马儒良
北京磐石建设监理有限责任公司 100037
摘要：
浅埋暗挖电力隧道施工容易引起地层结构变形，控制地面建筑物（构筑物）及相关管线的沉降，特别是不均匀沉降等方面仍是浅埋暗挖电力隧道施工的重点。针对砂卵石地层自稳能力差，施工过程中易出现局部坍塌的特点，宜采用管超前、短台阶、短进尺，环形开挖留核心土，及时施作初期支护，勤量测及时反馈信息等措施，来控制电力隧道围岩的变形，防止围岩坍塌，并通过压力注浆方式对地层进行预加固和超前支护，使拱部砂卵石层得到有效固结，形成注浆固结体，提出砂卵石地层浅埋暗挖隧道下穿施工时地层加固方案和开挖施工方法。
关键词：浅埋暗挖隧道;?砂卵石地层;?建筑物沉降;?地层加固;
前言：
浅埋暗挖法具有灵活多变、不拆迁、不影响交通、不破坏环境、综合造价较低、支护强度高等优点，在我国地下工程中得到了广泛的应用。由于砂卵石地层非常松散，无粘结性，作为隧道围岩自稳能力几乎为零，因此隧道开挖前须进行超前支护，以提高砂卵石层的自稳能力。如何控制建筑物（构筑物）和相关管线的沉降，保证建、构筑物的安全和人员安全，是穿越卵石地层浅埋电力隧道施工的关键。为此需对砂卵石地层隧道施工的地面沉降控制进行研究。
1.电力隧道修建的必要性
电力隧道是城市交通不断发展的结果,世界上,很多诸如巴黎、伦敦等欧美城市交通发展趋势都已呈现为地下化,他们的城市交通配电线路地下化比例已接近100%,对比我国目前很多仍以架空线路为主的城市来说,修建实行输电和配电线路的电力隧道已经十分必要。通过修建电力隧道可以改善城市面貌,节约城市地上空间资源,通过稳定的地下输电和配电可以给城市发展带来巨大的社会和经济效益。
2.浅埋深挖技术特点及原理
浅埋深挖技术是一种综合考虑地上及地下实际状况,其最大的特点是可根据不同的地下结构、断面采取不同的技术方法,例如在大型的地下停车场和地铁站就可以运用导洞法进行施工,对于一些大型的断面隧道结构就可以采用中隔壁法进行施工。在具体的断面机构施工中,采用浅埋深挖技术的实际操作是将大断面划分为一段段小的截面进行最后浅埋深挖的施工。浅埋深挖方法的主要特点是及时支护、强调预支护,管控地面沉降等,保证了施工过程及地面建筑物的安全。
3.价值分析
(1)以往已经有类似工程在沉降变形敏感的地方运用浅埋暗挖法。隧道挖掘之后结构的稳定性相对较好,并且围岩变形量也相对理想,结构受力与位移变形值能很好地控制,所以倘若交通没有中断,依然能进行暗挖施工。
(2)选择暗挖法下穿公路具备技术可靠性,可是因为实际作业中挂车通行要被限制,要防止隧道出现严重变形问题,避免出现坍塌问题。
(3)隧道进出洞口位置是作业中的难点与危险点,因此进洞前应运用切实有效的加固手段,还应在隧道进出口第一时间完成锁口操作。
4.建筑物沉降控制标准
控制建筑物沉降，须确定建筑物沉降控制标准。根据GB50007—2011《建筑地基基础设计规范》的要求，砌体承重结构基础的局部倾斜，对中低压缩性土，变形允许值为2‰。由于岩土工程的不确定性，本次穿越房屋段的控制标准应通过现场试验确定。当承重墙的差异沉降大于30mm时原有裂缝发展加剧，同时开始出现新裂缝。为保证安全，将控制标准确定为差异沉降应不大于0.5‰，裂缝应不大于1mm，差异沉降量不大于20mm，地表沉降量应不大于30mm。差异沉降控制主要考虑相邻结构承重柱的差异沉降，计算得出东西柱之间差异沉降应不大于2.5mm，南北柱之间差异沉降应不大于2.1mm；基础沉降量小于12mm，扣除前期沉降后其基础最大沉降量应不大于6.11mm。
5.电力隧道围岩加固方案比选
为保证电力隧道下穿华国汇搅拌站办公楼时围岩加固方案的可靠性，电力隧道穿越施工之前，需选定试验段，进行现场围岩加固试验的研究。现场选定的试验段长度为80m，试验段施工时试验人员应密切观察围岩的变化，专业人员结合以往工程施工经验、注浆工艺施工方法、施工原理等，及时了解掌握钻孔成孔的情况和注浆的效果，试验人员做好详细的现场试验记录，拍摄好影像资料，供相关专家判别，根据成孔和注浆效果及时调整注浆浆液的配合比、注浆压力。最终根据试验段研究，确定经济合理可行的施工方案。
