浅埋暗挖隧道施工技术及其地面沉降控制

浅埋暗挖隧道施工技术及其地面沉降控制

欧光军

中国水利水电第十二工程局有限公司  浙江 杭州  310004

摘要：近年来，我国的隧道工程施工建设越来越多，在施工的过程中，浅埋暗挖施工技术的应用非常普遍。但是，在隧道开挖施工中，由于受到地质条件因素、施工工艺因素等的影响，可能会造成地面沉降问题，影响工程建设安全，因此，对隧道开挖沉降及控制要点进行详细探究迫在眉睫。对此，本文首先对隧道施工中的浅埋暗挖法进行了介绍，然后对隧道开挖施工中地面沉降的产生原因进行了分析，并结合工程实例，对隧道工程浅埋暗挖施工工艺及地面沉降控制措施进行详细探究，以期为类似工程提供借鉴。

关键词：浅埋暗挖；隧道施工技术；地面沉降；控制

引言

在隧道施工中，与传统隧道施工技术相比，浅埋暗挖施工技术具有无可比拟的优势，其逐渐成为隧道施工技术中具有代表性的技术，而浅埋暗挖施工引起地表沉降变形一直是困扰浅埋暗挖隧道施工作业的难题。由于暗挖隧道围岩地层地质条件的复杂多变性，导致影响地表沉降变形的因素众多，很难进行比较精确的预测和计算。因此，针对浅埋暗挖隧道施工引起地表沉降变形的影响因素分析越来越重要。

1浅埋暗挖施工技术的原理

采用浅埋暗挖施工的地区，基本上是第四系薄弱的地层。实施浅埋底切法的基本原则是对地层进行处理加固，合理控制围岩自重。工作环节在短时间内完成，支撑结构及时闭合，支撑结构视为一个环。初始支护结构和围岩形成支护系统并承载载荷。地层和环境对浅埋和底切技术的实施会产生不同程度的影响。隧道施工采用浅埋和底切法，对地基质量、隧道地层质量和周边建筑物质量有非常重要的影响。根据监测获得的信息和数据，可以得到更加合理、现实的施工方案，有效保证隧道施工质量。

2浅埋暗挖隧道施工技术

浅埋隧道开挖时，一般开挖方法有台阶开挖和舱壁开挖，具体施工方法如下：台阶开挖：根据实际情况对工作面进行分类施工，适应地层变化，主要用于软弱围岩的形成，可结合实际情况，开挖、多级开挖等方式实现。中隔壁法：以台基开挖为基础，开挖后通过及时支护各部分形成封闭单元的方法。需要注意的是，如果施工条件不符合施工要求，可在隔墙基础上加设临时倒转，跨隔墙完成断面开挖。双侧壁导坑法：可将大跨度开挖断面转为小跨度工作，广泛应用于地基差、开挖断面大的隧道工程。这种工法是将隧道施工的开挖段分为左右侧壁先导坑、上芯土、下台阶单独完成施工，过程中各块独立封闭。开挖完成后施工中的中间变体基本没有发展，但由于块体多，扰动大，对初始支护全断面闭合时间的要求更高。

3地面沉降控制的有效措施

3.1做好开挖施工的防沉降控制

首先，在进行开挖前要针对施工区域的地质情况展开深入分析，在此基础上制定完善的开挖方案。尤其是要根据情况选择合适的开挖方法，以免由于不合理的开挖而致使地面出现沉降。其次，在进行开挖时要做好对于地面沉降的监控，从而及时掌握地面沉降的变化情况。在进行监测时，需要合理使用先进的监测技术及设备，从而保证监测工作的有效性，使监测所得数据的作用得到充分发挥。此外，要结合沉降的具体变化和施工进度来适当调整并优化地层加固及处理的措施，以保证开挖时地层可以更加稳定，减小由于地面沉降而造成的影响。最后，在进行开挖时还应当做好对于地质地层条件的优化，最大程度的减小开挖施工对于附近岩体及地表结构所造成的影响，实现对于地面沉降的充分控制。

