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摘要:近年来,我国的隧道工程施工建设越来越多,在施工的过程中,浅埋暗挖施工技术的应用非常普遍。但是,在隧道开挖施工中,由于受到地质条件因素、施工工艺因素等的影响,可能会造成地面沉降问题,影响工程建设安全,因此,对隧道开挖沉降及控制要点进行详细探究迫在眉睫。对此,本文首先对隧道施工中的浅埋暗挖法进行了介绍,然后对隧道开挖施工中地面沉降的产生原因进行了分析,并结合工程实例,对隧道工程浅埋暗挖施工工艺及地面沉降控制措施进行详细探究,以期为类似工程提供借鉴。
关键词:浅埋暗挖;隧道施工技术;地面沉降;控制措施
引言
在隧道施工中,与传统隧道施工技术相比,浅埋暗挖施工技术具有无可比拟的优势,其逐渐成为隧道施工技术中具有代表性的技术,利用这一施工技术,可以保证隧道工程的质量和安全,同时也能保证施工人员的安全。本文以浅埋暗挖隧道施工技术原理和原则为切入点,通对浅埋暗挖施工技术和沉降控制进行分析,并列举工程实例对其加以说明,希望为浅埋暗挖隧道施工人员提供帮助。
1浅埋暗挖隧道施工法的施工原则
浅埋暗挖隧道施工原则主要包括快速施工原则和地面影响最小化原则,为了实现快速施工原则和地面影响最小化原则要做到以下几点:(1)在自然条件较差地区,要结合地质情况,对其进行详细分析,采取科学、合理的辅助施工方法进行作业;(2)提高施工人员的专业素质,人是施工中的关键因素,只有保证施工人员具备良好的专业素质,才能有效提高浅埋暗挖施工质量;(3)做好地质检测,及时发现地质问题,并制定合理的对策;(4)制定合理的施工计划,不能提前或者延误,注意施工的准确性。
2浅埋暗挖隧道施工技术
2.1试验段施工
首先,在进行隧道结构设计、施工方案、试验段等计划后,需制定隧道开挖试验段,主要探测施工中围岩的变形规律、地面沉降、隧道支护等问题。其次,从隧道试验段施工中获取的施工参数,可准确地分析出隧道围岩的地质类型、岩石性能,从而制定出合理有效的开挖方案、支护方式、地层加固等形式。
2.2开挖方法
在浅埋暗挖隧道施工方法开始之前要对施工的环境进行具体的勘探,然后再根据施工现场的研究分析采用哪种开挖方法进行施工作业,此外需要引起注意的是特殊工程的开挖开始之前还要进行局部的实验性开挖,保证工程的安全质量问题,在现实中大多数采用台阶式的开挖方法,这是常用而且有效的方法,比如在山区的隧道施工中采用正台阶的开挖方法;在城市以及人口密集的其他区域往往采用短台阶或者上台阶分部的开挖方法;对于地下停车场和地铁线路等这些特殊工程一般采用中洞法、侧洞法和柱洞法等开挖方法;在隧道施工开挖时,一定要注意隧道的断面问题,发现隧道断面较大的现象时不要采用全断面法进行开挖,容易造成坍塌等较大的工程安全问题。
2.3隧道支护
浅埋暗挖隧道施工采用复合衬砌支护,支护设计可以分为3种:(1)将隧道初期支护作为临时支护,将二次支护作为工程支护主要结构;(2)让初期支护承担全部荷载,将二次支护作为安全储备;(3)初期支护和二次支护共同构成支护结构,支护方式要结合工程具体情况来设计,并在施工中不断调整。隧道施工大多都是在浅层地表进行,对地质结构稳定性要求较高。在实际施工中,设置双层超前小导管,通过向双向导管注射水泥浆,对隧道工程内部土体起到挤压和渗透的作用,当泥浆稳定后,不仅提高围岩结构稳定性还能够提高隧道抗渗能力。
2.4混凝土喷射
