淺埋暗挖法隧道施工技術及地面沉降控制

尉繼東

中鐵十七局集團第五工程有限公司 山西太原 030000

基于以往施工經驗可以得知，淺埋暗挖施工技術多用于第四紀軟弱地層，通過采取措施來加固地層，能夠有效提升圍巖承重，通過短進尺施工封閉支護結構并及時成環，使圍巖和初支結構共同形成支護體系。為降低施工環境對淺埋暗挖施工質量的影響，應做好隧道水文地質狀況、支護材料、周圍建筑物等的監測。根據監測結果改善和優化施工方案，搭配地面沉降控制措施，有效提升淺埋暗挖施工結果的可靠性。

1 淺埋暗挖法的施工原理

淺埋暗挖法是一種比較成熟的施工技術，主要被應用于軟弱地層的地下工程施工中。這一施工技術的基本原理為：在軟弱地層進行地下工程施工中，由于其圍巖自承能力相對比較差，在工程開挖的初期，可通過初期支護的方式，對基本的荷載進行承擔。在此基礎上，并進行二次支護，使其作為安全儲備。同時將初期支護和二次支護共同進行荷載承擔。同時，利用輔助工法進行超前支護，并對圍巖進行加固，不斷提升其自承能力。另外，在施工過程中也會使用到多種開挖方法，結合支護措施來形成工程閉環，形成穩固的支護體系，確保隧道施工活動的有序展開。

2 淺埋暗挖法隧道施工技術應用要點

2.1 工程基本情況

戴家山隧道為雙洞單向交通隧道，左右線相距15～40m，為分離式隧道。左線起止里程為ZK115+134～ZK118+873， 全 長 3739m， 右 線 起 止 里 程 為YK115+142～YK118+880，全長3738m，設計圍巖等級均為V 級，屬于長隧道。洞內設單向縱坡，左線為- 2.168%，右線為- 2.185%。進出口均采用端墻式洞門。隧址區洞身范圍內地表水不發育，地下水主要由風化裂隙及構造節理、裂隙控制，差異性較大。構造節理、裂隙主要由于構造作用伴生形成，其發育受構造影響程度不同具有不均一性，發育深度亦差異較大，因此采用淺埋暗挖法施工。

2.2 試驗段施工

該工程在施工過程中，其水文地質復雜度較高，隧道單線最大涌水計算值為1652.4m3/ d，為了確保施工過程的安全性與有序性，需要在正式作業前先進行試驗段施工，具體作業要點如下：

(1) 對于隧道設計方案進行深入整理，此次工程項目施工期間面臨的不良地質比較復雜，如天水端洞室開挖后黃土穩定性差，易產生變形坍塌。這也要求在初期對于各區域袋變形規律、涌水量、地面沉降等情況進行勘測，獲取準確的地質數據，為后續施工活動的開展奠定基礎。

(2) 選擇莊浪端洞口附近作為實驗場地，根據淺埋暗挖法應用要求展開施工，獲取試驗施工時的相關參數，并對期間存在問題進行整理，以此來擬定更加科學與完善的施工方案與支護方案，提高技術應該結果的可靠性。

2.3 隧道開挖作業

展開隧道開挖作業時，也需要注意以下內容：

（1）對于該工程的施工方案進行整理，明確長隧道斷面尺寸、斷面平整度、斷面預計開挖深度等，結合該工程水文地質條件，確定相應的開挖方式和掘進方式。該工程項目在施工期間內，使用正臺階法展開施工。同時考慮到該區域淺埋隧道的斷面相對較大，不適合進行全斷面開挖，因此在施工時則采用“機械掘進+ 人工掘進”的方式，以確保斷面開挖質量的安全性。

（2）在正臺階法應用期間，會使用到較早地支護閉合措施，并且在斷面開挖時，也會先進行上臺階開挖，其長度為洞口直徑的1.0～1.5 倍，也需要在地層失穩之前快速完成下臺階開挖施工，對于穩定性較差的地層，會先使用小導管超前支護來作為輔助措施，確保開挖結果可靠。

（3）較小的巖石也會在受到擠壓之后出現變形問題，若不能及時進行處理，也將壓縮隧道空間，影響到后續支護施工。基于此也需要根據施工現場情況來進行調整，以提高開挖機支護結果的可靠性。

2.4 隧道支護作業

支護施工活動的主要作用，是降低支護時的結構荷載，從而確保結構出現大規模形變，該工程項目的施工復雜度較高，使用錨桿所帶來的支護作用相對較小，而且位于頂部兩側30°范圍內的錨桿，其主要作用便是承受頂部壓力。因此該范圍內的錨桿需要取消，更換為長度3.5～3.7m 的超前小導管，導管也需要插入到破裂面以下深1.0m 以上的位置，以此來提高結構整體穩固性。并且適當提高支護剛度，對于圍巖條件進行改造，如借助初期支護來滿足所有荷載的支護作用，搭配著二襯結構，進一步加固支護體系。在該隧道工程的施工中，會借助噴錨支護技術，施工期間需要做好錨桿質量、錨桿規格等參數控制，以提高質量校核結果的可靠性。

