浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及控制

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及控制

甘肃路桥第四公路工程有限责任公司甘肃省兰州市730050

摘要:地表塌陷是严重影响浅埋暗挖隧道工程施工质量的常见问题,加强对该类问题的防控具有很大现实意义。文章结合具体工程案例,分析诱发浅埋暗挖隧道施工期间出现地表塌陷的具体成因,并结合工程实践提出几点控制措施,以超前支护、格栅钢架支撑、仰拱与优化土体质量等为主。

关键词:浅埋暗挖;隧道施工;地表塌陷;成因分析;控制措施

浅埋暗挖隧道施工,具有施工造价成本低、工艺流程简单等优势特征,逐渐演变成当下隧道工程施工中的一类较常见类型,但在技术水平、土质条件等因素的影响,在现实施工中经常诱发地表塌陷的问题,以致对隧道工程施工质量与施工单位效益获得情况均造成影响。故此,加强地表塌陷原因分析,制定相关防控措施具有很大现实意义。

1工程概况

某公路隧道地处郊区,隧道进口地形较为平缓,覆盖层普遍较薄,自体稳定性相对较差,加大了地表沉降现象发生的风险。公路级别:高速公路-I级,建筑限界净宽、净高分别为10.30m、5.2m。隧道支护拟应用大管棚、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土等,二次衬砌施工预使用模筑混凝土。应用环形开挖预留核心土法对隧道进行开挖,以上操作有助于在支护早期维护开挖面结构的稳定性,在具体施工期间应控制环形开挖深度,通常为1.5~1.0m。隧道浅埋段开挖施工作业主要穿行粘土层与风化层,拱部上端的1.5m是风化层,围岩呈现出上软下硬状态,围岩渗水性相对较强。当挖掘深度达到20m时,产生了地表塌陷现象[1]。

2地表塌陷原因分析

2.1地层条件

面对隧道工程施工期间出现的地表塌陷问题,建议技术人员应用高精密仪器对塌陷所处土体的力学性质、微观结构进行整体分析。在以上过程中还需参照工程勘探人员提供的地质条件报告资料。综合分析后发现,该隧道工程所处地层地下含水量相对较高、淤泥质粉土广泛分布、透水性高且工程性质普遍偏低。因为在施工期间未能科学处理地下水活跃问题,进而引起了流沙管涌现象。当隧道工程开外施工高度<17.5m,就形成不稳定的压力拱,在到达17.5m时,压力拱就会在下一级施工作业中被破坏,进而诱发了地表塌陷问题[2]。

2.2施工原因

造成浅埋暗挖隧道施工出现地表塌陷问题的原因除地层条件之外,施工状况也是主要诱因之一。若有施工状况出现时,施工人员未能给予相应的处理措施,或是与其相关的监督检查机制未能贯彻落实,进而增加了地表塌陷发现的风险。本文所提及的施工原因多体现在如下两方面:①洞内深孔注浆加固程度不达标;②未能实现对地层沉降的有效监测。前者通常是因为未能达到设计要求的止水加固标准,后者是在地表塌陷后路面出现不同程度的变形。

2.3塌陷机制

隧道工程施工中采用浅埋暗挖施工,造成地表塌陷的原因复杂多样。例如在开挖施工期间形成的应力,应力传递后造成地层形态发生改变,或工程挖掘初期未能及时执行相应的支护方案。在这样的施工情景下,隧道的围岩很可能因为缺乏稳定性而被破坏。

3预防地表塌陷施工技术措施

3.1优化土体质量

在隧道工程施工工期间,为保证地层结构的相对稳定性,降低地表塌陷事故的发生率,施工人员通常会推行一些预防措施,以加强土体结构的稳固性。加固性处理方法的应用,优势在于挖掘时会促使隧道工程形成自然拱形结构,进而实现对土体属性的有效改良,明显提升土体层牢固性,强化其与隧道工程相关要求间的匹配性[3]。在具体施工作业中,还可用注浆、振捣等方法去优化土体结构。在现实施工中,应结合多方面因素去做出最后决断,对于不同工程位点,有针对性的注入双液浆、化学浆液或纯水泥浆等。