在进行混凝土的喷射作业时,需保证喷射的连续进行,如果机器运转正常,就需确保料斗内有充足的存料。在混凝土喷射施工前,首先需要对隧道工程内部进行通风和送水,然后开机,给料,再停水,然后对输料管和喷射机进行清理。其次在开始喷射之前,应对喷射机的喷头状况进行检查,确保喷头能够良好地运行,同时还需使用人工或高压风对受喷面积进行清理。除此以外,还需要注意的是,在混凝土喷射施工过程中,喷射头应该与喷射面保持垂直,并且二者之间的距离应该控制在0.6~1m之间,且相关人员要注意对水量进行调整,对水灰的比例进行控制,从而确保混凝土的表面光滑润泽,平整无滑移或干斑等现象。
2.5回填注浆
混凝土喷射完成后,当其凝固强度达到工程设计强度的70%以上后,即可进行回填注浆施工,有效控制地面沉降问题。在回填施工中,回填材料为水泥砂浆将初期支护与围岩进行紧密贴合,同时将回填注浆压力控制在0.4MPa以内,需要注意的是,在回填施工中,出浆口与隧道开挖的方向是相反的。
3浅埋暗挖法隧道施工地面沉降产生原因
地面沉降会导致很多后果,较轻的情况可能导致地面变形,严重时甚至会造成倒塌的危害,倒塌会毁坏包括供热管道在内的很多主要管线,导致污水及其他废水上溢。与此同时,当施工中经过桥梁等设施的时候,桥梁的基础容易在隧道挖掘中变得松动,引发沉降。也可能对主题产生摩擦严重时可能造成桥梁塌方,从而导致一定程度的人员伤害,后果不堪设想。在房屋方面,地面沉降的危害也是很大的,给房屋结构带来了严峻的考验。总的来说,地面沉降可以给建筑造成以下几种危害:第一,危害到房屋的基础。隧道施工引起的地面沉降,不仅包括了纵向的破坏力,还有横向的拉力,其水平应变力会将房屋基础撕碎。然而,建筑物的基础恰恰是承购压力的部分,所以,拉应变力对于基础来说是非常致命的破坏,在基础破坏的过程中,地面沉降带来的影响占至关重要;第二,对土地基础承载力造成不良影响。在进行隧道工程地下施工过程中,由于受到震动因素的影响,土地结构越来越松散,土地承载能力大大降低。因此,在施工的过程中,需要尽可能地减少由于震动而造成的松土问题。第三,危害房屋的上部结构。地下的施工作业会对建筑物造成一定程度的力的作用,然而,这种力的作用没有规则可寻,这种作用力会不间断地在建筑内部传递,会导致建筑物发生不规则的变形,进而失去重心,逐渐形成倒塌的危害。
4浅埋暗挖隧道施工中地面沉降控制的措施
4.1改变土质的结构
在隧道施工中,为了防止地表沉降问题,可以通过超前注浆、深层注浆等方式,在土层中注入能够提高土体强度的泥浆,合理改变土质结构,起到加固作用。在隧道施工完成后,可以形成一个自然拱形,改变原有地层中容易发生沉降的部位,提高土层的稳定性。
4.2合理排放地下水
如果没有节制、不合理地排放地下水,会影响土层的强度和稳定性,例如,在砾砂地层,过度排放地下水,导致土层出现超固结状况,进而造成大面积沉降。因此,为了提高土层稳定性,要合理排放地下水,可以根据实际情况,阻断或封堵地下渗水渠道,同时合理缩短排水时间。
4.3提高施工的效率
为了确保隧道施工工程按时顺利地完成,应该在保证工程质量的前提条件下,提高施工的工作效率。在隧道施工的工作效率中最重要的因素就是时间,要在严格遵守施工的规定进行施工的前提下,尽量地减少施工的时间,从而,就可以有效地控制地层应力的释放,更好地控制隧道施工的整个过程。
结语
综上所述,在隧道工程浅埋暗挖施工过程中,如果施工工艺控制不当,则容易产生地面沉降问题,对周边建筑及居民人身安全造成严重威胁。对此,在隧道工程实际施工过程中,应该加强地质勘测,在不同施工阶段采用不同的沉降控制办法,这样才能够有效控制和预防地面沉降问题,保证工程建设的顺利进行。
参考文献
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