浅埋暗挖隧道围岩受力变形的研究

张善平,金宏光,崔华锋,张芯议,宫红胜

中国建筑第六工程局有限公司 天津 300000

中建交通建设集团有限公司   吉林长春130000

摘要:近年来，我国的城市化进程有了很大进展，隧道工程建设越来越多。城市地下道路具有断面大、埋深浅、施工环境复杂等特点，常对地表既有建筑物造成不利影响。当地表建筑物存在时，特征点沉降变化趋势与天然地面沉降变化趋势基本一致，但是在建筑物荷载的作用下进行隧道开挖施工，应力释放过程变长，后期的固结沉降量也相应增加，导致地表沉降要明显大于天然地表的沉降。本文首先分析浅埋暗挖施工技术的应用现状，其次探讨浅埋暗挖隧道围岩受力变形施工技术，最后就浅埋暗挖工程质量和安全的控制方法进行研究，可供从事隧道工程采用浅埋暗挖施工技术的工程技术人员参考。

关键词：浅埋暗挖；施工技术；实际应用

引言

我国城市化建设快速发展，城市人口不断增加，交通领域面临着巨大的压力，交通拥堵已成为一些城市交通面临的难题之一。为了缓解交通拥堵局面，许多城市开展了隧道工程建设，隧道里程逐年增加。隧道工程的施工周期长，城市建设主管部门对施工质量和安全要求高。针对隧道工程的实际情况，采用浅埋暗挖施工技术，制定适宜的施工方案，可保障施工质量和安全，可减少对周围环境的不利影响。浅埋隧道施工中，因受到地质构造等因素的影响，会导致隧道变形。扩建时，在原位开挖必须采取有效的技术措施，对变形问题加以控制。基于此，就浅埋扩挖隧道变形处理技术展开分析探讨。

1浅埋暗挖施工技术的应用现状

传统的隧道工程施工技术具有限制性。例如，明挖法在施工过程中所占施工场地和空间较大，容易对地下管道造成伤害，也给市民的生产生活造成不利影响，因此不适于城市建设安全、稳定发展的需要。近年来，隧道工程对质量、安全和环保的要求不断提升，为了克服明挖法施工存在的诸多难题，在隧道工程施工中广泛应用了浅埋暗挖施工技术。

2浅埋暗挖隧道围岩受力变形施工技术

2.1真空降水技术

真空降水技术是通过真空吸力，将地下施工区域中超过施工标高的地下水抽出并予以保持，以防地下水给地下施工造成困难，同时提高了施工区域土质的密实性。隧道工程采用浅埋暗挖施工技术进行施工时，要在地下开展施工作业，通过土石方挖掘改变原有地形地貌，按照设计要求完成地下结构施工。在地下施工时，地下水对工程施工的影响较大，为了保证隧道工程的正常施工，控制和降低地下水的水位是关键。在进行隧道工程施工时，均需通过真空降水方法，对地下水位较高的施工区域进行降水。要根据隧道工程施工的实际情况，选择型号适合的降水设备，采用真空抽水的方式降低水位。根据地下水位的降低情况，确定实际抽水量和抽水设备的运行参数。在真空抽水降水技术实际应用过程中，技术人员一定要控制好设备的回水量，适时调节设备的运行功率，保证满足隧道工程施工要求。

2.2隧道变形注浆加固

隧道施工中会遇到各种不良的地质条件，由此可能会引起拱顶坍塌。不仅如此，当隧道浅埋时，在开挖阶段，容易引起收敛变形。因此类隧道的围岩稳定性差，为避免开挖造成局部坍塌，必须采取有效的预加固措施。隧道预加固的措施较多，如旋喷桩、径向注浆、超大管棚、超前小导管以及帷幕注浆等。具体选择时，需要综合考虑围岩的条件和隧道的实际情况，保证所选的方法合理可行。依据工程特点，决定选用注浆加固技术作为预加固措施，该技术是利用压力将预先制备好的浆液，经小导管灌入围岩的裂缝中，在压力的作用下，使浆液充满缝隙，待浆液固结后，能够提高岩体的强度及抗渗性能，围岩的结构稳定性随之提升。

