浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及控制研究

陈军

文章编号：2095-6835（2016）07-0116-02

摘 要：主要对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行了分析。首先介绍了工程概况，然后明确了地表塌陷的原因，最后详细阐述了浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷控制措施，包括科学截排工程地表水，超前支护与设置格栅钢架支撑，下台阶开挖施工，仰拱、衬砌施工和测量监控等。

关键词：隧道施工；地表塌陷；超前支护；衬砌施工

中图分类号：U456.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.116

隧道施工会影响岩土体，导致底层变形。在浅埋暗挖隧道施工中，如果变形累积到一定程度，就会影响地面建筑物的地下管线，严重时，会出现地表塌陷，破坏地面的环境和隧道结构，威胁施工人员的生命安全。这种事故危害极大，应对其进行详细分析，找出原因，并进行有效控制。

1 工程概况

现以某城市的地铁隧道为研究对象。该隧道位于城市的中心商业区，隧道上方的交通量较大，建筑物之间距离较近。该区域的管线排布十分复杂。隧道采用的是双线单洞重叠的形式，高度为14 m，断面的宽度为6.9 m。在隧道的预支护中，使用小导管注浆，初期是用网喷混凝土与格栅钢架锚杆联合支护，并在特殊地段采用了注浆与旋喷的方式加固。在二次衬砌中，施工人员运用模筑混凝土支护，在台阶之间设置了临时横撑，并喷涂了混凝土，挖出4个台阶。要有效控制台阶的长度，就要掌握一定的规律。

隧道主要通过粉质填土层、中风化层等，拱部1.5 m以上为砂层。隧道内部的围岩上软下硬，其中的软弱围岩透水性较强。地下水位埋深为1.2～3 m，隧道施工前期开挖量低于20 m，目前已经出现了2次地表塌陷事故。

在隧道的洞口段，砂层部分侵入隧道拱顶。对此，施工人员应采取地表旋喷的方式进行处理，从而对地层进行止水与加固。在加固之后，要挖掘隧道台阶，使用小导管灌注，并结合实际情况进行超前注浆。在开挖过程中，施工掌子面比较稳定，很少出现底层变形现象，只有拱部出现少量的渗水。如果开挖机挖掘到一定程度，就会使掌子面出现涌砂和涌泥现象，进而导致地层出现变形，地表塌陷。

2 地表塌陷原因分析

在隧道开挖过程中，施工人员要明确这种复杂的过程，分析可能出现变化的因素。根据相关理论，在地层开挖之后，如果没有支护，则隧道围岩的稳定性会遭到破坏；如果隧道上覆盖的底层足够厚，则土体的破坏程度会降低；如果隧道的力学条件发生巨大变化，则会破坏隧道的结构，引发塌陷。

在隧道工程的计算中，隧道的压力会随着施工的推进而产生一系列变化，并经过“形成→破坏→形成”的循环，增加跨度和高度。当隧道施工的压力达到最大值时，如果继续开挖，就会使土体遭到破坏，并由动水压力冲至地表，从而引起塌陷。

影响地表塌陷的因素有多种，例如施工条件和地层条件。针对施工条件，主要是因为地质超前预报信息不准确，或没有预报，所以施工人员无法采取有效的预防措施。在施工中，如果深孔注浆加固的范围较小，或是浆液扩散后无法止水，就不能起到加固的作用。在地层条件的分析中，浅埋暗挖隧道施工的上部是素填土，下部是淤泥质粉土，具有分布广泛、工程性质差的特点。在这种情况下，洞身长期处于基岩中，局部洞顶存在砂层，很容易出现移动。在水流或排水的作用下，容易导致地层变形。

3 地表塌陷的控制措施

对于浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷，施工人员要采取有效的控制措施，结合施工技术手段和容易出现塌陷问题的地方，从细节入手，具体措施如下。

3.1 科学截排工程地表水

在浅埋暗挖施工中，工程所处地势较低，尤其是地表等区域，属于集水地。在这种情况下，如果围岩出现破损，地表水的渗透就会加剧，并进入工程地表的缝隙中。如果施工人员能够合理引导这些地表水，利用排水坡和沟渠将其排出，就能防止地表水对隧道施工和隧道围岩的稳定性造成影响。

3.2 超前支护与设置格栅钢架支撑

在隧道施工中，浅埋暗挖主要采用的是双层超前小导管，施工人员要将水泥浆液注入到导管中，然后在高压力泥浆的作用下，使土体受损的部分相互融合、渗透，最后形成浆脉网络。浆脉网络凝固后，可有效约束土体，使其周围的结构更加稳定，强度更大。在格栅钢架支撑结构的设置中，工作人员要采用核心土进行掏槽挖掘。在整个施工中，主要选用的是超前支护结构，施工人员要应用小型挖掘机挖掘台阶轮廓线，预留核心土进行掏槽开挖施工。在挖掘台阶时，需要严格控制台阶的高度，并人工修正存在问题的部分。工程结束后，应及时封闭喷砼，并将喷砼的厚度控制在设计标准内。在掏槽开挖后，要架设格栅钢架，然后确定格栅间距，控制角钢与槽钢的连接，使其形成一个较好的整体。最后焊接格栅与小导管的尾部，增加格栅钢架的稳定性，并在拱脚处设置喷砼和锚杆，增加整体的稳定性和可靠性。

3.3 下台阶开挖施工

施工人员将下台阶开挖到一定程度后，就要选取合理的开挖方法，先拉中槽，然后从两侧的跳槽挖掘。施工人员要在中槽的挖掘中留置平台，以防出现掉拱的情况，并做好初期支护工作。网喷时，要进行格栅钢架的支护，设置梅花形的锚杆。

在隧道施工中，部分路段会穿越民房地段，所以在地表完善中，要通过水泥、水玻璃液和注浆的方式固定施工地点周围的松散围岩。这样能够降低地表出现沉陷的概率，提高隧道的稳定性，降低隧道施工对地表房屋的影响。在注浆的过程中，施工人员可以选取垂直注浆的方法，在特定位置放置注浆管，然后围岩注浆。如果在垂直方向出现了障碍物，那么应通过钻斜注浆孔和注浆管来施工。

3.4 仰拱、衬砌施工和测量监控

为了保证隧道施工的稳定性和支护结构的合理性，施工人员要采取仰拱和衬砌混凝土的施工方法。在整个过程中，要注意灌注的量以及灌注施工后仰拱和开挖面的范围，并使用栈桥运输，减少对地面的影响。在衬砌施工中，要根据其与开挖面的距离尽早闭合衬砌，使衬砌呈环状闭合，较好地分散整体力度，保证结构的稳定性。

在测量监控中，施工人员要随时注意地表环境，通过收集地层地质信息和分析围岩状况来了解施工情况。施工质量和支护结构变化等都能通过测量监控得以了解，施工人员要随时掌握这些动态数据，从而合理调节施工工艺，优化支护结构，保证施工质量和施工安全。

4 结束语

在浅埋暗挖隧道施工中，施工人员应采取地表旋喷的方式对地层进行止水和加固，并在整个施工中及时解决存在的问题，保证施工质量。本文主要分析了浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷问题及其控制措施，希望能为相关工程的施工提供一定的借鉴。

参考文献

[1]赵富家.浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制[J].山西交通科技，2014（06）：55-56.

[2]曾英军.浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析与控制[J].科技创新导报，2015（05）：72.

[3]张兴.浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制研究[J].门窗，2013（05）：366.

[4]鄢定媛，李圆圆，向俊宇.隧道浅埋段暗挖法施工引起的地表沉降分析[J].企业技术开发，2011（11）：53-56.

〔编辑：王霞〕