淺埋暗挖法隧道施工技術及其地面沉降控制策略

徐宇

摘 要：隨著經濟的高速發展，各種工程建設逐漸增多，其中不可避免會有隧道施工。在隧道施工中，常會遇到較多的困難，為保證施工質量和安全就應選擇合理的施工技術。淺埋暗挖法因其獨特的優勢，在隧道施工中廣泛應用。但是，這種施工技術的應用極易引起地面沉降問題，不利于施工的順利開展。本文通過對這種施工技術進行深入的分析，并提出有效的地面沉降控制策略，希望能為相似工程建設提供參考。

關鍵詞：淺埋暗挖法；隧道施工技術；沉降控制

1 淺埋暗挖法概述

1.1 施工原理

這種施工技術在應用中主要包括以下三個環節：首先，是支護工作的合理開展。在實際施工中，這項工作需分兩個階段進行，第一階段為開挖前期的初期支護，第二階段為內層襯砌時的二次支護，通過支護實現荷載的有力承擔，確保施工過程的安全。接著，以輔助工法實現圍巖的加固，在這個基礎上使其具備強大的自承能力，接著利用各種開挖手段使支護和圍巖封閉成環，以形成完善的支護體系。最后，經過以上兩個環節的處理，再應用先進的信息化技術根據工程實際需求進行設計和施工。一般情況下，這種施工技術常用于較為松軟的地質條件下。這樣的地質條件缺陷在于附近的巖石層承載力不足，難以保證該技術的順利實施，這就需要按工程實際設計要求及時進行復合襯砌工作，防止工程周邊地表有沉降現象發生。

1.2 施工原則

在隧道施工中采用這種施工技術，原則上應以不對地面造成較大影響為前提，并盡量將影響最小化，同時也要保證施工進度符合工程要求。為實現這個目標，就要切實做好以下幾項工作：1）由于不同地區的地質情況以及氣候條件各不相同，在選擇施工方法時應結合當地實際情況。2）在施工前先要完成相應的地質檢測工作，并根據地質檢測結果確定施工方案以及施工機械，針對地質存在的問題，提出合理的解決對策。3）對各施工環節進行全程測量監控，及時記錄相應的結果，并按規定將其反饋給有關人員。4）應用現代化技術手段，實現施工質量的有效提高以及施工進度的合理保證，使其在規定的施工周期內完工。5）注意施工中的通風處理，以保證施工環境符合施工所需，保護施工人員的生命安全。

1.3 施工優勢

經過對傳統明挖法與淺埋暗挖法進行對比、分析發現，在隧道施工中使用這種技術優勢顯著，體現在：1）具備較強的適應性，這種施工技術可應用于多種施工環境下，應用范圍較廣，特別是地質情況較軟的情況下更為適用。2）操作便捷，其應用有利于隧道施工的順利進行，降低了施工難度，提高了施工效率。3）符合環保需求，該技術的應用在一定程度上減少了粉塵的出現，且消音效果良好，滿足綠色施工需要。

2 淺埋暗挖隧道施工技術分析

2.1 開挖方法

在應用這一施工技術開挖前，要詳細勘測工程所在地的施工環境，研究施工區域內的土質，綜合勘測結果，確定開挖方法。如果遇到地質條件特別的情況，就要更加謹慎，不可輕易開挖，而是先要進行試驗開挖，避免由于盲目開挖造成的施工事故。當前階段，該技術在應用中最常見的施工方法為臺階式施工法。但是，在實際施工過程中，對于開挖方法的選擇要以工程所處地理環境以及工程需求為依據，合理選擇。比如在城區施工應使用短臺階施工法，在遠離人群的邊遠地區施工則應使用正臺階開挖法等等。

2.2 隧道支護

在淺埋暗挖法隧道施工的過程中，必須重視支護形式的選擇，以保證支護承載力符合承載需求，這就需要采用復合襯砌支護。通過初期支護和二期支護的共同作用，前者負責承擔全部荷載，而后者負責安全儲備，二者相輔相成，形成完善的支護體系，在有效承載圍巖重量的同時，也保障了工程的安全。大多數情況下，隧道施工以淺表層為主，對地質結構要求相對較高，需要其具備強大的穩定性。因此，為保證圍巖結構滿足淺埋暗挖法隧道施工對于穩定性的要求，可采用雙層小導管完成水泥漿的注射工作，通過這項工作實現隧道內部土質的加固。由于水泥漿具備較強的滲透能力，所以這項工作的實施也可同時提升隧道巖層抗滲性能。

