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市政隧道施工淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用

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市政隧道施工淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用

摘要:文章首先介紹淺埋暗挖技術(shù),其次闡述應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)施工準(zhǔn)則和淺埋暗挖技術(shù)需求,隨后分析淺埋暗挖技術(shù)的可行性,之后找出市政隧道施工存在的問(wèn)題,最后提出市政工程隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)的具體應(yīng)用,希望淺埋暗挖技術(shù)能夠最大化發(fā)揮自身作用,保障市政隧道施工的順利開展。

關(guān)鍵詞:市政隧道施工;淺埋暗挖技術(shù);應(yīng)用

引言

淺埋暗挖技術(shù)在市政隧道施工中的合理應(yīng)用,可以提供良好的支護(hù),并且由于該技術(shù)有著良好的靈活性,與斷面處的鍥合度較高,因此市政隧道工程中應(yīng)用十分廣泛?;诖?,本文對(duì)市政隧道施工淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析,希望可以使淺埋暗挖技術(shù)在市政隧道施工中更好的應(yīng)用,減少安全事故的發(fā)生,保障市政隧道的正常使用。

1淺埋暗挖技術(shù)介紹

淺埋暗挖技術(shù)是一種新奧地利施工方法,英文簡(jiǎn)稱為“NATM”,淺埋暗挖技術(shù)合理的應(yīng)用,圍巖使用多種收單進(jìn)行加固處理,可以促使圍巖負(fù)載能力的提升,之后對(duì)隧道進(jìn)行挖掘,并快速進(jìn)行支護(hù)圍巖操作,支護(hù)結(jié)束之后對(duì)圍巖做封閉處理,從而使圍巖形成一個(gè)環(huán)并和支護(hù)共同的支護(hù)系統(tǒng),最大化減少圍巖變形情況的出現(xiàn)。淺埋暗挖技術(shù)既有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),同時(shí)也存在一定的問(wèn)題,即該技術(shù)的施工較為復(fù)雜。淺埋暗挖技術(shù)在具體施工時(shí),施工人員經(jīng)常會(huì)應(yīng)用復(fù)合式襯砌方式,即內(nèi)外兩層。在實(shí)際的隧道挖掘時(shí),外層襯砌的支護(hù)會(huì)運(yùn)用到鋼筋網(wǎng)、鋼架等,并需要在支護(hù)結(jié)束后對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在合格之后則開始進(jìn)行內(nèi)層襯砌支護(hù)。在內(nèi)層襯砌時(shí),一般會(huì)使用到模筑混凝土,同時(shí)也需要做好內(nèi)外層的防水工作。若隧道地層是無(wú)水情況,則在應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)進(jìn)行支護(hù)時(shí),需要采用水泥砂漿實(shí)現(xiàn)防水。在市政隧道施工中采用施工技術(shù)不同,施工造成的影響和費(fèi)用也會(huì)有所不同,表1為市政隧道施工技術(shù)適應(yīng)性分析比較。

