淺埋暗挖技術(shù)在市政工程隧道施工中的應(yīng)用探究

夏春濤

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化進(jìn)程持續(xù)加快，市政工程建設(shè)規(guī)模越來越大。市政工程隧道作為項(xiàng)目中施工難度較高的部分，用到的施工工藝十分更要。文章闡述了市政工程隧道施工的特點(diǎn)，指出了環(huán)境復(fù)雜性、土質(zhì)條件不穩(wěn)等影響因素。闡述了淺埋暗挖技術(shù)的基本原理和適用范圍，結(jié)合實(shí)際案例對(duì)該技術(shù)在市政工程隧道施工中涉及到的管棚支護(hù)技術(shù)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)進(jìn)行分析，探討了市政工程隧道施工難點(diǎn)及相應(yīng)的施工方法。

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖;市政工程;隧道施工

中圖分類號(hào)：U455.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2021）12-0028-03

0引言

市政工程是現(xiàn)代城市公共工程中十分重要的部分，與城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)。隧道作為市政工程中施工難度較高的內(nèi)容，在施工時(shí)需要充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇合適的施工技術(shù)工藝。隨著現(xiàn)代工程施工技術(shù)工藝的持續(xù)發(fā)展，淺埋暗挖施工技術(shù)被證明在市政工程隧道施工中有較好的應(yīng)用效果。因此，有必要就市政工程隧道施工過程，對(duì)淺埋暗挖施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行深入探討。

1市政工程隧道施工的特殊性

1.1環(huán)境條件復(fù)雜

市政工程隧道需要在復(fù)雜的環(huán)境下施工，各種因素會(huì)直接對(duì)施工產(chǎn)生不良影響。一方面，隧道施工涉及到大量的土方開挖、隧道鉆進(jìn)施工，而不同地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地層狀態(tài)、水文條件乃至氣候環(huán)境都不同，每一項(xiàng)因素都可能給施工造成影響;另一方面，市政工程施工現(xiàn)場(chǎng)位于城市地區(qū)，其中部分項(xiàng)目甚至位于建筑人口密集的鬧市區(qū)，大量的建筑、水電通信設(shè)施以及密集的人口活動(dòng)，對(duì)隧道施工方式和過程管理提出極高的要求，同時(shí)這些社會(huì)因素也會(huì)直接影響隧道施工。面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境條件，都需要市政工程隧道施工單位做好全面的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，制定合適的施工方案，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理[1]。

1.2土質(zhì)條件不穩(wěn)

如前文所述，市政工程的隧道施工涉及到大量的土方開挖、鉆進(jìn)施工及支護(hù)施工，土層、巖層的穩(wěn)定性將直接影響施工難度。但是部分地區(qū)本身的土質(zhì)條件較差，

尤其是破碎巖層、軟土層等不良基底，都給隧道施工帶來不良影響。另外，在隧道施工中，機(jī)械振動(dòng)、受力失衡等，也會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)不穩(wěn)的情況，造成極大的安全隱患。所以，在隧道施工前及施工中，針對(duì)土質(zhì)條件、地層狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和防護(hù)是不可或缺的。

2淺埋暗挖技術(shù)原理和具體的適用范圍

淺埋暗挖技術(shù)是基于“新奧法”基本原理，在地表淺層進(jìn)行暗挖施工的工藝。由于該工藝是在距地表較近的地下部分進(jìn)行施工，因此不會(huì)對(duì)地表及以上造成過多影響。顯然，市政工程作為在城鎮(zhèn)中建造的工程，通過利用淺埋暗挖技術(shù)可以很大程度上減少對(duì)地面環(huán)境的破壞，降低對(duì)城市功能及居民出行生活的影響，另外還有助于減少市政工程拆遷，具有較好的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在市政工程隧道施工中應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)時(shí)，通過初期支護(hù)和復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)基本載荷，通過二次襯砌結(jié)構(gòu)為整個(gè)工程結(jié)構(gòu)提供輔助保障。在淺埋暗挖施工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，還會(huì)涉及到大量輔助性工藝，進(jìn)一步提升圍巖的穩(wěn)定性和可靠性[2]。近年來，隨著淺埋暗挖技術(shù)的不斷升級(jí)和優(yōu)化，其在多種復(fù)雜施工環(huán)境中都可以發(fā)揮比較重要的作用。在市政工程領(lǐng)域，地下通道、地鐵、地下綜合管線等多種工程項(xiàng)目施工中，淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用率越來越高。值得一提的是，在建筑、人口密集的鬧市區(qū)，或是基礎(chǔ)設(shè)施較差、規(guī)劃不到位的舊城區(qū)中，可以利用淺埋暗挖技術(shù)提高市政隧道工程的建設(shè)管理水平。

