浅埋暗挖隧道施工地面沉降控制研究

发表时间:2021/5/19   来源:《城镇建设》2021年第4卷第4期   作者:刘彦锋
[导读] 本文对埋暗挖隧道施工地面沉降控制进行研究。

        刘彦锋
        北京臻宸建设工程有限公司  北京市 100080
        摘要:在浅埋暗挖法隧道施工中,必须遵循其施工原则,严格按照其施工方法,采用高效可行的施工技术与流程,排除各种危险因素,加快施工进度,提高施工质量,保障施工安全,为施工单位带来更多的经济效益。本文对埋暗挖隧道施工地面沉降控制进行研究。
        关键词:浅埋暗挖法;隧道施工技术;地面沉降
        引言:随着社会经济的高速发展,道路桥梁工程也在大范围建设中。由于我国幅员辽阔,地质地形较为复杂,因此避免不了隧道施工。现阶段,在隧道施工中,常用的技术之一就为浅埋暗挖法,其有效地推动了我国道路桥梁事业的高速发展。在浅埋暗挖法隧道施工中,还要根据实际情况,有效地做好地面沉降控制,才能保障工程质量与安全。
        1浅埋暗挖法隧道施工技术方法
        1.1开挖方法
        在浅埋暗挖法的隧道施工中,必须密切结合工程项目的实际情况,做好围岩情况的勘测,施工工艺与方法都要与之相对应。在特殊情况下,还需要展开实验检测,来保障施工方法的顺利进行。在实际施工中,采用最多的施工方式为台阶法以及适用于各种地质环境下的部分开挖设方式。对于山岭隧道,需要采用正台阶法进行施工;对于城市隧道,需要采用上台阶法进行施工;对于大断面城市隧道,需要采用中隔墙台阶法进行施工;对于城市地铁施工,需要采用柱洞法。在实际施工中,如果遇到了隧道断面比较大的情况,就不能使用全断面挖设方式。应当尽可能降低对区域围岩的影响,采用掘进机或者人工挖设的方法。
        1.2隧道支护
        在浅埋暗挖法的隧道施工中,隧道支护一般情况下都会采用复合浅埋暗挖法的施工工艺。因此在施工之前,就需要提前做好支护准备,支护的刚度也需要结合实际情况来不断增加,这样才能有效控制地层与地表的沉降情况。除了采用挖设施工方法外,还可以通过采用改良前方围岩条件的方法,将其当作控制地层沉降变形的主要对策。浅埋暗挖法隧道施工中,一般都采用复合式衬砌,在支护设计中,也需要根据这三种情况来展开。在初期支护中,需要承载所有的结构负荷力;在二次支护中,需要当作安全储备。初期支护与二次支护需要联合承载结构负荷力,初期支护作为临时支护,二次支护作为主要支护。在实际设计中,还需要对承载结构与设计方案进行综合分析,通过大量的实验检测,来确定最佳的设计方案。然后再对所有的数据资料进行不断优化,保障施工的井然有序进行。在常规地质环境下,初期支护包括喷、锚、钢架、格构架。针对浅埋软弱地层,锚杆作用较小,就需要采用刚度较大的初期支护,来提高工程项目的质量。
        1.3辅助施工
        在浅埋暗挖法隧道施工中,采用辅助方式主要是根据地质地形情况。由于地层由不良地基形成,因此就要根据工程项目的实际情况与地质环境,来选择适宜的辅助施工,才能提高工程效果,减少工程造价。在辅助方法的选择中,需要根据地质环境与施工要求,先采用较为简单的施工方式,并且结合多种综合辅助施工工艺进行地基加固。
        2浅埋暗挖法隧道施工技术的应用要求
        2.1支护需要尽早
        浅埋暗挖法隧道施工中,土层非常容易受到施工的影响,因此出现地面沉降。因此就要在施工初期,做好支护施工,才能保障施工的井然有序进行,提高施工质量与安全。在支护中,需要保障支护结构的硬度与刚度,都符合实际标准要求。然后完善区域围岩结构,防止地面变形与沉降。
        2.2严防地表变形
        在实际施工中,都是自上而下,由浅到深,因此在开挖中都会接触到地表。由于地表的土层覆盖较为薄弱,容易出现变形。因此就要做好施工前的勘察工作,根据周围的实际情况,了解周围建筑物的施工强度与标准,来做好准备工作,保障施工安全。


