富水地層隧道淺埋暗挖的施工技術

通常在建設地鐵時，會出現(xiàn)諸多像隧道長度不夠、地質環(huán)境復雜、截面尺寸過小的問題，所以為了保證地鐵施工質量，僅僅借助老舊的盾構施工技術是不夠的。因此，為了提高施工效率、施工質量，文章重點研究了淺埋暗挖技術，對富水地層隧道淺埋暗挖技術的提升有重大幫助。

1  工程概況

橫嶺隧道起點是廣東省河源市東源縣仙塘鎮(zhèn)，終點是廣東省河源市紫金縣臨江鎮(zhèn)。隧道的形式是單洞雙線，進出口里程分別為DK272+521.19~DK280+396，全長7874.81m。隧道經過低矮、復雜多變的山區(qū)，沿線地形標高：65.535~340.8m，測試區(qū)域標高的最大值是340.8m，極差是275.26m。隧道埋深12.65~201.9m，最深達：201.9m。隧道起點處沒有附屬道路，交通十分不方便，隧道終點有小路分流，交通較為便利。

2  隧道開挖過程控制

如果隧道因為土層因素出現(xiàn)了豎向變形或下沉現(xiàn)象，此時有必要對其采取支護措施。一項合理的支護方案可以提升隧道的穩(wěn)定性，但當支護措施不夠合理或者操作不規(guī)范、不到位，土層也很難保持平穩(wěn)狀態(tài)，那么土層會因為沒有及時得到支護持續(xù)下沉、變形。經數(shù)據統(tǒng)計，土層下沉的程度受工程施工影響頗大，諸如隧道埋設或是地層環(huán)境等因素均會對其造成影響。在所有影響因素中，以施工方式不當所帶來的影響最為明顯。

基于暗挖施工，可以充分發(fā)揮出圍堰的荷載能力，由此起到初期支護效果。完成隧道開挖作業(yè)后，在圍堰荷載作用下進行噴錨處理。為了進一步提升圍巖的荷載力，一定要保證錨噴和圍巖粘合牢固，避免圍巖出現(xiàn)大幅度松動，從而幫助支護與圍巖共同受力。地質環(huán)境、埋深、尺寸等是影響隧道設計關鍵因素，當隧道周圍的環(huán)境條件惡劣時，可借助環(huán)形臺階開挖法，不僅能降低施工難度，也可有效解決城市隧道沉降的問題。降水及加固掌子面是隧道挖洞之前施工的重點。

隧道工程中有“管超前、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的15字方針，是有效解決砂層沉降的法寶，保證技術操作符合方針中的要求，掌控每個施工細節(jié)。以下建議也可以有效控制下沉：

1）施工時掌控好每個臺階的高低距離，盡量保證施工操作干凈利落，封閉快、早成環(huán)。

2）保證上臺階的拱架和拱腳處理到位，位置保持緊密。借助水泥墊板穩(wěn)固拱腳，將其放置在連接板下。同時要十分注重鎖腳錨管及注漿效果。

3）定期給初期支護背后進行回填注漿。初期支護與土體會發(fā)生分離的情況，一方面與混凝土自重有關，另一方面則受到了噴射密實度的影響，此時會對初期支護和圍巖的安全產生威脅并且造成土層不穩(wěn)定，最終初期支護與圍巖不可以共同受力。因此，時刻檢查并及時回填注漿，是保證初期支護正常使用的最大保障，尤其是當結構受損以及封閉快并設計強度達到要求時，這有助于及時止水、鞏固承載體、調解結構的受力處境以及解決地層下沉。

由于在富水砂層施工的過程中圍巖的平衡時間有限，所以施工的關鍵點是保證每一個步驟能夠快速完成，一定要封閉快，所有步驟要在圍巖失去平衡之前完成，否則魏延坍塌的后果十分嚴重。所以安置拱架、噴射混凝土等步驟一定要把控好時間。能否完全控制土層下沉不只是會受到設備以及優(yōu)化的方案影響，施工過程中工藝、操作技術也會直接影響土層下沉，其中存在的影響因素頗多，常見的有拱架焊接工作、臺階間距以及連接筋等，以上任何一個步驟不符合操作規(guī)范都會導致土層沉降，更嚴重的會發(fā)生塌方。