3.2超前支护

双层超前小导管开挖前注浆,是隧道工程浅埋暗挖的重要工序之一,这是也是促进水泥浆功能在工程施工期间有效发挥方法之一,伴随高压力浆液经由

隧道的过程,针对土体被压裂的范畴中,经过数次互相渗透与挤压作用,能明显提升效率,浆脉填充与挤密脱水均被固结在硬塑状粘土上部,其起到替代土体骨架的作用,结合外力反应机制,其能促使工程土体发生变化,对其形状做出约束,同时也明显提升围岩结构的稳定性、强度与抗渗性能。

3.2利用格栅钢架支撑、预留核心土捣槽开挖

在对隧道工程土方进行挖掘时,可采用段台阶法进行,在超前支护施工工序结束后,可使用小型挖掘机对掏槽进行开挖,严格控制台阶高度,针对需要开挖的部位建议用风镐或人工做出相应调整,只有在修整工序结束后方可进入喷硷封闭,应予以初喷硷时厚度指标一定重视。把格栅钢架置入已制作好的掏槽内部,发挥支撑作用,将格栅与小导管尾端合二为一,在格栅钢架拱脚多处安设锁脚锚杆,复喷硷为最末的施工环节。

当挖掘到工程图纸指定的部位以后,就可以对其他部位进行挖掘。先牵拉后槽结构,两侧跳槽马口开挖法是当下隧道工程常用的技术手段。在挖掘过程中,每侧均需预留较大规格的平台,以减少或规避掉拱不良事件的发生。将最初疏松围岩聚合成一个整体,以增强围岩整体结构的稳固性,并为隧道成拱施工创造更优良的条件,降低地表沉降量,维护隧道工程掘进过程的顺畅度,同时也有助于维护地面房屋的安全性。在注浆施工作业期间,钻井时要维持设备与地面成角90°并顺利将浆孔注输注其中,继而将注浆管置入钻孔中,注浆管下端要调整为成花管,注浆全过程是在浆管协助下向围岩周边进行的。若施工过程出现障碍物与房屋结构相碰撞的现象,则建议注浆过程改用钻斜孔。隧道工程施工期间应用的方法多样化,台阶法为当下浅埋中频繁应用的技术措施,该种施工技术实质上就是在具体施工阶段,结合地理位置推进施工作业,不同层面施工内容存在明显差异性。台阶法的运行原理是将最初成型的土壤设为核心,在应用台阶法进行施工作业时,施工人员应充分探讨对应地理位点地层条件,依照分析结果设定台阶法的施工长度。

3.4仰拱与衬砌施工

在隧道工程建设期间,仰拱和衬砌混凝土浇筑作业的进行应体现出一定时效性。建议超前衬砌施工仰拱与仰拱填充,经由仰拱施工地段的运输通道是栈桥,应严格设定每次灌注的拱量。在一次性灌注工序结束后,建议在某一设定范畴中安设仰拱与开挖面[4]。在以上范围内,二次衬砌和开挖面存在差异,施工人员应尽量减缩衬砌闭合成环过程所历经的时间,维护支护结构稳固性的同时,也促进施工作业顺利、安全进行。

结束语

伴随着社会经济的发展及城市化进程的推经,轨道交通事业将会有更为广阔的发展空间。当下我国轨道隧道工程还处于初步发展的时段,大部分工程采用明挖法进行作业,但是伴随线网布设密集化与人们对交通质量提出要求更高,以后将会出现很多用暗挖法进行施工的车站。在具体施工中,技术人员需以严谨态度去落实各项施工工艺与施工要求。实践证明,施工人员在明确地表塌陷问题成因基础上,才能尝试应用各种控制措施,本文对几种控制方法做出论述,希望与同行分享技术经验。

参考文献:

[1]刘强,陈焘,黄栩.浅埋暗挖地铁隧道施工中采用降水措施引起地表沉降分析[J].城市住宅,2018,25(07):105-107.

[2]郭建峰,郑金雷,李卫娟,等.浅埋暗挖地铁大断面隧道施工引起的地层变形特性[J].铁道建筑,2018,58(05):74-76.

[3]邹金杰,陈钢,甘鹏路,等.富水软弱地层中浅埋暗挖隧道施工地表沉降分析——以杭州紫之隧道为例[J].隧道建设,2017,37(02):141-149.

[4]罗友宁.浅埋暗挖隧道施工引起地表塌陷分析及控制策略[J].中外建筑,2017(01):131-132.

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