(jiān)測不完善等，導(dǎo)致地面坍塌的發(fā)生。首先，在開挖工程開挖前，探險(xiǎn)隊(duì)?wèi)?yīng)充分、有效地分析施工地質(zhì)資料，并根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際狀況，提前進(jìn)行預(yù)測，即在開挖工程中進(jìn)行注漿，以提高其整體穩(wěn)定性，增強(qiáng)隧道的穩(wěn)定性。然而，在工程實(shí)踐中，由于資料收集不充分，工程方案設(shè)計(jì)不完善，致使邊坡穩(wěn)定度不高，從而誘發(fā)了后期地面坍塌。其次，在工程建設(shè)中，由于缺少有效的監(jiān)測，在鉆孔中進(jìn)行深孔注漿時(shí)，由于缺少相應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)，致使無法達(dá)到理想的平衡壓力，從而造成了地表坍塌。另外，在淺埋暗挖隧道施工中，由于缺乏對地層沉降的監(jiān)控，無法及時(shí)向現(xiàn)場報(bào)告和報(bào)告地層的實(shí)際活動(dòng)狀況，從而使地面產(chǎn)生了嚴(yán)重的變形，從而引起地表塌方，從而為工程帶來很大的負(fù)面影響。3.2

地質(zhì)環(huán)境針對隧道施工中出現(xiàn)的地面坍塌問題，技術(shù)人員提出了利用高精度的測量設(shè)備，全面分析了滑坡的土體力學(xué)性能及顯微組織。在此期間，還要參考技術(shù)勘探人員所提交的地質(zhì)情況報(bào)告資料。通過大量的分析，認(rèn)為該隧道施工的地層具有較高的含水量、較大的淤泥、較高的滲透率，其技術(shù)性能一般較差。在工程建設(shè)過程中，沒有對工程中的地下水進(jìn)行科學(xué)的治理，造成了流沙管線的形成。在隧道外部施工高度低于17.5?m時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓板。當(dāng)壓實(shí)達(dá)到17.5?m時(shí)，在下一階段的施工過程中，由于壓板的破壞，會(huì)造成土體的坍塌。3.3

工程理由平埋、暗挖、施工、地表沉降、原因、地層條件、其他條件、施工條件和主要?jiǎng)恿ΑＨ舭l(fā)生建筑狀況，施工人員應(yīng)采取正確的處置措施，或未建立合適的監(jiān)控與檢驗(yàn)機(jī)制，則會(huì)加大進(jìn)場后發(fā)生地面崩塌的危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)理由如下：（1）深孔連接處的加固不符合規(guī)范；（2）能夠?qū)Φ貙拥某料葸M(jìn)行監(jiān)控。前者往往屬于止水加固規(guī)范，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而后者則是由于路面崩塌造成的不同程度的變形。3.4

崩塌機(jī)理由于隧道開挖采取了平埋和暗挖法，導(dǎo)致地面坍塌的原因是多種多樣的。比如，當(dāng)電壓發(fā)生變化后，鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的電壓會(huì)發(fā)生變化，或是在鉆探早期沒有及時(shí)采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施。在這樣的施工條件下，由于不穩(wěn)定，隧道的圍巖很有可能受到破壞。4、淺埋暗挖隧道施工引起地表塌陷的施工原因淺埋暗挖隧道工程中，地面坍塌既受地層條件的影響，又受施工條件的影響。在實(shí)際施工中，地面場陷事故往往在出現(xiàn)之前就會(huì)出現(xiàn)出一些前兆，因此，施工單位必須提前進(jìn)行預(yù)測，在開挖工作到達(dá)旋噴加固區(qū)和加固區(qū)深孔加固區(qū)邊界時(shí)，提前進(jìn)行預(yù)測，并采取相應(yīng)的措施，然而，在實(shí)際工作中，施工單位往往在進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測時(shí)，往往沒有考慮到注漿加固等方面的問題，而施工方在進(jìn)行深孔注漿加固時(shí)，往往會(huì)因?yàn)殂@孔深度不夠而使其不能有效地進(jìn)行止水加固。由于地層塌陷事故的出現(xiàn)，其表層和內(nèi)部的變化常常不會(huì)同時(shí)發(fā)生，因此，僅靠監(jiān)測地下地層的沉降量很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)地下的具體狀況，而且施工單位在監(jiān)測地層沉降時(shí)，很少能夠?qū)Φ孛嬉韵碌牡貙舆M(jìn)行監(jiān)測，從而導(dǎo)致淺埋暗挖隧道施工中，地、場陷事故的發(fā)生。5、