2.3 輔助施工

淺埋暗挖隧道施工不僅需要上述兩種施工技術，還需要許多輔助施工以加快施工速度，提高施工質量。對于輔助施工方法的選擇也要根據工程實際情況以及所需達到的施工效果來決定。比如噴射混凝土方法用于封閉開挖工作面，而超前錨桿和超前導管則可應用于支護的加固工作等等。在輔助施工進行時也要保證其施工步驟符合相關技術規范要求，施工人員需端正態度，嚴格按照施工方案進行操作。

3 淺埋暗挖法引起隧道施工地表沉降的原因

3.1 在施工中力學條件發生變化

在隧道施工中，淺埋暗挖法的應用是施工中的重要環節。由于這個環節的施工涉及較多的內容，易于出現一些細節問題引起地面沉降，所以必須要引起施工人員的注意。在這種施工技術應用過程中，會隨著工程的開展產生較多的變量因素。在隧道地層施工之后，應隨時監控相關支護設備，確保隧道周邊巖體保持穩定。如果沒有支護設備，就會影響其穩定。若是隧道上覆蓋的底層太薄，就會直接引起隧道力學條件的突變，無法保證隧道附近土體、隧道結構的穩定。當這種穩定性遭到一定程度的破壞時就會導致地面沉降現象發生。

3.2 隧道施工壓力過大

經過對隧道施工壓力進行詳細的計算，并綜合分析發現，其壓力大小并不是一定的，而是隨著施工進度在不斷的發生變化，其變化規律為“形成-破壞-恢復”，這幾種情況循環出現，致使隧道施工無論是寬度還是高度都在一直增長，當其施工壓力到達某個值時，開挖作業的實施就會造成隧道土體的破壞，引起地表沉降。

3.3 受到施工條件以及自然條件的影響

在淺埋暗挖法隧道施工過程中，導致地面沉降的因素也包括施工條件以及自然條件對其造成的影響。這主要是由于在開挖作業前所得到的預報信息有誤，或是忽視了這項工作，致使施工人員沒有對地面沉降問題作出科學的防范，為施工造成隱患，加大了地面沉降的發生幾率。同時，在實際施工中，應按規定進行深孔注漿操作，以完成相應的加固工作，如果注漿范圍達不到實際需求或是在漿液擴散后止水工作不到位，也會影響加固效果。此外，在隧道施工中，施工的上下兩部分填土性質并不相同，其中上面為素填土，而下面為淤泥填土，盡管其分布范圍大，可是施工性質不高。如果隧道的洞身長期在這種環境下，就易于發生地質移動現象，形成地面沉降。

4 淺埋暗挖法隧道施工中地面沉降控制策略

4.1 完善施工方案

對于工程建設而言，優異的施工方案是保證施工質量的前提。如果施工方案不科學、不合理，就會影響到整個工程建設效果。因此，在施工前應根據工程實際情況，并結合相關建設標準編制適宜的施工方案。在編制的過程中，全面分析使用這種施工技術進行施工可能引起地面沉降的各種因素，針對這些因素確定施工方法和技術，充分考慮其中的細節問題，采用有效的手段對這些影響因素加以控制，為施工的順利進行打好基礎。

4.2 改良土質結構

正是因為隧道施工所在地土質結構狀態對其安全與穩定影響較大，所以為避免地面沉降問題的出現，改良土質結構是一個非常實用的方法。這種方法在應用中是以科學的技術手段實現對隧道周邊土質結構的合理加固，其優點在于這種方法可在完成隧道施工作業之后實施，可形成一個自然拱形，改善沉降問題。在加固操作時，通常采用灌漿方法，其具體操作方式的選擇應結合施工作業的特點以及灌漿質量要求決定。通過這種方法可實現土質結構的改良，對控制地面沉降有較大的作用。

4.3 合理進行排水工作

隧道施工從地勢上來講，較為低洼，在這種地勢條件下特別容易聚集水。一旦隧道附近的巖石有裂縫等情況的出現時，就會導致地表水滲透力增強，滲透范圍逐漸擴大，直至進入隧道工程。這就要求在隧道施工前期，根據工程所在地實際情況，制定相應的排水規劃，合理進行排水工作。在排水時可充分利用周邊地勢特點，以排水坡、水渠等引出多余水，避免滲透作用對施工穩定造成的不利影響，保證施工的安全。

