浅谈市政工程隧道浅埋暗挖施工技术

发表时间:2020/9/4   来源:《建筑实践》2020年39卷第9期   作者:陈俭
[导读] 随着现代社会经济的高速发展,城市化建设由地上转向地下。

         摘要:随着现代社会经济的高速发展,城市化建设由地上转向地下。隧道工程在城市地下空间建设具有不可或缺的作用。本文就浅埋暗挖技术及其具体施工过程中存在的各项问题,对其施工技术进行综合分析,希望能够为其相关人员具体工作提供更为丰富的理论依据,为科学应用浅埋暗挖技术提供新思路。
         关键词:市政工程;隧道施工;浅埋暗挖技术
         引言
         在市政工程建设过程中,隧道施工是其极其重要的工作内容,在此过程中,浅埋暗挖技术的合理应用具有极其重要的应用价值,能够有效提升项目施工质量,确保更为高效的市政工程建设,施工人员需要对其进行深入分析与合理应用,为了进一步明确在隧道施工过程中如何更为高效的应用该项施工技术,特此展开本次研究。
         一、浅埋暗挖技术
         (一)概述    
         在市政工程具体开展隧道施工时,浅埋暗挖技术具体是指基于新奥法实现的新型施工技术,在对其进行具体应用时,需要基于现场施工要点开展各项工作,并对其隧道理论进行科学完善,以此为基础,确保项目施工过程中能够更为有效地应用该技术。和新奥法相比较而言,该种施工技术能够更好地适应我国现阶段城市的土质条件。总之,通过科学应用浅埋暗挖技术能够对围岩进行有效加固,确保其具有更高的稳定性,但是在完成支护作业之后,需要对围岩位置进行封闭处理,确保围岩结构具有完整的支护系统。以此为基础,能够确保在后期施工过程中围岩出现变形的可能性大大降低,同时还可以对其进行有效控制[1]。因此,浅埋暗挖技术的应用优势和实用性相对较高,但是在开展实际施工作业时,该技术也存在一定程度的不足。通常情况下,现场施工具有较多施工流程,复杂性也相对较高,如果不能对其进行科学控制,则会使其支护效果无法得到科学保障。在具体应用浅埋暗挖技术时,复合衬砌方式具有较高的应用效果。在此过程中,通常存在两层衬砌层,在具体进行隧道开挖工作时,首先需要利用钢架或钢筋网进行外层衬砌支护,为了进一步保障支护效果,在完成支护作业之后,需要对其稳定性进行科学测试,确保达到合格标准之后才可以继续开展内存衬砌支护。除此之外,在开展具体施工作业时,还需要合理应用现代信息技术,通过优化设计和信息反馈能够有效避免出现塌方问题,进而确保更为高效的控制沉降量,确保能够全面提升隧道工程质量。
         (二)应用原则
         在进行隧道工程建设过程中,浅埋暗挖技术具有较高的应用价值,同时,现场施工的复杂性也相对较高,因此,在开展具体施工作业时,必须严格遵循各项原则,使其作用得到更为充分的发挥。首先,在管超前,需要利用小导管注浆和超前管棚进行隧道防护,并对其进行积极利用,确保能够有效提升现场施工的稳定性,进而有效避免围岩由于密实度不足出现坍塌现象。与此同时,还需要合理优化注浆施工,在完成支护作业之后,需要在围岩空隙注入浆液或水泥浆,保证隧道的完整性,进而确保围岩具有更高的稳定性。其次,在开挖前期进行松软地层施工时,必须有效提升支护强度,选择使用具有较大刚度的支撑材料,进而有效避免施工初期出现变形情况[2]。最后,需要严格遵循快速封闭原则,在具体进行台阶施工时,如果台阶长度超出可控范围,则其出现变形情况的可能性大大增加,甚至会在一定程度内降低围岩的稳定性,因此必须快速封闭台阶,从而实现变形率的有效降低。除此之外,在施工全过程,还需要进行科学有效的测量工作,确保能够实施掌握隧道内部整体变化,对其施工进行更为有效的控制。在此过程中,还需要进一步提升现场施工人员的综合素质,确保能够有效提升整体施工效率和施工质量。
         二、浅埋暗挖施工技术应用常见问题
         (一)土质稳定性差
         通过研究相关可靠资料发现,受到水位、溶洞等不良地质条件影响,隧道开挖区域的稳定性无法得到科学保障,在软土环境下开展施工作业时,必须有效落实加固处理措施,确保其可行性,有效避免崩塌事故[3]。基于岩石特点,合理优化后续施工流程。在开展具体施工作业时,隧道穿越地层内部的泥土一般为砂质粘性土壤,而且,局部区域可能会出现冲积砂层,地层相对薄弱,基于此,在开展隧道开挖施工时,施工周边围岩出现沉降问题的可能性相对较高。与此同时如果围岩表面具有较高的松弛指数,或者已经呈现变形问题,则会使其围岩出现坍塌问题的可能性大大提升,如果不能对地表进行有效控制,则很难保障围岩稳定性,进而在一定程度内延误后续施工,使其施工难度大大增加。