3淺埋暗挖關(guān)鍵技術(shù)

某市政公路隧道工程位于A市，隧道呈東走向，穿越半山。隧道采用雙洞單向三車道形式，其中左線長(zhǎng)度1050m，右線長(zhǎng)度為1056m，總線長(zhǎng)度為2106m。

其中明洞段長(zhǎng)度31m，暗洞總長(zhǎng)度為2075m。經(jīng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)該山體覆蓋層厚度較低，同時(shí)分布有斷層，局部地區(qū)破碎程度較高。針對(duì)該項(xiàng)目的施工，施工單位采用淺埋暗挖技術(shù)，在該技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵要點(diǎn)包括以下幾方面：

3.1施工技術(shù)難點(diǎn)分析

市政工程隧道施工環(huán)境尤其復(fù)雜，在應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)時(shí)，需要對(duì)各種影響因素進(jìn)行全面分析，評(píng)估施工難點(diǎn)，制定合適的施工方案。例如，在本項(xiàng)目施工前，施工單位通過現(xiàn)場(chǎng)勘察評(píng)估，發(fā)現(xiàn)中部區(qū)域斷層發(fā)育程度較高，擬建隧道附近巖層破碎程度高。并且，在汛期，地表水滲漏及地下水文條件變化，都可能影響擬建隧道圍巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。綜合分析，認(rèn)為隧洞加強(qiáng)地段和出口段的施工難度較高。為此，施工單位制定了一套合理的施工方案，其中重點(diǎn)采用淺埋暗挖施工技術(shù)。該施工單位秉承安全施工的基本原則，嚴(yán)格遵循地質(zhì)狀態(tài)超前預(yù)報(bào)、灌注漿超前支護(hù)以及少爆破、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)的施工方針，在保證施工質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)上，減少對(duì)周邊建筑、設(shè)施的不良影響。

3.2管棚支護(hù)技術(shù)

在隧道的拱部使用超前管棚進(jìn)行支護(hù)，配合注漿技術(shù)提升其穩(wěn)定性。如圖1所示，該項(xiàng)目管棚選用直徑為108mm、厚度為6mm的鋼管材料，于隧道開挖線路距離200mm位置布設(shè)。其外插角度控制在1～3°以內(nèi)。鋼管上梅花形鉆注漿孔，孔徑10～15mm，環(huán)向間距控制在180mm左右。注漿工藝方面，使用水泥水玻璃雙液漿，水泥水灰比為1：1。水泥和水玻璃漿的比例為1：0.5，注漿壓力為0.3～0.5MPa。

具體施工前，做好施工區(qū)域的勘測(cè)和清理，嚴(yán)格按照規(guī)范流程進(jìn)行施工，確保管棚結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量達(dá)到要求。在站廳及通道出入口區(qū)域采取明挖施工方式，施工完成后開挖基坑，開挖過程同步進(jìn)行支護(hù)施工。在基坑開挖至管棚鋪設(shè)標(biāo)高位置，安裝管棚導(dǎo)向管，安裝時(shí)采用先中間再兩邊的間隔鉆孔方式，使用安裝有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的導(dǎo)向鉆桿進(jìn)行鉆探，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后將鉆頭更換為回?cái)U(kuò)器，進(jìn)行擴(kuò)孔操作。待鉆孔施工達(dá)到要求之后，完成管棚的鋪設(shè)。在該技術(shù)應(yīng)用中，為了在隧道斷面有效形成支護(hù)系統(tǒng)，需要在管道之間軟弱圍巖結(jié)構(gòu)中形成微拱，還要針對(duì)性設(shè)置桿件結(jié)構(gòu)，以擴(kuò)散圍巖的結(jié)構(gòu)壓力。開挖前方管棚直接埋入圍巖結(jié)構(gòu)，可以有效約束管棚，避免其過度變形的同時(shí)形成一定的應(yīng)力。同時(shí)，該方法也可以有效加固圍巖結(jié)構(gòu)體。當(dāng)前施工技術(shù)條件下，針對(duì)管棚的設(shè)計(jì)要充分考慮地層結(jié)構(gòu)和圍巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在二次襯砌及土方開挖階段做好應(yīng)力的釋放，優(yōu)化管棚結(jié)構(gòu)[3]。

3.3雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)

