富水地层隧道浅埋暗挖的施工技术

通常在建设地铁时，会出现诸多像隧道长度不够、地质环境复杂、截面尺寸过小的问题，所以为了保证地铁施工质量，仅仅借助老旧的盾构施工技术是不够的。因此，为了提高施工效率、施工质量，文章重点研究了浅埋暗挖技术，对富水地层隧道浅埋暗挖技术的提升有重大帮助。

1  工程概况

横岭隧道起点是广东省河源市东源县仙塘镇，终点是广东省河源市紫金县临江镇。隧道的形式是单洞双线，进出口里程分别为DK272+521.19~DK280+396，全长7874.81m。隧道经过低矮、复杂多变的山区，沿线地形标高：65.535~340.8m，测试区域标高的最大值是340.8m，极差是275.26m。隧道埋深12.65~201.9m，最深达：201.9m。隧道起点处没有附属道路，交通十分不方便，隧道终点有小路分流，交通较为便利。

2  隧道开挖过程控制

如果隧道因为土层因素出现了竖向变形或下沉现象，此时有必要对其采取支护措施。一项合理的支护方案可以提升隧道的稳定性，但当支护措施不够合理或者操作不规范、不到位，土层也很难保持平稳状态，那么土层会因为没有及时得到支护持续下沉、变形。经数据统计，土层下沉的程度受工程施工影响颇大，诸如隧道埋设或是地层环境等因素均会对其造成影响。在所有影响因素中，以施工方式不当所带来的影响最为明显。

基于暗挖施工，可以充分发挥出围堰的荷载能力，由此起到初期支护效果。完成隧道开挖作业后，在围堰荷载作用下进行喷锚处理。为了进一步提升围岩的荷载力，一定要保证锚喷和围岩粘合牢固，避免围岩出现大幅度松动，从而帮助支护与围岩共同受力。地质环境、埋深、尺寸等是影响隧道设计关键因素，当隧道周围的环境条件恶劣时，可借助环形台阶开挖法，不仅能降低施工难度，也可有效解决城市隧道沉降的问题。降水及加固掌子面是隧道挖洞之前施工的重点。

隧道工程中有“管超前、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的15字方针，是有效解决砂层沉降的法宝，保证技术操作符合方针中的要求，掌控每个施工细节。以下建议也可以有效控制下沉：

1）施工时掌控好每个台阶的高低距离，尽量保证施工操作干净利落，封闭快、早成环。

2）保证上台阶的拱架和拱脚处理到位，位置保持紧密。借助水泥垫板稳固拱脚，将其放置在连接板下。同时要十分注重锁脚锚管及注浆效果。

3）定期给初期支护背后进行回填注浆。初期支护与土体会发生分离的情况，一方面与混凝土自重有关，另一方面则受到了喷射密实度的影响，此时会对初期支护和围岩的安全产生威胁并且造成土层不稳定，最终初期支护与围岩不可以共同受力。因此，时刻检查并及时回填注浆，是保证初期支护正常使用的最大保障，尤其是当结构受损以及封闭快并设计强度达到要求时，这有助于及时止水、巩固承载体、调解结构的受力处境以及解决地层下沉。

由于在富水砂层施工的过程中围岩的平衡时间有限，所以施工的关键点是保证每一个步骤能够快速完成，一定要封闭快，所有步骤要在围岩失去平衡之前完成，否则魏延坍塌的后果十分严重。所以安置拱架、喷射混凝土等步骤一定要把控好时间。能否完全控制土层下沉不只是会受到设备以及优化的方案影响，施工过程中工艺、操作技术也会直接影响土层下沉，其中存在的影响因素颇多，常见的有拱架焊接工作、台阶间距以及连接筋等，以上任何一个步骤不符合操作规范都会导致土层沉降，更严重的会发生塌方。

3  富水地层铁路隧道浅埋暗挖施工技术

3.1  研究计算数值

1）无核心土无超前支护台阶法的计算结果。 因为隧道开挖得越深，就会释放出更大的应力，这是导致地层变形的关键因素，所以在隧道施工期间应该着重注意释放应力，因为应力同时会引起地层变形，如果开挖的上台阶长度＜1.5m，那么是不会影响到地层变形的，往往开挖时隧道工作面的前、后方20m周围是出现地层沉降频率最高的地点。同时，位于隧道拱脚上部的地层结构稳定性不足，极容易出现变形现象，而隧道底部则设置有回弹区，因此在实际施工过程中应注重仰拱部分的施工。空间效应是隧道工程的常见现象，并且也是引起地表沉降的主要原因，所以施工时要十分关注该处，地表沉降总量会达到60%，主要沉降地点是开挖面10~20倍洞径范围之内。如果开挖的长度＜1.5m，那么是不会影响到地层变形的，隧道地表才可以稳定[2]。

