探讨城市隧道在浅埋暗挖施工过程中的要点

分类：机电一体化论文发表 时间：2012-07-19 11:43 关注：(1)

　　摘 要：随着我国城市的不断发展，人流量在城市中也日益增多，对于交流方面的要求也越来越高，而隧道的建设是解决人流与车辆的主要交通要道，其施工质量优劣将影响到城市的建筑发展与人员的生命安全。文章主要针对城市隧道浅埋暗挖的施工要点进行分析，因其开挖技术因地质差异而变化，为了保证隧道施工的正常进行，以及在不影响城市建设及周边环境的条件下，采取超前支护、超前引排水等措施进行施工，既保证了施工的进度，又不影响到人们的生活与工作。

　　关键词：城市 隧道 浅埋暗挖 施工措施 要点

　　1 工程概况

　　本项目地质情况由上到下为覆第四系全新统人工堆积层、海冲击层及第四系残坡积层，下伏燕山期花岗岩。第四系全新统人工堆积层主要为人工素填粘土，粉质粘土及碎石等;海冲击层为粘土、粉砂、中砂、砾砂及部分透镜体状淤泥;第四系残坡积层为砂质粘性土、砾质粘性土;本地区花岗岩在工程区域内全部为全风化花岗岩。隧道南北两侧有一些高层建筑，隧道结构边缘距两侧建筑物最近约16m。本地段地下极其水丰富。

　　2 施工地质及条件难点分析

　　(1)本工程的环境条件复杂，位于道路两侧，管线、建筑物密布，交通量大。隧道浅埋暗挖建筑物基础均位于隧道施工范围内，隧道施工不能危及管线及建筑物安全，对施工必须严格控制，但隧道所处的地层软弱。地层中因道路施工，管线施工、迁改等原因，遗留许多松散、虚空土体，且长期受水浸泡，已完全呈流态存在，给施工造成极大难度。

　　(2)隧道结构范围内管线渗漏水、居民排水沟内的积水等水源导致地下水补给不断，止水和降水施工难以隔断外来水系和排出上层滞水，且本场地存在深厚的花岗岩风化深槽，花岗岩残积土厚度大，且多为砂质粘性土及砾质粘性土，土质的均匀性较差，为隧道主要穿过地层。花岗岩风化残积土因含砂较多，为相对含水层，且透水性较好，尤其是残积土层遇水易软化，水浸泡易发生崩解和流砂，造成地表下沉，甚至塌方，控制变形极其困难。

　　(3)围岩易扰动且稳定性差，隧道开挖断砂层或软弱土层，整个隧道位于遇水易软化、崩解的花岗岩残积土中，围岩类别为Ⅰ、Ⅱ类。隧道穿越地层主要为第四系残积层的砂质粘性土、砾质粘性土，局部地段为海冲击砂层，地层软弱。隧道开挖后周边围岩在自重应力的作用下松弛变形，控制不好易产生变形坍塌。同时，受地下水的作用软化后丧失稳定性，给施工带来困难，特别是由硬塑变为流塑后，随地下水一起涌入隧道内形成大的坍塌涌泥，严重危及周边结构物及施工安全。施工中应力转换频繁，必须采取严格措施控制，防止产生大的变形及坍塌。

　　(4)由于地下管线渗漏水严重，导致上层滞水有丰富且稳定的补给，风道结构范围内土体长期受渗漏水影响已呈饱和状，部分地层中存在水囊、空洞。

　　(5)由于降水工作滞后的影响，对风道开挖造成不利影响，导洞的施工顺序不利于地层的稳定，增加了工程风险。

　　3 前期施工措施的确定

　　通过本工程地质情况，结合地下水发育情况，隧道地下管线较多，走向错综复杂。为保证地表的管线安全，还要确保地面建筑物的安全，同时保证暗挖风道自身结构以及施工的安全。在充分考虑工程所处的环境和地质条件的基础上，现对管线周边土体进行摆喷墙施工，加固管线下方土体，以防隧道开挖后地表下沉所造成的管线破坏。采用长台阶法施工，上台阶采用弧形开挖留核心土法施工。在开挖前，对开挖体采取超前降排水措施降低地下水位后，再行开挖。