3  富水地層鐵路隧道淺埋暗挖施工技術

3.1  研究計算數(shù)值

1）無核心土無超前支護臺階法的計算結果。 因為隧道開挖得越深，就會釋放出更大的應力，這是導致地層變形的關鍵因素，所以在隧道施工期間應該著重注意釋放應力，因為應力同時會引起地層變形，如果開挖的上臺階長度＜1.5m，那么是不會影響到地層變形的，往往開挖時隧道工作面的前、后方20m周圍是出現(xiàn)地層沉降頻率最高的地點。同時，位于隧道拱腳上部的地層結構穩(wěn)定性不足，極容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象，而隧道底部則設置有回彈區(qū)，因此在實際施工過程中應注重仰拱部分的施工?？臻g效應是隧道工程的常見現(xiàn)象，并且也是引起地表沉降的主要原因，所以施工時要十分關注該處，地表沉降總量會達到60%，主要沉降地點是開挖面10~20倍洞徑范圍之內。如果開挖的長度＜1.5m，那么是不會影響到地層變形的，隧道地表才可以穩(wěn)定[2]。

2）采用無核心土無超前支護。 當隧道施工借助這種方法時，要采取開挖上臺階進尺2m的臺階法。各施工步序沉降槽如圖1所示。

圖1 各施工步序沉降槽

如圖1所示，足以說明超前支護臺階法與無超前支護臺階法對底層變形有不同的作用，比較兩種方法，超前支護可以起到控制地層變形的作用，并且在地表沉降上第一種方法比第二種方法多80%。隧道中變形最嚴重的區(qū)域集中在開挖面前后面20m之內的地層，整體以V型擴散。伴隨著隧道開挖位置的改變，所帶來的地表沉降現(xiàn)象也存在明顯的差異。經驗表明，在對上臺階部分進行開挖時所帶來的地表沉降現(xiàn)象最為明顯，所以在施工期間就要有效控制住上臺階所造成的影響，以防后患。同時開挖下臺階也會對地層造成一定的影響，所以隧道施工初期的支護工作是不可避免的。

無核心土無超前支護臺階法、單側壁導坑法、同臺階法3種方法具有高度的相似性，具體體現(xiàn)在地表沉降、地層變形等多個方面。但如果比較單側壁導坑法和無超前支護無核心土臺階法所引起的地表沉降和地層變形程度，那么前者明顯要小于后者?；跀?shù)據統(tǒng)計可以得知，單側壁導坑法可以起到良好的地表變形控制效果，基于此方法所產生的地表沉降以及地層變形均得到了良好的控制，還有助于鞏固拱頂，不會引起隧道拱頂出現(xiàn)受拉情況。

比較單側壁導坑法與臺階法，會發(fā)現(xiàn)前者可以更加有效控制隧道圍巖的變形，不過其施工技術要求較高，而且節(jié)點處沒有足夠條件對隧道進行防水。所以經過比較多種數(shù)據、施工技術、后期效果等，無核心土有超前支護臺階法也能有效控制隧道圍巖變形，本隧道工程最終決定采取無核心土有超前支護臺階法。

3.2  研究計算結果

圖2 隧道地表沉降槽

對上述資料進行分析可知，無論是否存在地下水，所對應的地表沉降槽曲線形狀均大體相當。但是比較隧道施工區(qū)域存在地下水和不存在地下水的情況，兩者對地表沉降的影響也是不同的，隧道存在地下水時地表沉降會增加40%，顯而易見前者造成的后果更為嚴重，這與地層中的水體出現(xiàn)持續(xù)下降的現(xiàn)象有著密切的關聯(lián)，在孔隙水壓力持續(xù)減少的影響下必然會導致地表出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。由此可知，在圍繞富水段展開淺埋暗挖施工時，應格外注重地下水所帶來的影響(見圖2)。

盡管地下水并不會對地層變形等方面造成影響，但它會加劇拱頂沉降程度，分析可知沉降區(qū)主要集中在隧道上方地表25m區(qū)域。

3.3  計算結果分析

為了確保數(shù)值計算后的準確性、可靠性及合理性，在本次隧道工程開挖施工期間，對隧道的地表沉降、水平收斂、拱頂沉降進行了監(jiān)測。監(jiān)測結果，拱頂沉降、地表沉降結果如圖3所示。

圖3 拱頂沉降、地表沉降結果示意

以圖3為基礎進行計算可知，當考慮地下水所帶來的影響后，實測的地表沉降結果與預期值有著高度的相似性。無論是否考慮地下水的影響，實測的水平收斂變形現(xiàn)象都極為微弱，盡管其不會帶來明顯的影響，但并不代表施工中可以忽略此部分因素。伴隨著隧道埋深的加大，此時對應的拱頂以及地表沉降現(xiàn)象也更為明顯，開挖隧道過程中會對地層變形造成影響。

4  結語

淺埋暗挖施工是隧道工程中的關鍵技術，所帶來的施工效率較高，所產生的拆遷量較少，在施工中靈活性較高，對于富水地層環(huán)境而言具有高度的可行性，是隧道工程不可缺少的一部分。文章圍繞淺埋暗挖施工展開探討，提出其應用方法，實際成果表明此方式具有良好的可行性，可以顯著提升施工質量。

本文來源：《城市住宅》：http://xwlcp.cn/w/kj/12544.html