浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制策略

徐宇

摘 要：随着经济的高速发展，各种工程建设逐渐增多，其中不可避免会有隧道施工。在隧道施工中，常会遇到较多的困难，为保证施工质量和安全就应选择合理的施工技术。浅埋暗挖法因其独特的优势，在隧道施工中广泛应用。但是，这种施工技术的应用极易引起地面沉降问题，不利于施工的顺利开展。本文通过对这种施工技术进行深入的分析，并提出有效的地面沉降控制策略，希望能为相似工程建设提供参考。

关键词：浅埋暗挖法；隧道施工技术；沉降控制

1 浅埋暗挖法概述

1.1 施工原理

这种施工技术在应用中主要包括以下三个环节：首先，是支护工作的合理开展。在实际施工中，这项工作需分两个阶段进行，第一阶段为开挖前期的初期支护，第二阶段为内层衬砌时的二次支护，通过支护实现荷载的有力承担，确保施工过程的安全。接着，以辅助工法实现围岩的加固，在这个基础上使其具备强大的自承能力，接着利用各种开挖手段使支护和围岩封闭成环，以形成完善的支护体系。最后，经过以上两个环节的处理，再应用先进的信息化技术根据工程实际需求进行设计和施工。一般情况下，这种施工技术常用于较为松软的地质条件下。这样的地质条件缺陷在于附近的岩石层承载力不足，难以保证该技术的顺利实施，这就需要按工程实际设计要求及时进行复合衬砌工作，防止工程周边地表有沉降现象发生。

1.2 施工原则

在隧道施工中采用这种施工技术，原则上应以不对地面造成较大影响为前提，并尽量将影响最小化，同时也要保证施工进度符合工程要求。为实现这个目标，就要切实做好以下几项工作：1）由于不同地区的地质情况以及气候条件各不相同，在选择施工方法时应结合当地实际情况。2）在施工前先要完成相应的地质检测工作，并根据地质检测结果确定施工方案以及施工机械，针对地质存在的问题，提出合理的解决对策。3）对各施工环节进行全程测量监控，及时记录相应的结果，并按规定将其反馈给有关人员。4）应用现代化技术手段，实现施工质量的有效提高以及施工进度的合理保证，使其在规定的施工周期内完工。5）注意施工中的通风处理，以保证施工环境符合施工所需，保护施工人员的生命安全。

1.3 施工优势

经过对传统明挖法与浅埋暗挖法进行对比、分析发现，在隧道施工中使用这种技术优势显著，体现在：1）具备较强的适应性，这种施工技术可应用于多种施工环境下，应用范围较广，特别是地质情况较软的情况下更为适用。2）操作便捷，其应用有利于隧道施工的顺利进行，降低了施工难度，提高了施工效率。3）符合环保需求，该技术的应用在一定程度上减少了粉尘的出现，且消音效果良好，满足绿色施工需要。

2 浅埋暗挖隧道施工技术分析

2.1 开挖方法

在应用这一施工技术开挖前，要详细勘测工程所在地的施工环境，研究施工区域内的土质，综合勘测结果，确定开挖方法。如果遇到地质条件特别的情况，就要更加谨慎，不可轻易开挖，而是先要进行试验开挖，避免由于盲目开挖造成的施工事故。当前阶段，该技术在应用中最常见的施工方法为台阶式施工法。但是，在实际施工过程中，对于开挖方法的选择要以工程所处地理环境以及工程需求为依据，合理选择。比如在城区施工应使用短台阶施工法，在远离人群的边远地区施工则应使用正台阶开挖法等等。

2.2 隧道支护

在浅埋暗挖法隧道施工的过程中，必须重视支护形式的选择，以保证支护承载力符合承载需求，这就需要采用复合衬砌支护。通过初期支护和二期支护的共同作用，前者负责承担全部荷载，而后者负责安全储备，二者相辅相成，形成完善的支护体系，在有效承载围岩重量的同时，也保障了工程的安全。大多数情况下，隧道施工以浅表层为主，对地质结构要求相对较高，需要其具备强大的稳定性。因此，为保证围岩结构满足浅埋暗挖法隧道施工对于稳定性的要求，可采用双层小导管完成水泥浆的注射工作，通过这项工作实现隧道内部土质的加固。由于水泥浆具备较强的渗透能力，所以这项工作的实施也可同时提升隧道岩层抗渗性能。