2應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)施工準(zhǔn)則

(1)“管超前”準(zhǔn)則。在正式隧道開挖前,要依據(jù)隧道的拱部位置以及施工設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行超前小導(dǎo)管打入工作,進(jìn)而能夠促使超前支護(hù)最大化發(fā)揮作用。在開挖之后,需要保障管與管之間的圍巖能夠?qū)崿F(xiàn)成拱效應(yīng)。這是由于管棚自身存在的諸多簡(jiǎn)支梁對(duì)圍巖能夠起到良好的支撐作用,可以有效防止圍巖出現(xiàn)變形,進(jìn)而保障后續(xù)工作的順利開展。(2)“嚴(yán)注漿”準(zhǔn)則。在超前小導(dǎo)管工作完成之后,需要在底層處進(jìn)行注漿工作,進(jìn)而可以將砂礫等材料有效粘接在一起,起到加固的作用,有效減少支護(hù)坍塌安全事故的發(fā)生。在導(dǎo)管超前支護(hù)完成之后,需要灌注水泥,將砂層的細(xì)縫灌滿,等待一段時(shí)間后,形成的砂礫膠是一種很強(qiáng)的“結(jié)石體”,并會(huì)在周圍形成一個(gè)殼體,從而促使圍巖穩(wěn)定性的進(jìn)一步提升。與此同時(shí),“嚴(yán)注漿”準(zhǔn)則還會(huì)使用到初支背后注漿和二襯背后注漿施工[1]。(3)“短進(jìn)尺”準(zhǔn)則。在實(shí)際開挖過(guò)程中,隧道的循環(huán)距離應(yīng)要保持最短,這樣在一定程度上可以減少開挖和支護(hù)設(shè)置時(shí)間,同時(shí)受到嵌制作用和縱向圍巖較少優(yōu)勢(shì)的影響,可以為安全施工營(yíng)造良好的環(huán)境。(4)“強(qiáng)支護(hù)”準(zhǔn)則。在經(jīng)常初期支護(hù)施工過(guò)程中,施工工作人員一般會(huì)選擇格棚鋼架和速凝混凝土減少地層下沉情況的發(fā)生。若淺埋暗挖的網(wǎng)噴支護(hù)負(fù)載能力較強(qiáng)時(shí),則不會(huì)進(jìn)行二次支護(hù)承力。(5)“早封閉”準(zhǔn)則。施工工作人員在初期支護(hù)開挖工作完成之后,應(yīng)要快速進(jìn)行封閉工作,進(jìn)而有效改善初期支護(hù)開挖的受力條件。(6)“多測(cè)量”準(zhǔn)則。淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中測(cè)量工作發(fā)揮著十分重要的作用。因此在施工過(guò)程中,需要定期對(duì)地表下沉和洞內(nèi)拱頂下沉情況進(jìn)行測(cè)量,進(jìn)而可以第一時(shí)間掌握圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化情況,同時(shí)還可以將變化參數(shù)進(jìn)行記錄,之后施工工作人員將測(cè)量參數(shù)準(zhǔn)確的傳送給施工主管部門,進(jìn)而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題,采取一定的施工措施[2]。除此之外,在市政隧道施工中應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時(shí),還應(yīng)要詳細(xì)了解工程周圍環(huán)境以及質(zhì)地條件,進(jìn)而可以采取正確的施工方法。

3淺埋暗挖技術(shù)需求

(1)圍巖變形量的合理控制。圍巖變形量不單純的指隧道開挖時(shí)的圍巖下沉情況,同時(shí)也指受到圍巖影響而出現(xiàn)的支護(hù)體系變形情況。與此同時(shí),每個(gè)施工流程的基礎(chǔ)施工也會(huì)受到下沉變位因素的影響,進(jìn)而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)偏移的問(wèn)題。因此,這就需要施工工作人員做好地中和地表下沉變形量的控制工作,這樣不僅可以保障地面建筑物和地層的線路管網(wǎng)的安全,而且還可以減少破壞地面自然景觀情況的發(fā)生,進(jìn)而減少對(duì)地上交通造成的影響。(2)提高支護(hù)剛性,做好地層改良工作。為最大化減少地中和地面下沉情況的出現(xiàn),施工工作人員在應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時(shí),應(yīng)要提前進(jìn)行支護(hù)的安裝,并提高支護(hù)的剛性[3]。同時(shí),在進(jìn)行隧道開挖和支護(hù)施工時(shí),應(yīng)要根據(jù)實(shí)際情況,選擇合適的施工方法。除此之外,施工工作人員還需要做好地層改良工作,進(jìn)而為圍巖地層施工創(chuàng)造有利的條件。(3)做好施工前試驗(yàn)工作。由于市政工程隧道施工的地質(zhì)條件復(fù)雜多變,因而在確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、施工方案之后,需要施工工作人員在施工路段中選擇典型的路段進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)合格之后,才可以全面進(jìn)行施工。但在實(shí)際施工中尤為需要注意的是,需要提高對(duì)容易發(fā)生下沉變形的路段以及支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖應(yīng)力不足路段的重視度,采用一定的處理措施。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,設(shè)計(jì)工作人員對(duì)整體施工方案進(jìn)行改良優(yōu)化,可以有效減少安全事故的發(fā)生。

