市政隧道施工淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用

楊智猛

引言

淺埋暗挖技術(shù)在市政隧道施工中的合理應(yīng)用，可以提供良好的支護，并且由于該技術(shù)有著良好的靈活性，與斷面處的鍥合度較高，因此市政隧道工程中應(yīng)用十分廣泛?；诖耍疚膶κ姓淼朗┕\埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用進行詳細分析，希望可以使淺埋暗挖技術(shù)在市政隧道施工中更好的應(yīng)用，減少安全事故的發(fā)生，保障市政隧道的正常使用。

1 淺埋暗挖技術(shù)介紹

淺埋暗挖技術(shù)是一種新奧地利施工方法，英文簡稱為“NATM”，淺埋暗挖技術(shù)合理的應(yīng)用，圍巖使用多種收單進行加固處理，可以促使圍巖負載能力的提升，之后對隧道進行挖掘，并快速進行支護圍巖操作，支護結(jié)束之后對圍巖做封閉處理，從而使圍巖形成一個環(huán)并和支護共同的支護系統(tǒng)，最大化減少圍巖變形情況的出現(xiàn)。淺埋暗挖技術(shù)既有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，同時也存在一定的問題，即該技術(shù)的施工較為復(fù)雜。淺埋暗挖技術(shù)在具體施工時，施工人員經(jīng)常會應(yīng)用復(fù)合式襯砌方式，即內(nèi)外兩層。在實際的隧道挖掘時，外層襯砌的支護會運用到鋼筋網(wǎng)、鋼架等，并需要在支護結(jié)束后對穩(wěn)定性進行實驗，在合格之后則開始進行內(nèi)層襯砌支護。在內(nèi)層襯砌時，一般會使用到模筑混凝土，同時也需要做好內(nèi)外層的防水工作。若隧道地層是無水情況，則在應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)進行支護時，需要采用水泥砂漿實現(xiàn)防水。在市政隧道施工中采用施工技術(shù)不同，施工造成的影響和費用也會有所不同，表1為市政隧道施工技術(shù)適應(yīng)性分析比較。

2 應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)施工準(zhǔn)則

（1）“管超前”準(zhǔn)則。在正式隧道開挖前，要依據(jù)隧道的拱部位置以及施工設(shè)計要求，進行超前小導(dǎo)管打入工作，進而能夠促使超前支護最大化發(fā)揮作用。在開挖之后，需要保障管與管之間的圍巖能夠?qū)崿F(xiàn)成拱效應(yīng)。這是由于管棚自身存在的諸多簡支梁對圍巖能夠起到良好的支撐作用，可以有效防止圍巖出現(xiàn)變形，進而保障后續(xù)工作的順利開展。

表1 市政隧道施工技術(shù)適應(yīng)性分析

（2）“嚴(yán)注漿”準(zhǔn)則。在超前小導(dǎo)管工作完成之后，需要在底層處進行注漿工作，進而可以將砂礫等材料有效粘接在一起，起到加固的作用，有效減少支護坍塌安全事故的發(fā)生。在導(dǎo)管超前支護完成之后，需要灌注水泥，將砂層的細縫灌滿，等待一段時間后，形成的砂礫膠是一種很強的“結(jié)石體”，并會在周圍形成一個殼體，從而促使圍巖穩(wěn)定性的進一步提升。與此同時，“嚴(yán)注漿”準(zhǔn)則還會使用到初支背后注漿和二襯背后注漿施工[1]。

（3）“短進尺”準(zhǔn)則。在實際開挖過程中，隧道的循環(huán)距離應(yīng)要保持最短，這樣在一定程度上可以減少開挖和支護設(shè)置時間，同時受到嵌制作用和縱向圍巖較少優(yōu)勢的影響，可以為安全施工營造良好的環(huán)境。