2.3 辅助施工

浅埋暗挖隧道施工不仅需要上述两种施工技术，还需要许多辅助施工以加快施工速度，提高施工质量。对于辅助施工方法的选择也要根据工程实际情况以及所需达到的施工效果来决定。比如喷射混凝土方法用于封闭开挖工作面，而超前锚杆和超前导管则可应用于支护的加固工作等等。在辅助施工进行时也要保证其施工步骤符合相关技术规范要求，施工人员需端正态度，严格按照施工方案进行操作。

3 浅埋暗挖法引起隧道施工地表沉降的原因

3.1 在施工中力学条件发生变化

在隧道施工中，浅埋暗挖法的应用是施工中的重要环节。由于这个环节的施工涉及较多的内容，易于出现一些细节问题引起地面沉降，所以必须要引起施工人员的注意。在这种施工技术应用过程中，会随着工程的开展产生较多的变量因素。在隧道地层施工之后，应随时监控相关支护设备，确保隧道周边岩体保持稳定。如果没有支护设备，就会影响其稳定。若是隧道上覆盖的底层太薄，就会直接引起隧道力学条件的突变，无法保证隧道附近土体、隧道结构的稳定。当这种稳定性遭到一定程度的破坏时就会导致地面沉降现象发生。

3.2 隧道施工压力过大

经过对隧道施工压力进行详细的计算，并综合分析发现，其压力大小并不是一定的，而是随着施工进度在不断的发生变化，其变化规律为“形成-破坏-恢复”，这几种情况循环出现，致使隧道施工无论是宽度还是高度都在一直增长，当其施工压力到达某个值时，开挖作业的实施就会造成隧道土体的破坏，引起地表沉降。

3.3 受到施工条件以及自然条件的影响

在浅埋暗挖法隧道施工过程中，导致地面沉降的因素也包括施工条件以及自然条件对其造成的影响。这主要是由于在开挖作业前所得到的预报信息有误，或是忽视了这项工作，致使施工人员没有对地面沉降问题作出科学的防范，为施工造成隐患，加大了地面沉降的发生几率。同时，在实际施工中，应按规定进行深孔注浆操作，以完成相应的加固工作，如果注浆范围达不到实际需求或是在浆液扩散后止水工作不到位，也会影响加固效果。此外，在隧道施工中，施工的上下两部分填土性质并不相同，其中上面为素填土，而下面为淤泥填土，尽管其分布范围大，可是施工性质不高。如果隧道的洞身長期在这种环境下，就易于发生地质移动现象，形成地面沉降。

4 浅埋暗挖法隧道施工中地面沉降控制策略

4.1 完善施工方案

对于工程建设而言，优异的施工方案是保证施工质量的前提。如果施工方案不科学、不合理，就会影响到整个工程建设效果。因此，在施工前应根据工程实际情况，并结合相关建设标准编制适宜的施工方案。在编制的过程中，全面分析使用这种施工技术进行施工可能引起地面沉降的各种因素，针对这些因素确定施工方法和技术，充分考虑其中的细节问题，采用有效的手段对这些影响因素加以控制，为施工的顺利进行打好基础。

4.2 改良土质结构

正是因为隧道施工所在地土质结构状态对其安全与稳定影响较大，所以为避免地面沉降问题的出现，改良土质结构是一个非常实用的方法。这种方法在应用中是以科学的技术手段實现对隧道周边土质结构的合理加固，其优点在于这种方法可在完成隧道施工作业之后实施，可形成一个自然拱形，改善沉降问题。在加固操作时，通常采用灌浆方法，其具体操作方式的选择应结合施工作业的特点以及灌浆质量要求决定。通过这种方法可实现土质结构的改良，对控制地面沉降有较大的作用。