2）采用无核心土无超前支护。 当隧道施工借助这种方法时，要采取开挖上台阶进尺2m的台阶法。各施工步序沉降槽如图1所示。

图1 各施工步序沉降槽

如图1所示，足以说明超前支护台阶法与无超前支护台阶法对底层变形有不同的作用，比较两种方法，超前支护可以起到控制地层变形的作用，并且在地表沉降上第一种方法比第二种方法多80%。隧道中变形最严重的区域集中在开挖面前后面20m之内的地层，整体以V型扩散。伴随着隧道开挖位置的改变，所带来的地表沉降现象也存在明显的差异。经验表明，在对上台阶部分进行开挖时所带来的地表沉降现象最为明显，所以在施工期间就要有效控制住上台阶所造成的影响，以防后患。同时开挖下台阶也会对地层造成一定的影响，所以隧道施工初期的支护工作是不可避免的。

无核心土无超前支护台阶法、单侧壁导坑法、同台阶法3种方法具有高度的相似性，具体体现在地表沉降、地层变形等多个方面。但如果比较单侧壁导坑法和无超前支护无核心土台阶法所引起的地表沉降和地层变形程度，那么前者明显要小于后者。基于数据统计可以得知，单侧壁导坑法可以起到良好的地表变形控制效果，基于此方法所产生的地表沉降以及地层变形均得到了良好的控制，还有助于巩固拱顶，不会引起隧道拱顶出现受拉情况。

比较单侧壁导坑法与台阶法，会发现前者可以更加有效控制隧道围岩的变形，不过其施工技术要求较高，而且节点处没有足够条件对隧道进行防水。所以经过比较多种数据、施工技术、后期效果等，无核心土有超前支护台阶法也能有效控制隧道围岩变形，本隧道工程最终决定采取无核心土有超前支护台阶法。

3.2  研究计算结果

图2 隧道地表沉降槽

对上述资料进行分析可知，无论是否存在地下水，所对应的地表沉降槽曲线形状均大体相当。但是比较隧道施工区域存在地下水和不存在地下水的情况，两者对地表沉降的影响也是不同的，隧道存在地下水时地表沉降会增加40%，显而易见前者造成的后果更为严重，这与地层中的水体出现持续下降的现象有着密切的关联，在孔隙水压力持续减少的影响下必然会导致地表出现沉降现象。由此可知，在围绕富水段展开浅埋暗挖施工时，应格外注重地下水所带来的影响(见图2)。

尽管地下水并不会对地层变形等方面造成影响，但它会加剧拱顶沉降程度，分析可知沉降区主要集中在隧道上方地表25m区域。

3.3  计算结果分析

为了确保数值计算后的准确性、可靠性及合理性，在本次隧道工程开挖施工期间，对隧道的地表沉降、水平收敛、拱顶沉降进行了监测。监测结果，拱顶沉降、地表沉降结果如图3所示。

图3 拱顶沉降、地表沉降结果示意

以图3为基础进行计算可知，当考虑地下水所带来的影响后，实测的地表沉降结果与预期值有着高度的相似性。无论是否考虑地下水的影响，实测的水平收敛变形现象都极为微弱，尽管其不会带来明显的影响，但并不代表施工中可以忽略此部分因素。伴随着隧道埋深的加大，此时对应的拱顶以及地表沉降现象也更为明显，开挖隧道过程中会对地层变形造成影响。

4  结语

浅埋暗挖施工是隧道工程中的关键技术，所带来的施工效率较高，所产生的拆迁量较少，在施工中灵活性较高，对于富水地层环境而言具有高度的可行性，是隧道工程不可缺少的一部分。文章围绕浅埋暗挖施工展开探讨，提出其应用方法，实际成果表明此方式具有良好的可行性，可以显著提升施工质量。

本文来源：《城市住宅》：https://www.zzqklm.com/w/kj/12544.html