在市政工程隧道施工中應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)，一般比較常見的開挖技術(shù)包括臺(tái)階法、中隔墻開挖法及全斷面開挖法等。而雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是如今在隧道開挖中新型的方法，具有效率高、安全性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。在該市政工程隧道部分的實(shí)際施工中，施工單位結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將開挖斷面分為多個(gè)斷面，采取相互獨(dú)立的方式進(jìn)行開挖，開挖期間同步進(jìn)行圍巖的加固和支護(hù)。其具體施工流程如下：如圖2所示，先通過拱頂小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，作初期支護(hù)，然后開挖1號(hào)硐室，使用錨固、素噴、鋼筋網(wǎng)及鋼拱架進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，同時(shí)斷面中部隔墻進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，結(jié)合臨時(shí)仰拱支護(hù)盡快形成可靠閉環(huán)。然后，按照如圖2所示的順序，依次對(duì)2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)硐室進(jìn)行開挖，開挖時(shí)都要基于上一個(gè)硐室，錯(cuò)開一定的臺(tái)階長(zhǎng)度，后續(xù)聯(lián)合支護(hù)成環(huán)工藝同上。4個(gè)硐室開挖完成之后，在預(yù)留核心土的基礎(chǔ)上，開挖5號(hào)、6號(hào)硐室，施工完成后拆除中隔墻臨時(shí)鋼拱架，設(shè)置防水層和鋼筋，進(jìn)行仰拱、邊墻混凝土的澆筑，形成封閉的二襯結(jié)構(gòu)。

基于該方法的隧道施工，可以結(jié)合人工支護(hù)在開挖斷面上形成相對(duì)穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可有效保證圍巖穩(wěn)定和施工安全。尤其是中隔壁及隔板不僅可以有效承擔(dān)載荷，還可以為多個(gè)開挖空間創(chuàng)造相對(duì)獨(dú)立的施工條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多線同步施工，減少相互干擾，提高施工效率。值得一提的是，基于淺埋暗挖施工技術(shù)的隧道工程，在大斷面開挖方面，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，可以進(jìn)一步減少施工安全隱患。但值得注意的是，上側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序相對(duì)較多，對(duì)中隔板的設(shè)置和監(jiān)測(cè)十分重要，在施工中需要做好現(xiàn)場(chǎng)管理，保證施工方式的規(guī)范性，嚴(yán)格避免對(duì)以中隔板為主的支護(hù)系統(tǒng)造成不良影響。

4結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展迅速，市政工程建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，隧道作為當(dāng)今城市地鐵、軌道交通、綜合管線等工程中十分重要的組成部分，其施工難度普遍較高。為此，在實(shí)際施工中，需要對(duì)擬建隧道區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境以及各類建筑設(shè)施的分布情況進(jìn)行全面的勘測(cè)分析，明確各類施工影響因素和難點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，基于淺埋暗挖施工技術(shù)制定合適的施工方案。在實(shí)際施工中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合市政工程隧道施工的特點(diǎn)和要求，以及淺埋暗挖施工技術(shù)的基本原理，做好各個(gè)環(huán)節(jié)的施工管理。唯有如此，才能有效發(fā)揮淺埋暗挖施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，提高市政工程建設(shè)施工質(zhì)量，保障施工安全，為城市的穩(wěn)定發(fā)展做出關(guān)鍵貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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ResearchontheApplicationofShallowBuriedExcavationTechnologyintheConstructionofMunicipalEngineeringTunnels

XIAChuntao

（XiamenHaicangUrbanConstructionGreenIndustryCo.，Ltd.，XiamenFujian361000）

Abstract：Nowadays，thesocialeconomyisdevelopingrapidly，theprocessofurbanizationisaccelerating，andthescaleofmunicipalengineeringconstructionisgettingbiggerandbigger.Municipalengineeringtunnelsarethemostdifficultpartoftheproject，andtheconstructiontechnologyusedisveryimportant.Thearticledescribesthecharacteristicsofmunicipalengineeringtunnelconstruction，andpointsouttheinfluencingfactorssuchasthecomplexityoftheenvironmentandunstablesoilconditions.Thebasicprinciplesandscopeofapplicationoftheshallow-burieddiggingtechnologyareexplained，combinedwithactualcases，thepipeshedsupporttechnologyandtheconstructiontechnologyofthedouble-sideheadingmethodinvolvedintheconstructionofmunicipalengineeringtunnelsareanalyzed，andthemunicipalengineeringisdiscussed.Difficultiesintunnelconstructionandcorrespondingconstructionmethods.

Keywords：shallowburyingandundercutting;municipalengineering;tunnelconstruction