         (二)地下管道渗透
         在市政工程进行隧道工程施工时,需要综合考虑上层滞水情况,明确工程稳定性的各项要素,全面考量水源补给情况,严格基于隧道范畴和结构特点开展各项施工,实现水源供给效率的有效提升。与此同时,还需要对隧道内部的风道结构进行综合分析,如果各结构的饱和属性较浅,则部分地层结构出现空洞问题的可能性相对较高,在此过程中,如果不能及时匹配降水作业,则会对其后续风道开挖工作造成很大程度的不利影响。
         (三)环境条件复杂
         通常情况下,隧道施工具有复杂的地质条件,在分析建筑区域过程中,必须对群交通量,建筑群和管线等因素进行综合考虑,基于现有施工技术进行优化设计,确保能够更高程度的满足管线设计相关要求。隧道施工可能会对建筑安全和管线安全造成不良影响,因此,相关单位必须对其现场施工进行严格控制。由于隧道施工现场地层较软,地层中同时涉及迁移,管线施工和道路施工,部分土质较为松散,甚至出现流态[4]。在隧道结构范围内的各个管线可能会有漏水现象出现,排水沟水源相对较多,可能会出现严重的沉积现象,进而使其地下水无法实现及时补给。
         三、市政工程隧道浅埋暗挖施工技术
         (一)上台阶施工
         在我国现代城市化发展过程中,城市功能的多样化得到了很大程度的提升,在具体进行地下管线布设时,布设环境也逐渐呈现较高的复杂化,会在很大程度内影响关联施工项目,为了确保施工项目具有更高的安全系数,相关单位在施工前期,需要对其施工图纸进行科学分析,对其施工现场进行实地勘察,确保能够对施工现场地质环境全面掌握,明确可能会对工程质量安全造成影响的各项因素,并以此为基础,对周围土体进行科学有效的拍喷施工,确保土体具有更高的稳定性,进而使其施工过程中的土体不稳等各项问题得到合理规范。在具体进行上台阶施工,首先需要科学设计管线,然后以此为基础,对其围岩扰动指标进行科学控制,使其始终处于合理范围之内,应用风镐实施开挖作业。

而在具体进行开挖作业时,需要从拱部区域开展具体施工,预留出中心部位,对其支护结构进行优化调整,然后对其开挖过程中产生的土方及时运输到下台阶,确保同时进行支护作业和开挖作业,为后期工作的有效开展创建良好的条件[5]。
         (二)下台阶施工  
         在开展下台阶施工时,人工是其各项工作开展的重要基础,在此过程中,相关人员需要基于设计图纸深入分析施工要求,合理应用挖掘机,逐步开展开挖作业。在中央位置进行土体开挖时,需要基于具体情况对其侧轮廓进行科学控制,在完成人工开挖之后,科学处理和修正两侧轮廓,确保能够有效控制图体扰动问题。通常情况下,需要控制开挖深度达到地表以下110米,基于支护措施进行隧道开挖,在隧道结构实现封闭成环之后,需要基于循环进尺范围科学开展后续施工,确保能够顺利进行隧道施工,有效提升项目工程的安全系数和施工效率。下图为三台阶法具体施工流程。
         
         图1 施工流程图
         (三)科学设置隔离桩
         在建筑物和风道之间,需要进行有效间隔,为了保障二者隔离要求,需要合理应用小导管,实现注浆作业的有序推进,确保能够有效缩减地层变形范畴。与此同时,还需要科学开展监控作业和测量作业,严格基于数据信息规范开展各项工作。在具体开展施工项目时,需要深入分析施工设计图纸,明确其中的各项要求和要点,保障各个结构具有较高的独立性,进而使其更高程度的满足相关标准,确保能够更为高效的开展隧道工程,有效提升工程质量[6]。
         (四)管棚支护技术  
         在隧道施工过程中具体应用浅埋暗挖技术时,必须对其管棚支护技术加强重视,确保能够对其隧道施工质量进行科学控制。对于浅埋暗挖施工而言,管护施工技术是其不可或缺的重要组成,具有较高的适用性和便携性,能够对其项目施工成本进行科学控制。在隧道施工过程中具体进行管控支护技术应用,需要对其工程项目整体情况进行全面把握,基于管井大小进行管棚支护方法的科学选择。在此过程中,如果钢管两端支撑体系足够大,则其开挖作业产生的变形量相对较小,更为充分的发挥管棚支护作用。管棚支护技术在隧道施工过程中具体应用时,上覆地层变形,具有一定程度的特殊性,端头支撑变形和挠曲变形是其最为常见的变形情况,为了确保更为科学的控制施工质量,在具体进行管棚支护施工时。需要对其支撑梁刚度和管棚高度进行科学调整,进而确保高校开展整体施工,使其更高程度的满足现场施工需求。