2.5 混凝土噴射作業

該工程在施工過程中，也會使用到混凝土噴射作業，在具體實踐中應注意以下幾點：

（1）確保噴射作業過程的連續性，這樣要求在該作業環節開始之前，做好隧道工程內部的通風與送水工作，確定此線路滿足要求后，再展開后續作業活動，噴射機也需提前清理干凈輸料管道和輸水管道，確定其滿足要求后再將其運輸到作業現場，節約噴射活動的作業空間。

（2）在開始噴射活動前，也需要在再次檢查噴射機噴頭，待其質量滿足要求后再展開后續作業。

（3）開始噴射活動時，需要確保噴頭與噴射面可以保持90°，噴頭和噴射面的距離也需控制在0.6～1.0m，確保混凝土可以充分附著噴射面，減少混凝土滑落。

2.6 回填注漿作業

完成上述施工活動后，進入到回填注漿作業環節，在具體實踐中應注意以下內容：

（1）在混凝土噴射工作結束后，需要等待凝固強度達到標準70%以上后，再開始后續注漿作業。

（2）在回填注漿作業活動中，也需要確保回填材料能夠緊密貼合隧道支護結構與圍巖結構，期間也需將回填注漿壓力控制在0.4MPa 以下，以提高注漿作業結果的可靠性與合理性。

3 隧道施工地面沉降控制措施

3.1 建立截排水工程

通過建立截排水工程，可以減少地表水或地下水負面影響，確保地面結構的穩固性。該工程在施工時，其地勢相對較低，更加容易聚集水體，以此增加土層含水量，在較重機械碾壓后，更容易出現地面沉降問題。同時在該工程項目施工過程中，也面臨著地下水威脅，最大涌水計算值為1652.4m3/ d，需要及時采取措施將地下水排放到外界。即在區域內建立降水井、對外排水系統等，從而加快積水排放速度。對于該地區內裂隙發達的地區，也會使用注漿方法來填充裂隙，使其可以成為一個整體，起到攔截地下水的作用，降低地下水管涌問題的發生概率[1]。

3.2 做好超前支護工作

做好超前支護工作，能夠確保隧道工程作業期間上部結構穩定性，降低地表不規則沉降問題。

（1）在該工程施工時，需要盡力擴大支護范圍，尤其是工程中不良地質區域，需要對其進行重點處理，以此來提高地表沉降處理結果的可靠性。

（2）該工程中的特殊部位，會使用雙層超前小導管對其進行處理，對于漿液拌和比例、注漿壓力等參數進行控制，使得隧道內土體與漿液可以保持互相滲透的狀態，等待其固結之后可以形成硬塑黏土，起到更好的固結作用，提升結構自身的承載力[2]。

3.3 引入仰拱、襯砌作業方法

通過引入仰拱、襯砌作業方法，可以不斷提高開挖面與支護結構的穩定性，減少地面沉降問題的發生概率。

（1）在正式施工前，需根據該工程項目的基本情況，來科學計算出仰拱和開挖面各類參數，內容涉及結構距離、灌注量等，從而確保仰拱和開挖面之間可以更快地形成閉環結構，形成更加穩定的支護體系[3]。

（2）在工程施工期間也會使用棧橋運輸法來展開施工，并對整個施工過程進行細致化控制，從而更好地分散結構受力，提升結構的抗水能力，提升整個結構的穩定性。

3.4 進行土地改良施工

進行土地改良施工，能夠確保土質在施工期間可以沿著正方向進行運動，更好預防地面沉降問題。該隧道工程部分區域屬于不良地質，采取可靠措施來加固土質，可以加快仰拱結構形成速度，提升整體結構的應用質量。目前經常使用的土地改良施工方法包括超期注漿法、深層注漿法等，根據實際情況選擇恰當方法將拌和好的化學漿、水泥漿注入土層，提升土體的穩定性與整體性[4]。

3.5 搭建臨時支撐結構

通過搭建臨時支撐結構，可以為后續支護工作的進行奠定基礎，提高支撐結構的整體性與穩固性。以目前常用的交叉中隔壁法為例，在實際作業中會遵循以上到下的順序展開施工，期間也需要做好施工時間間隔的控制工作。對于相鄰的開挖部位，也需要等待混凝土強度達到預期70%以上后，才可以進行下階段開挖施工。同時也需要做好初期支護圍巖輪廓的控制工作，以確保臨時支護結構的穩定性。另外，在拆除臨時支護結構時，也需要按要求來做好規范性的實驗檢測，同時做好臨時支護過程的監控與記錄，以此來確保拆除工藝應用流程的規范性與合理性，更好地發揮臨時支撐結構的應用價值[5-6]。

3.6 做好沉降監測工作

（1）做好監測點布設工作，監測點需布設在全斷面上，覆蓋拱頂、拱腰等位置，做好布設點標記工作，為后續監測數據整理提供便利。

（2）做好監測點保護工作，在前期布設時需要盡量避開正在施工的區域，布設在基巖穩定的區域，減少監測點位移、沉降引起監測數據誤差問題[7-8]。

（3）基于大數據技術、計算機軟件來完成數據整理，同時設置安全線，在出現逼近紅線的情況時也會及時作出預警，將地面沉降問題控制在合理范圍內。

4 結語

綜上所述，建立截排水工程，可以減少地表水或地下水負面影響，做好超前支護工作，能夠確保隧道工程作業期間上部結構穩定性。通過采取恰當措施來提高地面沉降控制效果，能夠更好地發揮出淺埋暗挖法的應用價值，提高隧道工程的作業質量。