2.3混凝土喷射施工

初支喷射混凝土采用湿喷工艺，喷射中选用C35混凝土作为主要施工材料。在二次喷射施工过程中，超掘、混凝土收缩或浇筑不充分等因素，会使混凝土与围岩脱开，形成孔隙，进而丧失对围岩的约束作用，影响围岩稳定性。针对以上问题，在较大的孔隙区域进行补浆处理，保证孔隙与混凝土的紧密结合。同时，可在孔隙周围埋置注浆管道，加强孔隙的强度。在施工中应做好对喷射混凝土的回弹率控制，通过对人工、机械、物料的协同化处理，降低混凝土降低回弹，减少损失。按照上述方式，完成混凝土喷射施工即可。

2.4初衬回填注浆

在隧道工程施工中，初衬与围岩之间会存在一定缝隙。为了提升隧道工程的施工质量，保证初衬与围岩的紧密性和稳定性，需要对该缝隙进行填充作业。向初衬与围岩缝隙之间注浆，通常采用钢管预埋方法。该注浆方法可在一定程度上降低隧道工程发生不规则沉降现象。在缝隙注浆施工过程时，采用水泥与水玻璃混合材料，可为缝隙注浆的稳固性提供保证。在注浆施工作业过程中，施工人员要采用分层注浆的方式，提升注浆施工质量。

3浅埋暗挖工程质量和安全的控制方法

3.1施工前的准备工作

在隧道工程中开展浅埋暗挖施工时，施工技术人员一定要重视施工现场勘察工作。根据隧道工程的实际情况制定完善的施工方案，保证浅埋暗挖施工工艺与隧道工程施工实际相吻合。在施工前，相关技术人员做好隧道工程施工突发事件处理方案，预防隧道工程在施工过程中出现变形以及坍塌等病害问题。在隧道工程浅埋暗挖施工开展前，相关技术人员要加强施工机械设备的管理，根据浅埋暗挖工程施工的实际需要选择适合型号的机械设备，并对机械设备进行全面的安全技术检验，经检验合格后方可投入隧道浅埋暗挖工程施工，以防止机械设备在使用过程中出现故障风险。

3.2开挖施工方案

隧道施工若出现过冒顶塌方事故，虽然塌方问题能得到有效处理，但对隧道扩挖，很有可能再次引起变形，为确保后续开挖能够安全顺利贯通，结合现场实际情况，经过比选后，最终决定选用短进尺双侧壁导坑的施工方法扩挖隧道。该方法又被称为十步开挖法，之所以选择该方法，主要是因为其结合了扩挖隧道通用的中隔壁开挖法，加之采用钢管柱与水泥浆板结的岩柱作为加固措施，不再适合其他开挖方法。

3.3全过程监控

为了提升浅埋暗挖施工质量，须对浅埋暗挖施工全过程以及施工人员进行实时监控，以提升施工质量和施工人员的责任心。为此需要从以下3个方面进行监控：一是制定系统化的隧道工程浅埋暗挖施工质量控制方案。在开展质量监控过程中，技术人员要根据施工质量控制方案，针对浅埋暗挖施工难点和重点进行有针对性的监控，提升隧道工程浅埋暗挖施工的监测质量。二是加强隧道工程浅埋暗挖施工人员实际操作的监控。督促施工人员须严格按照施工流程开展相关施工作业，要求施工人员重视施工细节的处理，保证隧道工程施工质量。要加强特殊施工环节质量监控。三是为了提升监测数据的精准性，要根据隧道工程施工实际需要设置监测点。可适当添加监测点位，保证检测数据的精准性。通过监测数据开展系统化分析，为隧道工程浅埋暗挖施工质量提供数据保证。

结语

对隧道开挖与建筑物荷载的相互作用进行分析，得到相互影响规律：当地表存在建筑物时，特征点沉降变化趋势与天然地面沉降变化趋势基本保持一致，但是在建筑物荷载的作用下进行隧道开挖施工，应力释放过程变长，后期的固结沉降量也相应增加，导致地表沉降要明显大于天然地表的沉降。

参考文献

［1］苏道振，骆建军．大断面软弱地层隧道施工围岩变形试验及预测［J］．岩石力学与工程学报，2016，35(S2):4029－4039．

［2］欧阳艳，高攀科．基于复杂地质的长大隧道快速施工关键技术探讨［J］．公路工程，2018，43(03):168－172．

［3］戚玉亮，唐孟雄，曹洪．大断面浅埋暗挖海底隧道CＲD法施工模拟分析［J］．地下空间与工程学报，2014，10(01):136－143．