        3浅埋暗挖法隧道施工中引起地面沉降的因素
        3.1地表沉降的过程
        地表沉降的过程较为繁琐,成因也比较复杂。在施工初期的地层挖设中,如果没有进行支护施工,就会出现地层厚度不均匀,导致围岩结构受力不均匀。在施工中,如果地层中的压力拱遭受破坏,就会引起地面沉降。在施工深入中,压力拱的破坏情况也会不断加剧,地面沉降的面积与幅度也会不断增加。如果超出上限,在地下水的作用下,就会增加破坏力度。
        3.2地面沉降的成因
        浅埋暗挖法隧道施工中,引起地面沉降的原因主要表现在隧道的深浅程度以及土层的位移情况。此外,预应力、变形等,也会引起地面沉降。主要是由于在隧道施工中,会对土层造成破坏,区域围岩结构的稳定性会受到相应影响。当土层失去围岩的结构承载,当受到较大的承载负荷力时,就会出现沉降。此外,如果在粉砂、砾砂的土层施工中,由于地下水位较浅,围岩结构分布不均匀,就会出现流砂等情况。因此就需要展开排水施工,通过地下水量的排出,避免对土层造成影响,防止地面沉降。
        4地面沉降有效控制措施
        4.1做好开挖中的防沉降工作
        在开挖过程中,就需要做好防沉降工作,才能减少地面沉降的概率。因此就要根据实际情况,来选择合理的地层处理技术,改变地层运动。或者使用降低地层沉降的施工方法,通过双层超前小导管的安装,通过高压浆液的注入,来提高围岩结构性能。
        4.2改良土体
        在隧道施工中,为了避免地面沉降的出现,还会通过改良土体,使土质朝着正方向运动。可以通过在隧道局部区域进行土质的加固,这样在地层中就会形成仰拱,来保障结构质量。具体的施工方法为超前注浆、深层注浆等,注入化学浆、水泥浆来稳定土层结构,避免土层发生大幅度运动。
        4.3适度排放地下水
        由于地层结构中含有大量的地下水,尤其是一些软弱土层,含水量较大,一旦展开隧道施工,就会引起大面积的地面沉降与塌陷。因此通过地下水的适度排放,来减少土层中的地下水含量。在实际施工中,可以通过水帷幕或旋喷桩的方法,将地下水堵塞,防止渗入结构,避免地面沉降。
        4.4提高施工效率
        有效地提高施工效率,也能够避免地面沉降,保障施工质量与安全。提高施工效率,是指缩短隧道开挖的时间,释放地层压力,并将其控制在合理的范围内。这样就能够加快施工进度,有效控制地面沉降。
        4.5临时支撑施工
        在浅埋暗挖法隧道施工中,还需要采用临时支撑施工,才能提高工程结构的质量,进一步完善初期支护,保障施工的井然有序进行。在临时支撑施工中,需要施工人员掌握并且合理运用以下施工技术。第一,交叉中隔壁法。隧道开挖施工时,施工顺序需要遵循自上而下,隧道的安全性、初期支护、中隔壁、临时仰拱也需要遵循一定的施工顺序。还要把握好上下层工作面开挖的时间间隔,一般需要控制在3~5m。如若开挖的部位相邻,就要等待上一次开挖喷射的混凝土强度达到设计强度的70%后,才能展开下一次开挖。开挖时需要加快速度,减少初期支护的结构承载力,保护区域围岩的轮廓。第二,临时支护拆除。在支护施工结束后,还要展开实验检测,密切监控临时支护的实际情况,并且做好记录。在临时支护的拆除中,需要采用合理的工艺与流程,长度不能超过15m。
        结束语
        综上所述,浅埋暗挖法在隧道施工中应用较为广泛,具有很高的实效性。然而在实际施工中,非常容易引起地面沉降,因此就要做好有效的控制工作。在今后的施工中,可以通过做好开挖中的防沉降工作、改良土体、适度排放地下水、提高施工效率、临时支撑施工等措施,来提高隧道工程的质量与安全。
        参考文献
        [1]刘彬.浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制[J].佳木斯职业学院学报,2019(6):237+239.
        [2]牛海军,顾华平.浅埋暗挖法隧道施工技术[J].港工技术与管理,2014(2):28-34.
        [3]杨军峰,潘淡浓.浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制[J].中国水运(理论版),2008,6(1):112-113.
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