4淺埋暗挖技術(shù)的可行性

(1)工程水質(zhì)條件分析。一般情況下,在城區(qū)地下隧道施工過(guò)程中會(huì)普遍使用淺埋暗挖技術(shù),即在不用明挖同時(shí)含水較小的地層,在均是城區(qū)地面建筑物多、交通復(fù)雜、地線管線豐富的地位應(yīng)用較為廣泛,但卻對(duì)地表下沉有著十分嚴(yán)格的要求[4]。此外,在含水量較大的松軟層進(jìn)行堵水和降水操作之后,也可以應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,若采取的輔助施工方法合理,淺埋暗挖技術(shù)便可以應(yīng)用在各種的層施工中;而若考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面,應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時(shí),需要進(jìn)行無(wú)水工作。(2)工程地質(zhì)條件分析。若工程在貧水區(qū)域,地下水存在于河漫灘和河床相粉土透鏡狀砂層細(xì)縫中,泥質(zhì)膠結(jié),透水和富水能力相對(duì)較差。而站在地下水角度來(lái)看,這個(gè)區(qū)域具有可以應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)的基本水文地質(zhì)條件。與此同時(shí),應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)能夠快速的適應(yīng)斷面結(jié)構(gòu)形狀,并且很容易連接,所以在實(shí)際施工過(guò)程中通常將其轉(zhuǎn)化為各種形狀,進(jìn)而可以滿足各種斷面結(jié)構(gòu)形狀的需求,促使整個(gè)工程施工質(zhì)量和水平的提升,減少安全事故發(fā)生率。(3)地面沉降變形分析。隧道開挖應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)時(shí),會(huì)對(duì)地層巖體中的天然應(yīng)力進(jìn)行重新分配,處在一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài),進(jìn)而使隧道兩側(cè)壁不會(huì)受到變形的影響,保障圍巖的穩(wěn)定性。通常情況下,若出現(xiàn)地表下沉則是受到以下幾個(gè)因素的影響,具體而言:a.在實(shí)際開挖時(shí),會(huì)存在一定的土體應(yīng)力,導(dǎo)致地表發(fā)生移動(dòng)[5]。b.施工工作人員在進(jìn)行封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)成環(huán)時(shí),會(huì)發(fā)生上方土地和整體支護(hù)結(jié)構(gòu)下沉的問(wèn)題。c.施工工作人員在進(jìn)行中隔墻拆除作業(yè)時(shí),會(huì)導(dǎo)致支護(hù)變形。

5市政隧道施工存在的問(wèn)題

(1)土質(zhì)穩(wěn)定性有待提升。在整個(gè)市政隧道施工過(guò)程中最為嚴(yán)重的問(wèn)題就是土質(zhì)穩(wěn)定性不高。若將軟土作為施工的主體,在隧道施工的初始階段,需要對(duì)容易軟化和坍塌的巖石,采取一定的保護(hù)措施。同時(shí)也需要對(duì)市政隧道施工各個(gè)路段的巖石有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。隧道通過(guò)地層的泥土通常都是砂紙粘性土壤,而且有些位置還會(huì)有沖擊砂層,這樣地層的薄弱性較強(qiáng)。因此,在隧道開始開挖過(guò)程中,周圍的圍巖會(huì)受到自重因素的影響,出現(xiàn)下沉。而若圍巖表層出現(xiàn)松動(dòng)或者變形的問(wèn)題,很容易導(dǎo)致圍巖發(fā)生坍塌,進(jìn)而造成嚴(yán)重的安全事故。此外,若未做好地表控制作業(yè),則會(huì)無(wú)法保障圍巖的穩(wěn)定性,進(jìn)而嚴(yán)重影響后續(xù)施工作業(yè)的順利開展,無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間完成工程項(xiàng)目。(2)地下管線滲漏。在實(shí)際的市政隧道施工過(guò)程中,若想要保障圍巖穩(wěn)定性,則需要全面了解水源補(bǔ)給情況,進(jìn)而可以根據(jù)隧道實(shí)際情況和結(jié)構(gòu)分位,保障水源補(bǔ)給工作的順利開展。與此同時(shí),還需對(duì)隧道內(nèi)風(fēng)道結(jié)構(gòu)和范圍進(jìn)行深入分析,若各個(gè)結(jié)構(gòu)的飽和程度較高,則會(huì)導(dǎo)致在一些地層中存在水囊或者空洞情況[6]。另外,若未做好降水工作,則將會(huì)對(duì)后續(xù)風(fēng)道開挖工作產(chǎn)生一定的影響。若施工工作人員在實(shí)際施工過(guò)程中,未控制地層穩(wěn)定性,則會(huì)對(duì)整個(gè)市政工程施工造成嚴(yán)重的影響,甚至?xí)l(fā)生安全事故。