         (五)加固施工技术
         在具体应用浅埋暗挖隧道施工时,土层和地表的降水量会在很大程度内影响初期支护施工,因此,相关人员在完成支护工作和土体加固工作之后,必须对其进行深入分析。在我国现阶段,超前管棚支护,导管注浆支护,水平旋喷隧道支护和超前锚杆支护是对隧道工程进行加固施工过程中最为常见的几种施工技术。其中超前管棚支护具体是指有效结合格栅拱支撑和悬吊式技术,并以此为基础对岩层进行稳定控制,合理约束围岩结构[7]。水平旋喷隧道支护是现代科技发展过程中形成的新型技术,主要是通过利用水平旋喷,对隧道内部刚性进行合理强化,以此为基础,能够对地表坍塌事故进行有效控制。在开展具体施工作业时,技术人员需要对其各项指标参数和主体强度进行科学控制,确保能够更为高效的应用施工技术。注浆支护技术通常选择使用泥沙和水泥作为注浆原材料,通过钻孔施工压入小导管,确保项目支护施工具有更高的安全性和稳定性。最后在具体实施超前管棚支护时,相关人员需要对洞外轮廓进行科学有效的钻孔注浆,实现土体的有效形成,并将其作为支护结构。
         (六)真空降水应用
         在真空降水利用方面,需要有效结合真空泵和管井,然后将其与辐射井内部的水平渗水连接,确保能够对渗水进行更为有效的控制。在具体实现真空降水时,工作原理是使真空泵呈现真空状态,此时,水会迅速流入管内,进而使其水位出现下降[8]。通常情况下,在内粉细砂层,粉土层和黏土层进行降水处理时,真空降水具有较高的应用价值。由于黏土层的渗透系数相对较小,因此,常规降水方法无法确保将其残留的水排除干净,进而使其后期隧道施工带水作业,为整体施工带来一定的安全隐患。通过分析我国现阶段隧道施工具体状况,真空降水的合理应用能够将含水层部分的地下室有效排除,同时还可以将粉土层内部的水完全排除,相对于常规排水而言,具有明显的排水效果。
         (七)辐射降水应用
         在辐射降水方面应用浅埋暗挖时,首先需要进行大口径井的科学设置,随后需要在隧道含水层内进行辐射管的合理铺设,含水层内部的水在经过辐射管后,流入大口径井,然后基于水泵作用排出。在具体进行水平渗水井施工作业时,调整范围相对较大,因此,在开展具体施工作业时,通常是在地表上没有降水片的部位开展施工。
         四、结束语
         总而言之,在市政工程建设过程中开展隧道施工时,浅埋暗挖技术的应用通常会面临着土质稳定性差,地下管道渗透,环境条件复杂等问题,在开展具体施工作业时,上台阶施工,下台阶施工,科学设置隔离桩,管棚支护技术,加固施工技术,真空降水应用和辐射降水应用是其极其重要的工作内容,相关人员应结合现场实际,具体情况具体分析,在提升隧道整体施工质量的同时,保证其具有更高的经济效益和社会效益,使其更高程度的满足现代社会经济建设对市政工程建设提出的最新要求。
         参考文献:
[1] 杨玲. 试论市政工程隧道施工中浅埋暗挖技术的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(015):1920.
[2] 刘卫. 市政工程隧道施工中浅埋暗挖法的具体应用[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2019, 000(001):P.162-163.
[3] 李新涛. 地铁超浅埋暗挖隧道在复杂环境下的综合施工技术研究[J]. 价值工程, 2018, 37(34):162-164.
[4] 张治国. 浅谈浅埋暗挖法隧道施工技术及地面沉降控制[J]. 信息周刊, 2019, 000(005):0117-0117.
[5] 邓林洋. 浅谈浅埋暗挖法在地铁隧道施工中的运用[J]. 建筑与装饰, 2018, 000(021):160-161.
[6] 王一. 浅谈砂卵石地层浅埋暗挖隧道施工常见问题及对策[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(008):1361,1425.
[7] 梁晓峰. 浅埋暗挖地铁隧道施工技术与风险探讨[J]. 产业与科技论坛, 2019, 018(010):78-79.
[8] 张鹏军. 隧道工程浅埋暗挖法施工要点及发展方向[J]. 中国室内装饰装修天地, 2019, 000(009):63.
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