淺埋暗挖技術(shù)在市政工程隧道施工中的應(yīng)用

郝一澤

【摘要】現(xiàn)代市政隧道工程的規(guī)模不斷擴(kuò)大，而淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用能夠提供良好的支護(hù)體系，該技術(shù)不僅具有較強(qiáng)的適應(yīng)性及靈活性優(yōu)勢(shì)，更能有效提高隧道工程的整體質(zhì)量，基于此，淺埋暗挖技術(shù)在市政隧道施工中發(fā)揮著重要作用，并得到了高頻應(yīng)用。但是在技術(shù)應(yīng)用階段，應(yīng)當(dāng)從隧道施工的實(shí)際情況出發(fā)，采取積極措施對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，合理規(guī)避施工問題，促使隧道工程的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)價(jià)值充分發(fā)揮。

【關(guān)鍵詞】淺埋暗挖技術(shù);市政工程;隧道施工

在市政工程建設(shè)作業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景下，地鐵、管廊等工程建設(shè)項(xiàng)目日益增多，多數(shù)工程項(xiàng)目地下建設(shè)作業(yè)中均需通過淺埋暗挖的方式開挖作業(yè)斷面，以進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)。本施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了澆筑作業(yè)與開挖作業(yè)同步進(jìn)行，具有施工速度快、質(zhì)量可靠、結(jié)構(gòu)安全等優(yōu)勢(shì)，備受工程實(shí)踐青睞。

1、淺埋暗挖技術(shù)概述

淺埋暗挖技術(shù)基于新奧地利施工方法延伸發(fā)展而來，技術(shù)的高效應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圍巖的加固，充分保障其穩(wěn)定性，但是支護(hù)作業(yè)結(jié)束后應(yīng)當(dāng)將圍巖位置封閉起來，促使圍巖結(jié)構(gòu)處于相對(duì)完善的支護(hù)系統(tǒng)中，基于此，后續(xù)施工項(xiàng)目推進(jìn)階段圍巖的變形系數(shù)就會(huì)大大降低并得到有效控制，可以說淺埋暗挖技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)用性及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是該技術(shù)本身就存在一定的限制性及不足，最為顯著的就是施工操作的流程化項(xiàng)目多，復(fù)雜性顯著，一旦控制不當(dāng)，將直接導(dǎo)致支護(hù)效果下降。在淺埋暗挖技術(shù)具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，復(fù)合襯砌的方式得到了廣泛應(yīng)用，一般情況下襯砌層數(shù)為兩層，呈內(nèi)外方式存在。在隧道開挖作業(yè)中，首先需要應(yīng)用鋼筋網(wǎng)或鋼架等對(duì)外層襯砌進(jìn)行支護(hù)，為了充分保證支護(hù)效果，就應(yīng)當(dāng)在支護(hù)作業(yè)結(jié)束后對(duì)支護(hù)體系的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，待達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后才能開始進(jìn)行內(nèi)層襯砌支護(hù)。而該結(jié)構(gòu)部分的支護(hù)作業(yè)中大多會(huì)應(yīng)用模筑混凝土。需要注意的是，內(nèi)層及外層襯砌之間還應(yīng)當(dāng)積極落實(shí)防水作業(yè)，如果隧道施工的地層環(huán)境下并沒有水，在淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用的一次支護(hù)流程中對(duì)水泥砂漿進(jìn)行應(yīng)用，提高防水的有效性。

2、市政工程隧道施工特殊性

市政工程隧道施工的特殊性主要體現(xiàn)在以下幾方面。（1）環(huán)境條件復(fù)雜。市政工程隧道施工地質(zhì)條件復(fù)雜程度高，開挖方案的設(shè)計(jì)與執(zhí)行必須綜合對(duì)上部既有建筑結(jié)構(gòu)、交通負(fù)載量及管線布置方案等因素的考量，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式提高開挖方案適應(yīng)性。由于隧道開挖所處地層土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散甚至呈流態(tài)問題，管線、道路施工及遷移問題，結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)可能有漏水、沉積問題，地下水補(bǔ)給平衡等問題，都可能在一定程度上影響開挖作業(yè)的順利進(jìn)行。（2）地下管線滲漏?？紤]上層滯水及穩(wěn)定性要求，需要充分了解水源補(bǔ)給情況，根據(jù)穩(wěn)定性范圍及結(jié)構(gòu)，做好地下管線的布控工作。隧道開挖過程中若施工順序不利于地層穩(wěn)定，則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致工程風(fēng)險(xiǎn)的增加。（3）土質(zhì)條件不穩(wěn)定。隧道開挖區(qū)域內(nèi)土質(zhì)條件不穩(wěn)定，如以軟土層為主，則必須在開挖前期對(duì)軟化、崩塌風(fēng)險(xiǎn)較高的巖石區(qū)段進(jìn)行處理。

