浅埋暗挖法隧道施工技术及地面沉降控制措施

浅埋暗挖法隧道施工技术及地面沉降控制措施

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摘要:隧道工程施工中多用浅埋暗挖施工技术方法,但是这一施工过程需要受多方因素的影响,比如建筑工地地形地质条件,施工技术设备以及工程方案设计等。为了防止工程事故的发生,保障隧道施工工程安全,需要严格控制地面沉降问题,对诸多影响因素合理控制。本文基于浅埋暗挖的施工技术进行探讨,并对地面沉降的控制措施详细探究,提出几点有效策略,以供参考。

关键词:隧道施工;浅埋暗挖;沉降控制

一、浅埋暗挖法施工技术原理

浅埋暗挖法是指在隧道开挖时,借助符合衬砌承担工程基本荷载,然后把其内层衬砌当成安全储备,作为二次支护,承担特殊情况的荷载。从而起到加固围岩的效果。在此基础上进行多种开挖方式,封闭成环,与围岩互相依托,形成联合支护体系,加强信息化建设,运用相关设备和软件辅助工程项目施工,优化建筑工程方案。浅埋暗挖法多用于地层较薄,地质较软的建筑工程项目中,根据低下围岩的承载力所决定。所以在地面沉降控制的问题上,利用浅埋暗挖法,在一定程度上加强了围岩的承载力,保障隧道施工安全。

二、浅埋暗挖法施工原则

浅埋暗挖施工技术方法突出特点是对施工工程上方地面的影响最小,保证实用性和安全性,并且在一定程度上提高了施工效率,缩短了施工周期。浅埋暗挖法的具体施工技术原则需要做到科学、合理的地质勘查,加强岩土勘察工作,针对相应问题采取合理的施工方法和措施进行补救。并且需要提升施工技术人员的专业素质和相关知识,因为浅埋暗挖法需要注重细节处理,因此对于施工技术人员的综合素质要求极高。通过优化施工方案设计,根据可能会发生的施工问题和安全问题做好预防措施,一旦发生事故问题,能够第一时间妥善处理,最大程度降低损失。

三、浅埋暗挖施工技术方法介绍

(一)浅埋深挖施工技术挖掘方法

在工程项目施工作业开展前,需要对施工场地环境进行全方位勘察,分析具体情况,采样调查,结合地质和围岩的特征,有效调整浅埋暗挖是施工措施。不同问题有不同的解决方案,需要事先做好准备措施,从而确保浅埋暗挖在施工过程中的实用性、科学性。常用的隧道挖掘方法是台阶式挖掘方法,通常需要了解隧道的具体情况,判断相应的施工方法选择,一般的城市隧道是上台阶分布式开挖法,短台阶法施工,一般的山岭隧道是正台阶式开挖法,多跨隧道运用柱洞法,侧洞法或者中洞法。大断面城市或山岭隧道则使用中隔墙台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法

(二)浅埋暗挖施工技术支护方法

支护方式时隧道施工作业比较重要的防范措施,为了防止地表变形、塌裂以及地面沉降等多种问题,进行有效的控制。支护方法在施工过程中是根据挖掘方法的不同选择恰当的支护方式,合理的支护方式能够起到提升围岩承载力,改善施工条件,控制地面沉降变形等问题的产生。支护方式通常为初次支护和二次支护,其效果各有不同,有些特殊情况下,需要初次支护与二次支护相结合,改善围岩条件。

(三)辅助施工的几点方法

浅埋暗挖施工技术方法也对应着几点辅助施工作业来提高施工质量,确保工程的稳定性,保障工程项目安全,降低施工成本的作用。一般的辅助施工作业方法有:

(1)喷射混凝土封闭开挖工作面施工;

(2)超前小导管或超前锚杆支护;

(3)深层注浆加固地层;

(4)水平旋喷法超前支护;

(5)注浆加固地层或者长管棚超前支护

(6)确保洞外洞内的地下水位降低。

其中,最常见的是注浆加固地层以及超前小导管支护的施工方法。

四、浅埋暗挖施工工程中对地面沉降控制的相应策略

(一)优化开挖施工作业处理

在工程项目开挖时,就需要严格防范地面沉降和变形等问题,为了保证施工质量,需要对整个施工场地进行合理分析,优化施工方案设计,了解整个低层隧道的基本情况,选择合适的开挖技术,作出相应的地层处理。可以根据施工作业的需要适当的升高和降低地层,来改变地层的运动方式。值得注意的是,在施工过程中,降低地层进行施工作业,可以有效控制地面沉降问题。

(二)改变土质结构

还有一种控制地面沉降问题的主要措施,就是改变隧道工程土质结构,绩效局部区域的加固和支护。其特征使能够使相应的的地层自发加固,自然共性,避免原始地层的变形,降低地面沉降问题发生的几率。通常是使用深层注浆的方法,改变土质结构。

(三)排放地下水

适当的排放地下水在施工作业的自然地层中,也能在一定程度上解决地面沉降问题,在遇到特殊施工环境时,特指地下水含量丰富尤其是砂层具有较大含水量的情况下,排空地下水,可以降低地层,所以有效的减少地下水排放,可以使用旋喷桩以及水帷幕的方法来将地下渗水堵塞。

(四)加强对地面沉降问题的重视

在施工作业开始之前,就需要对可能发生的地面沉降变形问题做好事先防范措施,控制相关因素,减少发生沉降问题的几率。同时还需要提高施工技术人员素质,加强监督管理工作,注重施工工程细节处理,避免地面沉降问题。可以利用现代化技术来提高勘察工作和施工工作的质量,运用相关设备对地面沉降问题的各个因素进行检测,保障施工安全性、高效性和准确性。

五、浅埋暗挖施工技术应用实例分析

(一)工程概况

新聚隧道地处丘陵区,地势起伏较大,自然坡度为20。~60。。地面标高100~245m,局部相对高差大于60m。隧道位于广东省河源市彭寨镇境内,线路走向(143。~150。)。全长3967米,线路DK178+608.25~DK180+286.63段位于右偏曲线上,左曲线半径10000m,其它地段位于直线上,全隧为单面下坡。隧道由进口工区和浅埋段工区两处三个工作面施工掘进,采用钻爆法施工。

(二)工程防护措施简析

在施工前对地质软化情况和砂层含水量进行勘察和探测,分析注浆方法的使用,避免雨季进行施工作业,结合围岩特征采取有效的加固方式,及时解决相应情况。在隧道工程作业时,浅埋暗挖技术的使用要强调注浆的合理性和科学性,加强支护方式,对于方法的应用要根据现场的“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”。随时挖掘随时支护。初期支护完成之后,要及时进行注浆,保障工程的密实性和封闭性。

(三)工程其他防范事项

当隧道拱部的张角为140°时,通过使用超前小导管注浆的加固方式来对土体进行加固,确保环向间距0.3m,2.4m一环,管长5m,搭接1.5m;此外,应严格按照设计工作的要求,不仅要做好对超前管的打设,而且需要保障注浆的效果,改善围岩条件,提升承载力。除此之外,也要做好对地表结构物及周边环境的巡查以及检测,并且做好优化设计以及信息反馈工作,尽量做到少沉降、不塌方以及安全生产施工。

结语

浅埋暗挖是当前隧道施工中应用最广,成效最显著的施工技术方法,但是现阶段仍有诸多问题没有妥善解决,为了合理控制地面沉降、变形等问题,防治对工程建筑周边设施和人民生活造成威胁,需要加强地质勘查,注重现代化设备和技术的应用,提前做好预案防护措施,根据实际情况采用不同的控制办法,有效保障工程项目顺利开展,提高施工质量。

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