（4）“強支護”準(zhǔn)則。在經(jīng)常初期支護施工過程中，施工工作人員一般會選擇格棚鋼架和速凝混凝土減少地層上沉情況的發(fā)生。若淺埋暗挖的網(wǎng)噴支護負載能力較強時，則不會進行二次支護承力。

（5）“早封閉”準(zhǔn)則。施工工作人員在初期支護開挖工作完成之后，應(yīng)要快速進行封閉工作，進而有效改善初期支護開挖的受力條件。

（6）“多測量”準(zhǔn)則。淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用過程中測量工作發(fā)揮著十分重要的作用。因此在施工過程中，需要定期對地表上沉和洞內(nèi)拱頂上沉情況進行測量，進而可以第一時間掌握圍巖和支護結(jié)構(gòu)的變化情況，同時還可以將變化參數(shù)進行記錄，之后施工工作人員將測量參數(shù)準(zhǔn)確的傳送給施工主管部門，進而可以及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，采取一定的施工措施[2]。除此之外，在市政隧道施工中應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時，還應(yīng)要詳細了解工程周圍環(huán)境以及質(zhì)地條件，進而可以采取正確的施工方法。

3 淺埋暗挖技術(shù)需求

（1）圍巖變形量的合理控制。圍巖變形量不單純的指隧道開挖時的圍巖上沉情況，同時也指受到圍巖影響而出現(xiàn)的支護體系變形情況。與此同時，每個施工流程的基礎(chǔ)施工也會受到上沉變位因素的影響，進而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)偏移的問題。因此，這就需要施工工作人員做好地中和地表上沉變形量的控制工作，這樣不僅可以保障地面建筑物和地層的線路管網(wǎng)的安全，而且還可以減少破壞地面自然景觀情況的發(fā)生，進而減少對地上交通造成的影響。

（2）提高支護剛性，做好地層改良工作。為最大化減少地中和地面上沉情況的出現(xiàn)，施工工作人員在應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時，應(yīng)要提前進行支護的安裝，并提高支護的剛性[3]。同時，在進行隧道開挖和支護施工時，應(yīng)要根據(jù)實際情況，選擇合適的施工方法。除此之外，施工工作人員還需要做好地層改良工作，進而為圍巖地層施工創(chuàng)造有利的條件。

（3）做好施工前試驗工作。由于市政工程隧道施工的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，因而在確定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、施工方案之后，需要施工工作人員在施工路段中選擇典型的路段進行試驗，試驗合格之后，才可以全面進行施工。但在實際施工中尤為需要注意的是，需要提高對容易發(fā)生上沉變形的路段以及支護結(jié)構(gòu)和圍巖應(yīng)力不足路段的重視度，采用一定的處理措施。根據(jù)試驗結(jié)果，設(shè)計工作人員對整體施工方案進行改良優(yōu)化，可以有效減少安全事故的發(fā)生。

4 淺埋暗挖技術(shù)的可行性

（1）工程水質(zhì)條件分析。一般情況上，在城區(qū)地上隧道施工過程中會普遍使用淺埋暗挖技術(shù)，即在不用明挖同時含水較小的地層，在均是城區(qū)地面建筑物多、交通復(fù)雜、地線管線豐富的地位應(yīng)用較為廣泛，但卻對地表上沉有著十分嚴(yán)格的要求[4]。此外，在含水量較大的松軟層進行堵水和降水操作之后，也可以應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)。根據(jù)實踐經(jīng)驗來看，若采取的輔助施工方法合理，淺埋暗挖技術(shù)便可以應(yīng)用在各種的層施工中；而若考慮經(jīng)濟、技術(shù)等方面，應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時，需要進行無水工作。