4.3 合理进行排水工作

隧道施工从地势上来讲，较为低洼，在这种地势条件下特别容易聚集水。一旦隧道附近的岩石有裂缝等情况的出现时，就会导致地表水渗透力增强，渗透范围逐渐扩大，直至进入隧道工程。这就要求在隧道施工前期，根据工程所在地实际情况，制定相应的排水规划，合理进行排水工作。在排水时可充分利用周边地势特点，以排水坡、水渠等引出多余水，避免渗透作用对施工稳定造成的不利影响，保证施工的安全。

4.4 重视超前支护施工

由超前支护在浅埋暗挖隧道施工中所起的作用可以看出，这项工作的实施有利于控制地面沉降现象。因此，施工人员必须重视超前支护施工。为提高超前支护的承载效果，应在相关规定范围内尽量扩大其支护区域，特别是重点部位更应提高警惕，专门处理，确保其承载能力满足工程要求，防止沉降现象的出现。在这一施工工序中，灌浆时一般采用双层超前小导管，当其安装完毕后，需将水泥浆液以高压注入其内部，并在此作用下，实现隧道土体与浆液之间紧密相连、互相渗透，从而形成坚固的硬塑黏土，提高了围岩结构的稳定。

4.5 选择仰拱、衬砌的施工方式

为保证开挖面和支护结构具备工程需达到的稳定度，可选用仰拱和衬砌的施工方式以实现这个目标。在实际施工中应通过科学的计算方式进行相关计算工作，确保仰拱和开挖面的精确距离以及灌注量，使这二者能够及时闭合成环，从而起到强大的支护作用，提升支护体系的稳定性。同时，这种施工方法也可使附近岩石结构更加坚固，进而提高其抗水性能。此外，栈桥运输法也可在施工中应用，起到防止地面沉降的作用。

4.6 采用格栅钢架进行支撑和下台阶开挖法

采用这种施工技术进行隧道施工过程中，无论使用任何一种开挖方法都要先进行超前支护施工，并保证其施工质量。与此同时，即使在施工中先使用其他开挖方法进行施工，可当施工进行到某个阶段时也要使用下台阶开挖法完成后期工作。其实际操作中施工顺序为先挖中槽，然后再进行两边跳槽的开挖作业。需注意的是为避免开挖作业对压力拱造成破坏，在中槽开挖过程中需在两边预留足够的空间。而在两边槽马口开挖作业中，则更要重视支护施工过程的处理，主要是指格栅钢架和挂网喷混凝土这两项施工作业。在格栅钢架施工时，首要工作是对其进行合理架设，并将其固定在导管上，确保其稳定性能符合相关技术要求，使其支撑性能大大增强，而后在拱脚位置安装锁定设施，进而实现其稳定性能的提升。另外，在注浆作业中应利用垂直注浆法进行，以减小对围岩的压力作用。

4.7 实施测量监控工作

在隧道施工中，前期准备工作相当重要，尤其是地质预报工作。但是，现阶段施工人员对这一工作关注力度不足，且技术水平有限，致使这项工作无法达到应有效果。由于施工人员难以得到精确的地质预报，也就无法全面掌握当地地质情况，不仅会致使开挖工作对地表影响较大，而且也不利于深孔注浆范围的控制，不能保证注浆效果，影响后期施工的顺利进行。为有效解决这个问题就要做好测量监控工作，对施工过程以及地表岩层状态进行全程监测，并加大工作力度，增加监测频率，随时把握地层结构的变化，并对监测结果进行详尽的记录，且做好反馈工作。根据监测结果及时调整施工方法及施工顺序，防止地面沉降现象的发生。

5 结语

综上所述，在隧道施工中应用浅埋暗挖法进行施工，有效的提高了施工效率，加快了施工进度。但是，也要重视施工对于地表的影响，加强对地面沉降的控制。只有全面掌握工程实际情况，了解施工中应注意的问题，明确施工技术标准，保证整体的稳定性，才能减少地面沉降现象的出现，促进隧道施工的顺利开展。

参考文献

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