3、市政工程隧道施工環(huán)節(jié)中存在的主要問題

土質(zhì)穩(wěn)定性差，通過對(duì)可靠資料進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，隧道開挖區(qū)域由于受到相應(yīng)因素的影響普遍存在不同程度的失穩(wěn)問題，處于軟基環(huán)境下，更應(yīng)當(dāng)在施工前期就將可行性的加固處理措施落實(shí)到位，避免出現(xiàn)崩塌等問題，在精準(zhǔn)掌握巖石特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)后續(xù)施工流程進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)際上，隧道穿越地層中的泥土大多以砂質(zhì)粘性土壤為主，同時(shí)局部可能伴隨存在部分沖擊砂層，具備該特點(diǎn)的地層相對(duì)薄弱，基于此，在隧道開挖環(huán)節(jié)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的圍巖極易因自重而引發(fā)沉降問題，相對(duì)的，如果圍巖表面松弛指數(shù)高，或者是已經(jīng)出現(xiàn)變形情況，將增加圍巖坍塌問題的發(fā)生概率，如果地表控制效果不佳，必將難以保證圍巖穩(wěn)定性，后續(xù)施工流程的發(fā)展進(jìn)度也可能有所延遲，進(jìn)而增加施工難度。

4、淺埋暗挖關(guān)鍵技術(shù)

4.1管棚支護(hù)技術(shù)

淺埋暗挖施工技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中對(duì)預(yù)支護(hù)技術(shù)的要求非常嚴(yán)格，對(duì)整個(gè)淺埋暗挖施工作業(yè)的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。與其他超前支護(hù)施工技術(shù)相比，管棚支護(hù)技術(shù)展現(xiàn)出了良好的成本性及效率性優(yōu)勢(shì)，因而應(yīng)用尤為廣泛。根據(jù)管徑大小可將管棚支護(hù)技術(shù)分為3種類型：（1）管徑低于129.0mm的小管棚支護(hù)體系;（2）管徑在129.0～299.0mm范圍內(nèi)的中管棚支護(hù)體系;（3）管徑在300.0mm以上的大管棚支護(hù)體系。管棚有著較高的直徑及剛度水平，在鋼管兩側(cè)支撐梁剛度水平充足的情況下，開挖所致變形量可控制在合理范圍內(nèi)。為在隧道斷面開挖過程中形成管棚，不但需要滿足管間軟弱圍巖結(jié)構(gòu)形成微拱，還應(yīng)具備數(shù)量充足且可實(shí)現(xiàn)圍巖結(jié)構(gòu)壓力擴(kuò)散與傳遞的桿件結(jié)構(gòu)。目前針對(duì)管棚法的設(shè)計(jì)仍以工程類比及經(jīng)驗(yàn)法為主，設(shè)計(jì)期間必須對(duì)管棚支護(hù)結(jié)構(gòu)受工況轉(zhuǎn)換的影響及其所呈現(xiàn)特征進(jìn)行深入分析，以二次襯砌及開挖應(yīng)力釋放階段為重點(diǎn)，對(duì)管棚設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理優(yōu)化。

4.2在真空降水中的應(yīng)用

真空降水中通常應(yīng)用真空泵及管井，將以上兩個(gè)部分高效銜接，而后連接輻射井中的水平滲水，就能有效控制滲水問題。其技術(shù)原理為：真空泵中的主體呈現(xiàn)真空性狀態(tài)，而水極易被真空力所控制，并快速向流入到管中，基于此，原本較高的水位將隨之下降。一般情況下，在黏土層及粉細(xì)砂層的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行降水作業(yè)，就可以應(yīng)用真空降水方式，這是因?yàn)轲ね翆踊趯傩蕴攸c(diǎn)滲透系數(shù)并不高，如果應(yīng)用普通的降水方式，降水效果并不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，一旦水無法完全排出，后續(xù)隧道施工項(xiàng)目中必然存在積水情況，這就會(huì)為施工埋下不同程度的安全隱患。通過對(duì)隧道施工的相關(guān)資料進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，真空降水技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)含水層地下水的完全排出，而粉土層中水也可以如此排出，其排水效果明顯高于普通的排水方式，而且對(duì)排水之后的試驗(yàn)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，二者在沉降上的表現(xiàn)沒有太大差別。

結(jié)語：

淺埋暗挖法施工技術(shù)目前已被廣泛應(yīng)用于市政工程隧道開挖作業(yè)實(shí)踐中，隨著相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的不斷累積，展現(xiàn)出了良好的經(jīng)濟(jì)性及適用性優(yōu)勢(shì)。

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