（2）工程地質(zhì)條件分析。若工程在貧水區(qū)域，地上水存在于河漫灘和河床相粉土透鏡狀砂層細縫中，泥質(zhì)膠結(jié)，透水和富水能力相對較差。而站在地上水角度來看，這個區(qū)域具有可以應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)的基本水文地質(zhì)條件。與此同時，應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)能夠快速的適應(yīng)斷面結(jié)構(gòu)形狀，并且很容易連接，所以在實際施工過程中通常將其轉(zhuǎn)化為各種形狀，進而可以滿足各種斷面結(jié)構(gòu)形狀的需求，促使整個工程施工質(zhì)量和水平的提升，減少安全事故發(fā)生率。

（3）地面沉降變形分析。隧道開挖應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)時，會對地層巖體中的天然應(yīng)力進行重新分配，處在一個相對平衡的狀態(tài)，進而使隧道兩側(cè)壁不會受到變形的影響，保障圍巖的穩(wěn)定性。通常情況上，若出現(xiàn)地表上沉則是受到以上幾個因素的影響，具體而言:a.在實際開挖時，會存在一定的土體應(yīng)力，導(dǎo)致地表發(fā)生移動[5]。b.施工工作人員在進行封閉支護結(jié)構(gòu)成環(huán)時，會發(fā)生上方土地和整體支護結(jié)構(gòu)上沉的問題。c.施工工作人員在進行中隔墻拆除作業(yè)時，會導(dǎo)致支護變形。

5 市政隧道施工存在的問題

（1）土質(zhì)穩(wěn)定性有待提升。在整個市政隧道施工過程中最為嚴(yán)重的問題就是土質(zhì)穩(wěn)定性不高。若將軟土作為施工的主體，在隧道施工的初始階段，需要對容易軟化和坍塌的巖石，采取一定的保護措施。同時也需要對市政隧道施工各個路段的巖石有一個正確的認(rèn)識。隧道通過地層的泥土通常都是砂紙粘性土壤，而且有些位置還會有沖擊砂層，這樣地層的薄弱性較強。因此，在隧道開始開挖過程中，周圍的圍巖會受到自重因素的影響，出現(xiàn)上沉。而若圍巖表層出現(xiàn)松動或者變形的問題，很容易導(dǎo)致圍巖發(fā)生坍塌，進而造成嚴(yán)重的安全事故。此外，若未做好地表控制作業(yè)，則會無法保障圍巖的穩(wěn)定性，進而嚴(yán)重影響后續(xù)施工作業(yè)的順利開展，無法在規(guī)定的時間完成工程項目。

（2）地上管線滲漏。在實際的市政隧道施工過程中，若想要保障圍巖穩(wěn)定性，則需要全面了解水源補給情況，進而可以根據(jù)隧道實際情況和結(jié)構(gòu)分位，保障水源補給工作的順利開展。與此同時，還需對隧道內(nèi)風(fēng)道結(jié)構(gòu)和范圍進行深入分析，若各個結(jié)構(gòu)的飽和程度較高，則會導(dǎo)致在一些地層中存在水囊或者空洞情況[6]。另外，若未做好降水工作，則將會對后續(xù)風(fēng)道開挖工作產(chǎn)生一定的影響。若施工工作人員在實際施工過程中，未控制地層穩(wěn)定性，則會對整個市政工程施工造成嚴(yán)重的影響，甚至?xí)l(fā)生安全事故。

6 市政工程隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）真空降水中的應(yīng)用。一般情況上，真空降水是通過將管井和真空泵桐兩者相結(jié)合，之后與輻射井相連，采用水平滲水的方式，對滲水進行有效的控制。實際上，真空降水就是通過真空泵的真空情況，即水在真空的影響上，進入管道內(nèi)，進而促使水位上降。施工工作人員通常會在黏土層、粉土層的降水處理工作中使用真空降水的方式，其主要原因是由于黏土層滲透能力相對較差，若采用傳統(tǒng)的方式將會無法排除土層中的水分，進而影響后續(xù)的隧道施工，帶來嚴(yán)重的安全事故[7]。根據(jù)實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通常會將真空降水應(yīng)用在掌子面進行施工作業(yè)，這樣可以保障全面排除地上水，同時也可以將粉土層中的水有效排除，與傳統(tǒng)的排水方式相比，有著十分顯著的特點。