6市政工程隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)的具體應(yīng)用

(1)真空降水中的應(yīng)用。一般情況下,真空降水是通過(guò)將管井和真空泵桐兩者相結(jié)合,之后與輻射井相連,采用水平滲水的方式,對(duì)滲水進(jìn)行有效的控制。實(shí)際上,真空降水就是通過(guò)真空泵的真空情況,即水在真空的影響下,進(jìn)入管道內(nèi),進(jìn)而促使水位下降。施工工作人員通常會(huì)在黏土層、粉土層的降水處理工作中使用真空降水的方式,其主要原因是由于黏土層滲透能力相對(duì)較差,若采用傳統(tǒng)的方式將會(huì)無(wú)法排除土層中的水分,進(jìn)而影響后續(xù)的隧道施工,帶來(lái)嚴(yán)重的安全事故[7]。根據(jù)實(shí)踐調(diào)查發(fā)現(xiàn),通常會(huì)將真空降水應(yīng)用在掌子面進(jìn)行施工作業(yè),這樣可以保障全面排除地下水,同時(shí)也可以將粉土層中的水有效排除,與傳統(tǒng)的排水方式相比,有著十分顯著的特點(diǎn)。(2)輻射降水中的應(yīng)用。若想淺埋暗挖技術(shù)能夠在輻射降水中最大化發(fā)揮自身作用,首先需要挖設(shè)一個(gè)大口徑井,然后隧道含水層鋪設(shè)輻射管,這時(shí)的水會(huì)通過(guò)輻射管流入到大口徑井內(nèi),之后在泵的作用下水便會(huì)被排出。此外,在實(shí)際施工過(guò)程中,大口徑井內(nèi)的水平滲水井會(huì)有較大的調(diào)整空間,因而施工工作人員將會(huì)在地表不存在降水位置進(jìn)行施工,進(jìn)而保障輻射降水工作的順利開展。(3)管棚支護(hù)中的應(yīng)用。市政工程隧道施工過(guò)程中,應(yīng)用了大跨度單拱單柱雙層島式結(jié)構(gòu),在應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)時(shí),隧道最小埋深度為5.5m使用每根長(zhǎng)146.5m直徑為11.4cm×0.5cm的管棚,進(jìn)而可以最大化發(fā)揮管棚的作用。這樣的施工方式在我國(guó)是第一次出現(xiàn),并且是一次性的施工流程,可以有效減少多次施工對(duì)整個(gè)施工造成的影響。這樣的施工所使用的管棚精度十分高,中心偏差均在1.9cm內(nèi),而且在一定程度上減少了下沉和倒塌情況的發(fā)生,同時(shí)與傳統(tǒng)管棚相比,實(shí)際下沉有效減少了0.1cm。(4)遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用。為保障市政工程隧道施工結(jié)束之后,隧道能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行,并提高淺埋暗挖的安全質(zhì)量,在隧道施工結(jié)束之后,需要建立完善的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)隧道運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理。遠(yuǎn)程監(jiān)控在隧道之外的隧道施工中的優(yōu)勢(shì)是十分明顯的,不僅可以有效監(jiān)管隧道燈的實(shí)際情況,而且還可以詳細(xì)了解新隧道對(duì)原有隧道造成的影響,進(jìn)而保障市政工程隧道施工的順利完成,減少安全事故的發(fā)生。

7淺埋暗挖技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

(1)復(fù)雜受力轉(zhuǎn)化過(guò)程的下沉控制。通常情況下,淺埋暗挖技術(shù)復(fù)雜受力的轉(zhuǎn)化均是在已經(jīng)存在的建筑物下方進(jìn)行。而若想做好避免拆遷、拆除等工作,則需要根據(jù)實(shí)際情況,采用合理的施工技術(shù),嚴(yán)格控制下沉情況。因此,在未來(lái)城市地下工程施工中淺埋暗挖技術(shù)有著良好的發(fā)展空間。(2)提升淺埋暗挖技術(shù)的施工速度和注漿技術(shù)。在市政工程隧道施工過(guò)程中應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù),由于該技術(shù)的機(jī)械化較低,需要人工進(jìn)行開挖,進(jìn)而導(dǎo)致施工速度慢,工作效率低。因此,相關(guān)工作人員應(yīng)要加大機(jī)械化研究力度,同時(shí)也需要選擇合適的輔助注漿施工方法。在當(dāng)前階段,施工工作人員普遍會(huì)應(yīng)用到超前小導(dǎo)管、水平旋噴加固等。此外,也需要站在施工安全和提高施工的角度,加快對(duì)注漿技術(shù)的研究力度。(3)加大對(duì)淺埋暗挖技術(shù)防水新方法的研究力度。在當(dāng)前,淺埋暗挖技術(shù)施工主要做兩層的防水處理,具體而言:a.初支和二襯兩者之間設(shè)置全包防水板。b.二襯防水混凝土。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,施工技術(shù)的完善,以及各種新型材料的普及。在未來(lái)應(yīng)要加大防水材料的研究力度,保障能夠一次性完成防水工作。

8結(jié)束語(yǔ)

總而言之,市政隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越普及,在一定程度上可以促使隧道質(zhì)量的進(jìn)一步提升。因此,需要加大對(duì)淺埋暗挖技術(shù)的研究力度,進(jìn)而保障市政隧道工程的快速發(fā)展。

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作者:楊智猛 單位:深圳市市政工程總公司