　　3.1上台阶施工

　　为减少开挖对围岩的扰动，上台阶采用人工风镐开挖，先开挖拱部环行，留核心土，待拱部支护结构完成后开挖核心土。开挖土方人工装车翻运至下台阶，开挖完成后，立即进行初期支护作业。

　　3.2下台阶施工

　　下台阶开挖及支护下台阶采用人工配合机械开挖，下挖时应注意机械的声音对周边环境的影响。

　　3.3 台阶法施工程序

　　本工程确定采用DH55-V小型挖掘机。开挖施工时，机械开挖中央土体，两侧轮廓预留 30～50cm人工开挖、修整，保证开挖轮廓线圆顺，减少对土体的扰动。隧道下台阶开挖循环进尺为 110m，开挖完成后，立即进行支护作业，封闭成环。在开挖施工时，不得超循环进尺开挖，以保证施工安全。

　　3.4 隔离桩的设置

　　在风道和建筑物之间设置隔离桩，达到隔离地层的目的，减小相互影响。通过小导管注浆加固达到改良地层、抑制水患的目的，控制地层变形。加强监控量测，强化信息化施工，及时全面掌握暗挖隧道在施工过程中，对周围环境的影响范围、影响程度以及支护结构的变形状况。

　　4 城市隧道施工技术要点分析

　　隧道区间穿越地层为砾质粘土层及全风化花岗岩层，部分段落隧道拱顶地层中含有透镜体状中砂、砾砂层。施工中采用了超前小导管注浆、超前排水以及施工监测，保证结构物安全和施工顺利的关键技术。

　　4.1 超前注浆固结地层

　　因区间隧道穿越地层为砂质粘土，局部地段为海冲击砂层，地下水丰富。设计采用<32mm 超前小导管超前注浆固结地层，封堵地下水。小导管长315m，在一般地段布置在开挖轮廓线外拱部120°范围内，砂层富水地段采用<76mm管棚与<32mm小导管共同注浆加固地层，并在开挖面上台阶按 1.0m×1.0m 间距布置，注浆作业采用 KBY-50/70及 HFV-5D 双液注浆机注浆，注浆压力管棚控制在 0.6～0.8Mpa，小导管控制在 1.2MPa。注浆作业由下向上后退施工，两侧分别向中间进行，最后完成拱顶注浆。

　　4.2 超前引排地下水

　　区间隧道位于地下水位以下，开挖后大量地下水涌入隧道内，给施工带来很大影响，同时由于地下水的作用，粘土层在地下水的作用下软化水量大时成流塑状，造成拱脚下沉、两侧涌泥，支护结构下沉，施工极为困难，为保证施工安全，经多次研究决定采取降水措施。

　　由于区间隧道两侧建筑物密布，无法进行地面降水，根据现场实际情况，结合地质情况，最后采用隧道内超前排水和隧道内降水两项措施，成功地解决了地下水对施工的影响问题。

　　4.3监控量测技术

　　隧道埋深浅，施工对周围扰动较大，特别是地表沉降对地表路面行车以及道路两侧管线影响很大。为减少施工影响，施工中必须进行施工监测工作，信息化施工;同时，监测信息能及时了解围岩稳定情况，支护结构变形情况，及时修改施工参数及支护参数，切实保证施工安全。施工监测主要进行地表沉降监测、隧道拱顶下沉、净空收敛、支护结构变形、支护内力等。监测工作严格按照规范要求布设监测断面，按要求频率进行日常监测工作，对监测信息及时分析整理，有效地指导现场的各方面的技术施工。

　　5 结束语

　　总之，通过对隧道浅埋暗挖施工技术要点分析，使我们充分认识到以下两点：

　　(1)隧道开挖前，由于地质及周边环境条件复杂，地表有建筑物，围岩较差，成拱能力有限，可以采用超前支护、超前引排水等措施，支护对围岩进行加固。

　　(2)隧道开挖后，通过加强支护保证了隧道施工，同时还可对隧道进行地表注浆加固，可改善围岩物理力学性能，提高围岩承载力及整体性并快速封闭以控制围岩早期变形。

　　参考文献

　　[1] 李建辉,罗凤霞.地铁土建工程风险管理的思考.中国安全生产科学技术，2006.

　　[2] 王学理.地铁暗挖车站施工中的监控量测体系.现代城市轨道交通，2006.

　　[3] 张凡,孔恒.地层预加固技术的研究现状和方向.市政技术，2004.