5.1方案一
开挖前对地层进行地面深孔注浆加固，将水泥浆液由地面注入需加固的土层范围内。
地面注浆施工工艺：（1）钻孔；（2）扫孔；（3）注浆管注；（4）制浆；（5）注浆。
注浆过程中需时刻关注注浆情况，观察注浆地表的变化，并根据注浆情况调整注浆浆液的配合比和注浆压力。根据实际情况调整注浆压力。
采用本方案遇到以下问题。
(1）注浆量比原计划注浆量多将近一倍，材料消耗太大。
(2）隧道开挖面范围内，存在大范围浆液与卵石的固结体，隧道开挖难度大幅增加。
5.2方案二
管棚支护施工，在隧道拱顶两层格栅之间根据注浆角度安装长400mm、壁厚4mm钢套管，套管与套管之间密排并与格栅焊牢固；
108钢管切成2m一段，第一段焊接钻头，管与管之间密排并用套筒连接，最后一段钻进后焊接10mm厚堵板，安装32球阀，导管四周钻设孔径12mm注浆孔（靠阀门端1.1m处的棚管不钻孔），孔间距400mm，呈梅花形布置。孔间距为150mm。
接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。钢管安装完毕后端部与初衬格栅相焊接。钢管施工误差不大于50mm。
经现场试验，大管棚支护能保证施工质量和安全，地面和建构筑物的沉降也能保证，但经费用核算后，由于造价过高，技术升方面可行，而经济方面不合理，被迫放弃。
5.3方案三
沿电力隧道拱顶180°范围打设自进式锚杆，进行超前预支护。架设完每钢榀架后，在钢榀架中预埋50PVC塑料管作为自进式锚杆导向管，隧道初衬混凝土喷射完成后，用风钻打入自进式锚杆，锚杆向上倾斜12°～15°打设，并将锚杆尾部焊接在已架好的格栅钢架上，锚杆外露5cm以利于安设注浆管路。用速凝水泥浆封孔，在水泥浆硬化后进行水泥砂浆压注。为保证注浆效果，自进式锚杆单孔长度不小于1.8m，设置间隔250mm的6梅花形布置的注浆孔，尾部0.4m范围内不打设注浆孔，管壁加厚，端头安装特制钻头。注浆采用水泥、改性水玻璃双液浆液，注浆压力控制在0.3～0.5MPa。
此方案基本无坍塌，开挖轮廓控制好，拱顶稳定。由于浆液采用水泥、改性水玻璃双液浆，在隧道开挖过程中，其开挖难度比纯水泥浆减小很多。
通过对3个方案围岩加固方案进行比较与分析，自进式锚杆超前注浆施工方法简单，加固时间较短，注浆效果良好，对砂卵石地层的加固效果很好。因此，综合考虑，确定电力隧道围岩加固采用单自进式锚杆注浆加固。为进一步加强对地面建筑物的保护，本区段格栅榀距由0.5m改为0.4m，并在拱脚打设长1.5m的自进式锁脚锚杆，压注水泥、改性水玻璃双液浆液，防止上部拱架因地层压力过高而不稳，并在其拱脚设钢垫板，以控制格栅下沉。
结语：
(1）砂卵石地层浅埋暗挖电力隧道施工时，为保证地面建筑物的安全，应采用现场试验等手段获取控制标准，在试验基础上提出沉降控制标准、采取有效的隧道围岩加固方案、隧道土方开挖方法和施工过程，严格控制隧道超挖和欠挖，采取信息化、数字化施工手段，全过程质量控制和风险管控，及时调整施工工艺参数，使风险控制到最低。
(2）浅埋暗挖隧道施工应加强新工艺新技术方面的研发和应用，加强信息化管理和动态过程控制，过程检测、实现数字化分析与施工，根据试验参数调整施工工艺，最终实现生产安全和社会安全。
(3）浅埋暗挖隧道穿越砂卵石地层时，只要采取合理的注浆加固措施，利用信息化施工，做好监控和监测，及时调整施工参数，遵守“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的方针，便可保证施工安全和地表路面的安全性及出行的舒适性。
(4）进行隧道背后回填注浆，防止由于隧道和地层间的空隙造成地面沉降，及时采取雷达探测，发现隧道与地层间存在空隙时，及时进行注浆补救，最大限度地保证地面建（构）筑物及地下管线的安全。
参考文献
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