4.4 重視超前支護施工

由超前支護在淺埋暗挖隧道施工中所起的作用可以看出，這項工作的實施有利于控制地面沉降現象。因此，施工人員必須重視超前支護施工。為提高超前支護的承載效果，應在相關規定范圍內盡量擴大其支護區域，特別是重點部位更應提高警惕，專門處理，確保其承載能力滿足工程要求，防止沉降現象的出現。在這一施工工序中，灌漿時一般采用雙層超前小導管，當其安裝完畢后，需將水泥漿液以高壓注入其內部，并在此作用下，實現隧道土體與漿液之間緊密相連、互相滲透，從而形成堅固的硬塑黏土，提高了圍巖結構的穩定。

4.5 選擇仰拱、襯砌的施工方式

為保證開挖面和支護結構具備工程需達到的穩定度，可選用仰拱和襯砌的施工方式以實現這個目標。在實際施工中應通過科學的計算方式進行相關計算工作，確保仰拱和開挖面的精確距離以及灌注量，使這二者能夠及時閉合成環，從而起到強大的支護作用，提升支護體系的穩定性。同時，這種施工方法也可使附近巖石結構更加堅固，進而提高其抗水性能。此外，棧橋運輸法也可在施工中應用，起到防止地面沉降的作用。

4.6 采用格柵鋼架進行支撐和下臺階開挖法

采用這種施工技術進行隧道施工過程中，無論使用任何一種開挖方法都要先進行超前支護施工，并保證其施工質量。與此同時，即使在施工中先使用其他開挖方法進行施工，可當施工進行到某個階段時也要使用下臺階開挖法完成后期工作。其實際操作中施工順序為先挖中槽，然后再進行兩邊跳槽的開挖作業。需注意的是為避免開挖作業對壓力拱造成破壞，在中槽開挖過程中需在兩邊預留足夠的空間。而在兩邊槽馬口開挖作業中，則更要重視支護施工過程的處理，主要是指格柵鋼架和掛網噴混凝土這兩項施工作業。在格柵鋼架施工時，首要工作是對其進行合理架設，并將其固定在導管上，確保其穩定性能符合相關技術要求，使其支撐性能大大增強，而后在拱腳位置安裝鎖定設施，進而實現其穩定性能的提升。另外，在注漿作業中應利用垂直注漿法進行，以減小對圍巖的壓力作用。

4.7 實施測量監控工作

在隧道施工中，前期準備工作相當重要，尤其是地質預報工作。但是，現階段施工人員對這一工作關注力度不足，且技術水平有限，致使這項工作無法達到應有效果。由于施工人員難以得到精確的地質預報，也就無法全面掌握當地地質情況，不僅會致使開挖工作對地表影響較大，而且也不利于深孔注漿范圍的控制，不能保證注漿效果，影響后期施工的順利進行。為有效解決這個問題就要做好測量監控工作，對施工過程以及地表巖層狀態進行全程監測，并加大工作力度，增加監測頻率，隨時把握地層結構的變化，并對監測結果進行詳盡的記錄，且做好反饋工作。根據監測結果及時調整施工方法及施工順序，防止地面沉降現象的發生。

5 結語

綜上所述，在隧道施工中應用淺埋暗挖法進行施工，有效的提高了施工效率，加快了施工進度。但是，也要重視施工對于地表的影響，加強對地面沉降的控制。只有全面掌握工程實際情況，了解施工中應注意的問題，明確施工技術標準，保證整體的穩定性，才能減少地面沉降現象的出現，促進隧道施工的順利開展。

參考文獻

[1]楊顯松.淺埋暗挖法隧道施工技術的發展研究[J].交通世界，2018（21）.

[2]孫飛.淺埋暗挖法在隧道項目建設中的實踐[J].交通世界，2018（19）：90-91.

[3]孔樂.淺埋暗挖法地鐵隧道地表沉降監測分析[J].科技創新與應用，2018（12）：60–61.

[4]楊耀鋒.論公路隧道淺埋暗挖法施工沉降控制措施[J].建筑工程技術與設計，2018（11）：1907，2184.