3.2注重土体处理工作

在进行浅埋暗挖隧道施工时，要针对土体的改良引起高度的重视，从而使土体的承载力及稳定性可以得到加强，这样的做法有助于地面沉降变形程度的减小。在实际工程中，应保证土质的正方向运动，在隧道的局部区域加固土体得到仰拱结构，以此来使支护体系的质量变得更高。在进行施工的过程中通过超前注浆以及深层注浆等的措施来使土体的整理质量得到提高。无论是化学浆还是水泥浆，都可以使土层结构更加稳定，从而防止在进行施工时土层移动过多。通过科学合理的土体改良方法，能够实现对于隧道施工中地表的固结强化，确保土体的稳定性及强度都能够满足要求，以免在浅埋暗挖施工时由于土体情况较差而出现沉降变形。只有做好了对于土体的处理工作，才能够使浅埋暗挖施工技术的作用得到有效发挥，进而更好的控制隧道施工中地面沉降的问题。

3.3合理排放地下水

在浅埋暗挖隧道施工中对地面沉降问题进行控制时，对于地下水的排放同样是应当重视的重要工作，要尽可能的保障隧道施工是在无水条件下所开展的，这也是避免地面沉降问题出现的有效措施。在实际工程中，能够通过水帷幕或是旋喷桩来实现对地下水的堵塞，以免地下水渗入到结构内部。

4工程实例

4.1工程概况

    云南建个元高速公路炭山隧道为分离式隧道，桩号为K55+615～K55+956，开挖面积达106.98平方米，属大断面隧道，道路设计时速为80km/h，一般埋深10m～50m，最大埋深57m，属浅埋段隧道。进口位于斜坡的山脊的侧面，隧道上部10m有乡村公路通过，总体进口交通便利，山脊侧面为林地，植被茂密，以松树、灌木为主，地表为残坡积覆盖堆积山体。隧道山体的左方属于挖方路基，产生偏压严重的是右方的山体，因此隧道右侧洞室内可承受荷载较大的自重，同时，在自重荷载下使得隧道中剪应力过大，使隧道整体可能收到单向力的影响，极易出现失稳的问题。基于该项目背景，在隧道施工环节，需要对技术和工艺科学选择。

4.2地表沉降处理技术

该项目施工环节，需要使用如下三种技术完成地表处理：

第一，地表处理和加固。该项目距离洞门40m范围内，在隧道内部衬砌外部边缘，向两侧横向长度衬砌6m。该项目中，由于洞顶位置覆土残积层相对较厚，因此，为保证施工环节安全性，可在洞段位置以地表注浆形式加固。注浆环节利用小导管，并使用型号为Ф42×4mm的无缝钢管，控制钢管的均长为9m，相邻钢管的间距为1.2m，以“梅花形”设置。注浆过程，以纯水泥浆进行，控制水灰比1:1,同时，保证注浆压力区间为0.5～1.0MPa。加固地表，从项目成本和施工要求等方面综合考虑，可使用M10砌片石进行地表加固，保证加固厚度为50cm。

第二，换填技术，在距离隧道入口的中线位置30m的地表上方，使用粘土进行覆盖，厚度约1.0m，换填环节，先使用挖掘机将地表上方的浮土全部清理，清理高度约1.2m，之后以压路机进行压实。使用石方填料作为夯填土石，控制其粒径≤15cm，保证回填高度和开挖高度相同，为1.2m。单层填筑厚度为30cm，分4次回填，填充之后，利用推土机进行压平，并使用平地机将地表刮平，防止压路机施工发生陷入问题，以压路机完成地表压实。压实过程，控制碾压次数为6遍，速度≤2km/h。

第三，更新配载，由于该项目隧道的进口位置处于偏压这一状态，因此需要将其配载加以更新，之后才能展开洞身的开挖施工，使用夯填土作为配载材料。该项目中围岩的等级为Ⅳ级别，因此，可选择碎土石进行配载，保证其厚度2.4m。使用分层填筑方式，填筑厚度为30cm/层，填筑之后，和地表换填工序相同更新配载。

结束语

综上所述，浅埋暗挖公路隧道施工技术属于公路施工过程中较为常用的施工技术，在施工过程中，施工人员应当严格按照图纸以及计划开展工作，防止出现意外影响工程进度的同时，对施工人员生命安全产生威胁。了解施工地点地质条件以及周围环境，避免因为自然因素影响施工整体进度，对可能出现的风险做出提前防范，避免对工程产生较大的影响。

参考文献

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