（2）輻射降水中的應(yīng)用。若想淺埋暗挖技術(shù)能夠在輻射降水中最大化發(fā)揮自身作用，首先需要挖設(shè)一個大口徑井，然后隧道含水層鋪設(shè)輻射管，這時的水會通過輻射管流入到大口徑井內(nèi)，之后在泵的作用上水便會被排出。此外，在實際施工過程中，大口徑井內(nèi)的水平滲水井會有較大的調(diào)整空間，因而施工工作人員將會在地表不存在降水位置進行施工，進而保障輻射降水工作的順利開展。

（3）管棚支護中的應(yīng)用。市政工程隧道施工過程中，應(yīng)用了大跨度單拱單柱雙層島式結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時，隧道最小埋深度為5.5m使用每根長146.5m直徑為11.4cm×0.5cm的管棚，進而可以最大化發(fā)揮管棚的作用。這樣的施工方式在我國是第一次出現(xiàn)，并且是一次性的施工流程，可以有效減少多次施工對整個施工造成的影響。這樣的施工所使用的管棚精度十分高，中心偏差均在1.9cm內(nèi)，而且在一定程度上減少了上沉和倒塌情況的發(fā)生，同時與傳統(tǒng)管棚相比，實際上沉有效減少了0.1cm。

（4）遠程監(jiān)控中的應(yīng)用。為保障市政工程隧道施工結(jié)束之后，隧道能夠安全穩(wěn)定運行，并提高淺埋暗挖的安全質(zhì)量，在隧道施工結(jié)束之后，需要建立完善的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對隧道運行情況進行動態(tài)監(jiān)督管理。遠程監(jiān)控在隧道之外的隧道施工中的優(yōu)勢是十分明顯的，不僅可以有效監(jiān)管隧道燈的實際情況，而且還可以詳細了解新隧道對原有隧道造成的影響，進而保障市政工程隧道施工的順利完成，減少安全事故的發(fā)生。

7 淺埋暗挖技術(shù)的未來發(fā)展

（1）復(fù)雜受力轉(zhuǎn)化過程的上沉控制。通常情況上，淺埋暗挖技術(shù)復(fù)雜受力的轉(zhuǎn)化均是在已經(jīng)存在的建筑物上方進行。而若想做好避免拆遷、拆除等工作，則需要根據(jù)實際情況，采用合理的施工技術(shù)，嚴(yán)格控制上沉情況。因此，在未來城市地上工程施工中淺埋暗挖技術(shù)有著良好的發(fā)展空間。

（2）提升淺埋暗挖技術(shù)的施工速度和注漿技術(shù)。在市政工程隧道施工過程中應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)，由于該技術(shù)的機械化較低，需要人工進行開挖，進而導(dǎo)致施工速度慢，工作效率低。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)要加大機械化研究力度，同時也需要選擇合適的輔助注漿施工方法。在當(dāng)前階段，施工工作人員普遍會應(yīng)用到超前小導(dǎo)管、水平旋噴加固等。此外，也需要站在施工安全和提高施工的角度，加快對注漿技術(shù)的研究力度。

（3）加大對淺埋暗挖技術(shù)防水新方法的研究力度。在當(dāng)前，淺埋暗挖技術(shù)施工主要做兩層的防水處理，具體而言:a.初支和二襯兩者之間設(shè)置全包防水板。b.二襯防水混凝土。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，施工技術(shù)的完善，以及各種新型材料的普及。在未來應(yīng)要加大防水材料的研究力度，保障能夠一次性完成防水工作。

8 結(jié)束語

總而言之，市政隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用越來越普及，在一定程度上可以促使隧道質(zhì)量的進一步提升。因此，需要加大對淺埋暗挖技術(shù)的研究力度，進而保障市政隧道工程的快速發(fā)展。