預(yù)防地表塌陷施工技術(shù)措施及應(yīng)用5.1

防止地面坍塌的技術(shù)措施堅(jiān)持正確的設(shè)計(jì)原則。（1）隧道的設(shè)計(jì)和規(guī)劃要充分利用隧道的功能，同時(shí)要遵循經(jīng)濟(jì)、安全的原則。在工程建設(shè)中，要注意避開對生態(tài)環(huán)境有顯著影響或不利的區(qū)域，并盡可能地減少對耕地和農(nóng)田的利用。（2）隧道主體結(jié)構(gòu)必須能保持永久性的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，以最大限度地發(fā)揮隧道的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和耐久性，以保證隧道的正常運(yùn)行和維護(hù)和管理。（3）隧道施工應(yīng)遵循信息化、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則，及時(shí)調(diào)整施工方案、支護(hù)參數(shù)，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足施工要求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、安全的要求。（4）堅(jiān)持總體設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，強(qiáng)化運(yùn)行設(shè)備和工程設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，保證總體設(shè)計(jì)滿足合理需求。（5）根據(jù)隧道施工的實(shí)際情況，采用新材料和新技術(shù)，將“經(jīng)濟(jì)”和“技術(shù)”有機(jī)地結(jié)合起來，以滿足功能要求、標(biāo)準(zhǔn)要求、環(huán)境要求、安全要求和操作要求。5.2

士體的最佳化為了保證分層結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定，降低地面塌陷的發(fā)生率，施工人員往往會(huì)采取相應(yīng)的防治措施，以增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。采用補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)的優(yōu)勢在于，開挖可以加速隧道的天然拱形構(gòu)造，有效地改善土體性能，使土體強(qiáng)度明顯增加，并與隧道施工中的相關(guān)規(guī)定相符合。在某些建筑工程中，還可以采用接縫、振動(dòng)等方式來進(jìn)行土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在工程實(shí)踐中，要綜合考慮各種因素，才能做出最后的決策：雙污泥、化學(xué)污泥或純粹的水泥污泥。5.3

預(yù)支在隧道內(nèi)，采用雙層排水管道進(jìn)行開挖前的接地是一項(xiàng)重要的技術(shù)措施，在工程建設(shè)中起到了很好的作用。在經(jīng)過隧道的壓力注水后，經(jīng)過多次的互相滲透、擠壓，可以明顯地改善土壤的效率。泥漿灌裝和擠壓脫水是用來加固的。在上層，作為替代地面框架的功能。將外力反作用機(jī)制相結(jié)合，可以使技術(shù)土體發(fā)生變化，限制變形，使圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、強(qiáng)度、緊密性得到明顯改善。5.4

安裝格子鋼框架支架平埋隧道施工中，一般采用爆破、支護(hù)等方法，采用小型掘進(jìn)機(jī)沿著預(yù)定工作面和預(yù)留的核心層進(jìn)行開挖。在此基礎(chǔ)上，采用噴水混凝土封堵，對噴淋混凝土的厚度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并對臺(tái)階的高度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并對底部切割進(jìn)行人工修補(bǔ)。在切割完畢后，為充分改善其穩(wěn)定性，應(yīng)合理安排格鋼框架的支撐，采用角鋼、槽鋼、螺栓等構(gòu)件來確定格距，并將其整體化，并在尾端處焊上固定錨桿，并采用噴射混凝土接頭，從而進(jìn)一步改善其穩(wěn)定性。5.5

