淺埋暗挖技術(shù)在市政工程隧道施工中的應(yīng)用研究

董紀(jì)濤

（中交路橋建設(shè)有限公司 100027）

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。

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 市政工程隧道施工環(huán)節(jié)中存在的主要問題

2.1 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。

2.2 地下管線滲漏

市政隧道工程施工階段，還應(yīng)當(dāng)對(duì)上層滯水情況進(jìn)行考量，明確其穩(wěn)定性要素，就不能忽視對(duì)水源補(bǔ)給情況的全面考量，嚴(yán)格依照隧道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及范疇提高水源供給效率。與此同時(shí)，還需要全面分析隧道內(nèi)風(fēng)道結(jié)構(gòu)，如果各結(jié)構(gòu)都具有交錢的飽和屬性，部分地層結(jié)構(gòu)中就可能出現(xiàn)空洞等問題，在降水作業(yè)無法及時(shí)匹配到位的情況下，后續(xù)風(fēng)道開挖作業(yè)的開展就會(huì)受到不良影響。除此之外，如果施工項(xiàng)目對(duì)地層穩(wěn)定性形成擾動(dòng)作用，市政工程的質(zhì)量安全就會(huì)受到波及。

3 市政隧道施工淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用

3.1 上臺(tái)階施工

現(xiàn)階段城市功能更為多樣化，這就使得地下管線的布設(shè)環(huán)境也趨向復(fù)雜化，數(shù)量之大會(huì)對(duì)關(guān)聯(lián)施工項(xiàng)目形成一定影響，為了提高施工項(xiàng)目的安全系數(shù)，就應(yīng)當(dāng)在施工前期科學(xué)分析設(shè)計(jì)圖紙，并在深度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察的基礎(chǔ)上，全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境，明確影響工程質(zhì)量安全的關(guān)鍵因素，圍繞周邊土體進(jìn)行擺噴施工，充分保障土體穩(wěn)定性，規(guī)避施工階段的土體不穩(wěn)等問題。而上臺(tái)階施工階段，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)管線進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，而后需要將開挖環(huán)節(jié)的圍巖擾動(dòng)指標(biāo)控制在合理范疇內(nèi)，利用風(fēng)鎬進(jìn)行開挖作業(yè)。而開挖應(yīng)當(dāng)從拱部區(qū)域開始，并將中心部位預(yù)留出來，優(yōu)化調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)，并將開挖中產(chǎn)生的土方及時(shí)運(yùn)輸?shù)较屡_(tái)階區(qū)域，確保開挖與支護(hù)作業(yè)共同進(jìn)行，為下個(gè)工序的正常推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

3.2 下臺(tái)階施工

下臺(tái)階施工階段的主力是人工，這就需要以設(shè)計(jì)圖紙為基準(zhǔn)，嚴(yán)格按照施工要求，對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行合理應(yīng)用，逐步推進(jìn)開挖作業(yè)，當(dāng)進(jìn)入到中央位置時(shí)，這部分的土體開挖需要根據(jù)具體情況控制好側(cè)輪廓指數(shù)，當(dāng)人工開挖結(jié)束后，分別對(duì)兩側(cè)輪廓進(jìn)行處理及修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)土體擾動(dòng)問題的有效控制。一般情況下，隧道下調(diào)節(jié)開挖深度以1m為標(biāo)準(zhǔn)，在開挖后進(jìn)行支護(hù)，促使其形成封閉圈，具體操作環(huán)節(jié)需要注意，嚴(yán)禁超出循環(huán)進(jìn)尺范圍，從根本上提高施工效率及安全性系數(shù)。

3.3 隔離樁的科學(xué)設(shè)置

風(fēng)道及建筑物之間應(yīng)當(dāng)保持有效間隔，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)以上兩個(gè)部分的隔離要求，就可以對(duì)小導(dǎo)管進(jìn)行合理應(yīng)用，有序推進(jìn)注漿作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地層變形范疇的有效縮減。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)積極開展測(cè)量及監(jiān)控作業(yè)，嚴(yán)格依照真實(shí)的數(shù)據(jù)信息規(guī)范完成對(duì)應(yīng)工作。在具體的施工項(xiàng)目中，應(yīng)當(dāng)充分掌握施工設(shè)計(jì)圖紙中的要點(diǎn)及要求，明確各分項(xiàng)施工作業(yè)的流程及職責(zé)范疇，確保各個(gè)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性都能達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)，為隧道工程質(zhì)量的提升夯實(shí)基礎(chǔ)。

3.4 管棚支護(hù)技術(shù)

淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)對(duì)支護(hù)的技術(shù)要求相對(duì)較高，這是因?yàn)橹ёo(hù)體系作為淺埋暗挖技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán)，一旦難以保證穩(wěn)定性，其技術(shù)能效的發(fā)揮也會(huì)受到直接限制，基于此，淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)將支護(hù)工作重點(diǎn)關(guān)注起來。在超前支護(hù)環(huán)節(jié)，管棚施工的簡(jiǎn)易性特點(diǎn)顯著，施工成本并不高，可以根據(jù)管井規(guī)格直接對(duì)施工材料進(jìn)行優(yōu)化選擇。如果鋼管兩端的支護(hù)體系達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模，實(shí)際開挖環(huán)節(jié)的變形量就能隨之縮小，其作用原理為：管棚本身就存在一定的支護(hù)能力，而鋼管兩端設(shè)置的支護(hù)梁則具有較強(qiáng)的彈性支撐系數(shù)，在作用發(fā)揮的同時(shí)就能保證穩(wěn)定性。而上方地層變形中包括端頭支撐變形及繞曲變形兩個(gè)方面，具體操作環(huán)節(jié)可以通過調(diào)整支撐量剛度及管棚高度滿足支護(hù)階段的系數(shù)要求，從而進(jìn)一步保證支護(hù)的實(shí)效性，而施工流程基于此也將有序推進(jìn)，從根本上保障隧道工程的質(zhì)量效果。

3.5 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。

3.6 在輻射降水中的應(yīng)用

在輻射降水時(shí)應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置大口徑井，而后在隧道含水層中正確敷設(shè)輻射管，后續(xù)操作階段含水層中的水會(huì)順著輻射管直接流入預(yù)設(shè)的井內(nèi)你，而后泵發(fā)生作用就能直接將水排出。在實(shí)際施工階段，大口徑井內(nèi)的水平滲水可調(diào)整區(qū)間較大，基于此，輻射降水并不會(huì)在地表存在降水片的區(qū)域開展施工項(xiàng)目。

3.7 在遠(yuǎn)程監(jiān)控上的應(yīng)用

為了充分保障市政工程隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，科學(xué)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的后續(xù)使用壽命，保證淺埋暗挖施工的技術(shù)水準(zhǔn)，就應(yīng)當(dāng)在施工作業(yè)結(jié)束后設(shè)置配套的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，確保隧道運(yùn)行狀態(tài)更加貼近預(yù)期目標(biāo)。

4 市政工程隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)的優(yōu)化措施

4.1 減少斷面，加強(qiáng)支護(hù)作用

在大管棚支護(hù)施工及掌子面開挖施工作業(yè)結(jié)束后，可選擇應(yīng)用交叉中隔墻法，在開挖施前期應(yīng)用超前導(dǎo)管進(jìn)行灌漿，而后針對(duì)開挖區(qū)域進(jìn)行加固，這就能夠從根本上提高淺埋暗挖的技術(shù)效果。與此同時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)初次襯砌的安裝及支撐作業(yè)落實(shí)到位，對(duì)每次開挖深度進(jìn)行嚴(yán)格控制，但是開挖深度應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析后才能確定。除此之外，為了減少各開挖環(huán)節(jié)的不良影響，就應(yīng)當(dāng)將縱向距離控制在合理范圍內(nèi)。

4.2 加強(qiáng)封閉，注重工藝屬性

要想從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖變形問題的精確控制，就應(yīng)當(dāng)對(duì)市政工程隧道施工中的信息進(jìn)行全面且及時(shí)的反饋，而臺(tái)階及仰拱等區(qū)域，還需要在施工項(xiàng)目結(jié)束后的第一時(shí)間開展封閉作業(yè)，促使隧道整體性達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)確保仰拱及底板回填作業(yè)同步進(jìn)行。另外，積極落實(shí)隧道質(zhì)量監(jiān)控作業(yè)，注重信息回饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道質(zhì)量的全面監(jiān)管，而信息回饋應(yīng)當(dāng)保證及時(shí)性，該類信息中涵蓋圍巖受力及變形指數(shù)等內(nèi)容，這樣就可以根據(jù)圍巖情況來確定支護(hù)的作用效果，以圍巖變化為基準(zhǔn)科學(xué)調(diào)整支護(hù)方式及相應(yīng)系數(shù)，充分保障隧道穩(wěn)定性及安全性。

5 結(jié)語

綜上所述，淺埋暗挖在市政隧道施工中的應(yīng)用范圍更為廣泛化，實(shí)用效果也十分理想，雖然技術(shù)本身的作用價(jià)值顯著，但是應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照施工要求及工程技術(shù)參數(shù)，加強(qiáng)對(duì)淺埋暗挖技術(shù)質(zhì)量的控制，持續(xù)性的優(yōu)化技術(shù)，在推動(dòng)淺埋暗挖技術(shù)適宜性及合理性應(yīng)用的同時(shí)，助推我國市政隧道工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。