仰拱與襯砌施工在隧道施工中，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行反弧和混凝土的襯砌。推薦在襯砌施工中首先進(jìn)行反面和反面的填筑。板料逆向加工部分的輸送通道是閘門，各鑄件的板數(shù)要嚴(yán)格控制。提出了在一次注水后，對仰拱及開挖面進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。在這一地區(qū)，二次襯砌與開挖面的差別較大。為了保證支承結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，施工人員應(yīng)該盡可能地減少封閉襯砌所需的時(shí)間，以保證施工的順利和安全。5.6

下臺(tái)階開挖施工在進(jìn)行淺埋、暗挖隧道工程時(shí)，在工程完成后，必須采取下一步開挖法。下段開挖分為中溝開挖和馬口段兩部分。在進(jìn)行中槽開挖時(shí)，應(yīng)事先預(yù)留兩邊的空間平臺(tái)，防止出現(xiàn)滑拱等問題。在馬口開挖過程中，要做好吊網(wǎng)噴混凝土初期支護(hù)、格柵鋼架接支護(hù)、梅花型錨固等。在淺埋隧道施工中，為了保證地面建筑物和隧道施工的安全，采用水泥或水玻璃液漿法對圍巖進(jìn)行加固。降低地面沉陷，提高圍巖的穩(wěn)定性，是隧道施工的一個(gè)特殊要求和內(nèi)容。采用豎向鉆孔灌注技術(shù)，在鉆孔后設(shè)置注漿管，并利用該灌漿管道進(jìn)行圈巖注漿；在遇到建筑物障礙時(shí)，可采取鉆孔和注漿管相結(jié)合的施工方式，以減小灌漿對周邊圍巖的影響。5.7

測量監(jiān)控為了保證施工質(zhì)量和施工安全，實(shí)時(shí)掌握施工動(dòng)態(tài)信息，必須時(shí)刻關(guān)注地表環(huán)境、圍巖、地層地質(zhì)、施工質(zhì)量、支護(hù)結(jié)構(gòu)等信息，及時(shí)掌握信息，對建立新信息優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工工藝并及早發(fā)現(xiàn)一些施工隱患具有非常重要的作用。5.8

地表塌陷控制措施的應(yīng)用首先，對塌陷區(qū)采取了全面注漿帷幕技術(shù)，對地表水和地下水進(jìn)行了封閉，從而達(dá)到了加固圍巖的目的。其次，將縱環(huán)方向調(diào)整到2m，以增強(qiáng)超前支護(hù)的效果。第三，將122a型鋼框架改為I25a型鋼框架，加強(qiáng)了支撐強(qiáng)度，提高了支撐的穩(wěn)定性；在鋼筋混凝土拱腳處，采用C42型錨桿進(jìn)行加固。后期二次襯砌的主筋C25的間距從20cm調(diào)整到15cm，分配筋從C14調(diào)整到C16，保持間隔不變，在穩(wěn)定后馬上進(jìn)行襯砌施工，可以隨時(shí)進(jìn)行一次澆筑，及時(shí)進(jìn)行封堵。最后，加強(qiáng)地面監(jiān)測，做好預(yù)測，確保隧道工程的正常進(jìn)行，防止因地面坍塌而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)和生命財(cái)產(chǎn)的損失。只有如此，地面坍塌才能得到較好的防治。6、總結(jié)棋盤石隧道從2015年1月份開工，一直到第一次貫通，在工程中，由于淺埋隧道施工困難，安全隱患大，工序復(fù)雜，進(jìn)度緩慢，但其采用的施工方法成功突破了淺埋暗挖隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)難題，淺埋暗挖隧道在施工過程中，常常會(huì)出現(xiàn)地面沉降、地層位移等問題。由于施工條件、施工技術(shù)、周邊建筑物和地下管線等條件的制約，所以必須采用科學(xué)的施工技術(shù)和嚴(yán)格的施工技術(shù)。而在施工過程中，應(yīng)根據(jù)不同的工程