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摘要：随着现代经济社会的不断发展，城市建设活动也开始逐渐频繁，浅埋暗挖隧道施工技术较为常见。受到技术手段和地质条件的影响，在实际施工过程中常常会诱发地表塌陷等问题，从而导致工程质量和施工企业经济效益以及社会效益受到负面影响，诱发各种安全事故等。本文主要结合富宁至滇桂界高速公路的实际现状对浅埋暗挖隧道施工诱发的地表塌陷加以分析和探讨，并提出有效的控制措施，从而保证隧道工程施工工作的顺利进行。
关键词：浅埋暗挖；隧道施工；地表塌陷；控制措施
浅埋暗挖隧道施工过程中将会对岩土体造成一定的扰动，从而诱发地层出现变形的现象，当变形达到一定数值时，将会对地下管线以及地面建筑物的安全使用造成不良影响。若地面出现地表塌陷时，会造成更加严重的影响，导致地面环境受到破坏，危害到隧道结构的安全性以及工作人员的生命安全。因此，做好浅埋暗挖隧道施工诱发的地表塌陷分析以控制工作显得较为重要。
一、浅埋暗挖隧道施工诱发地表塌陷原因探讨
（一）地表塌陷机制分析
通过使用浅埋暗挖隧道技术开展的隧道挖掘施工诱发的地表沉降事故较为复杂，其诱发原因各不相同，出现过程也各不相同。但是，总体来分析，造成这种现象的原因是挖掘过程中出现的应力导致，这种应力会出现传递，从而出现严重的地层变形现象。在挖掘工程开展之前，若不能够采取有效的支护措施，则整个隧道的围岩会由于失稳而出现破坏，即使上覆地层的厚度够用，但是，当压力拱遭到破坏之后，可能会诱发地表塌陷现象。
从实际施工过程中诱发的塌陷事故来分析，工程力学条件是在压力拱高度、隧道高度以及跨度变化下产生，压力拱处在被破坏、新状态、形成全新压力拱的循环之中。当缺乏支护条件时，隧道难以达到自然平衡的压力拱状态，这时可以将其定义为全新的临界压力拱。[2]当压力拱压力达到临界压力标准时，继续进行工程挖掘，可能会让地层土体无法达到下一层压力拱的要求，诱发水破坏出现地表塌陷的现象。
（二）施工诱发的地表塌陷原因
地表塌陷事故除了受到施工现场地层条件影响之外，还受到施工状况的影响，例如施工人员操作不正确、监督检测机制不良等原因都可能诱发其出现塌陷事故。
1、没有进行系统的地质超前预报工作
任何地表塌陷出现之前都存在一定的征兆，超前预报也需要在挖掘工程到达洞内深孔注浆加固区边界做好相应的预报工作，并采取相应的技术措施来减少塌陷事件的出现。
2、洞内深孔注浆加固程度达不到标准要求
洞内注浆加固没达到止水加固目的，或者超前小导管注浆没达到预期效果诱发涌水涌砂现象，或者水压力条件下导致压力拱出现破坏时，都可能导致地表出现塌陷等问题。
3、没有对地层沉降加以监测
地层塌陷事故出现时，地面工程不一定会出现同步变形，因此，单纯地表沉降监测无法对下方地层加以监测，施工方也未在出现塌陷事故之前检测到地层存在的真实活动状态，无法规避事故的出现。[3]
二、避免浅埋暗挖隧道施工出现地表塌陷的措施
（一）坚持正确的设计原则
1、隧道的设计以及规划要能够保证其功能得以充分发挥，并坚持经济、安全建设原则。隧道线的布设要尽可能避开环境影响明显或者不良地段，少占耕地或者农田。
2、隧道主体结构设计需要能够坚持永久性的建筑设计原则，具有足够的稳定性、强度以及耐久性，从而让建成的隧道能够满足营运的需求，保证养护和管理工作顺利进行。
3、隧道土建设计要能够坚持信息化施工和动态化设计的原则，并对施工方案和支护参数进行及时有效的调整，从而保证支护结构满足工程实际施工的需求，达到经济和安全的标准。
4、坚持总体设计方案能够达到最佳标准，强化营运设施和工程设计的协调性，从而保证综合设计达到合理的要求。
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5、结合实际的隧道工程施工特征，选择新材料、新技术或者新工艺，并把施工过程的“经济”和“技术”有效结合在一起，满足功能、标准、环境、安全以及运营等要求，做好工程投资工作。
（二）科学截排工程地表水
一般而言，浅埋暗挖隧道施工工程地势相对较低，对于隧道浅埋段地表汇水集中区域而言，受到围岩破碎地表汇水渗透加剧的影响，工程施工期间可能会积蓄较多的水，所以，要能够对施工期间出现的地表缝隙加以夯实，并设置排水坡以及沟渠，从而顺利排出地表水，避免地表水对隧道施工造成影响，或者因为地表水的渗入而导致隧道围岩受到影响。
（三）设置格栅钢架支撑结构
通过核心土实施掏槽开挖工作，一般而言可以通过短台阶隧道的开发方式，设置超前支护结构，通过小型挖掘机沿着前期规定的台阶来对轮廓线进行开挖，并通过核心土的预留来进行开挖工作。[5]在实际施工过程中需要对台阶高度进行严格控制，并修整欠挖区域，完工之后通过喷砼进行封闭，要保证喷砼的厚度都满足相关要求和设计标准，完成掏槽开挖工作之后，就可以通过科学架设格栅钢架进行支撑，并对格栅之间的间距加以确定，通过槽钢、角钢、螺栓等不同的零部件来形成一个整体，最后对格栅和小导管的尾部加以连接，不断提升格栅钢架的稳定性以及支撑性，并在拱脚部位增设喷砼和脚锚杆，保证其可靠性和稳定性能够得以提升。
（四）开展下台阶开挖施工工作
完成部分隧道开挖工作之后，可以通过下台阶开挖的方式来开展。首先，进行中槽拉伸，然后开挖两侧跳槽马口，在进行中槽开挖时，要有能够预先对两侧空间的平台进行预留，避免出现掉拱现象。开挖两侧马口时，则需要做好挂网喷砼初期支护、锚杆布设梅花型以及格栅钢架支护工作。对于穿越民房地段的隧道，其地表也需要通过水玻璃液浆注浆、水浆让周边松散的围岩都能够胶结，从而减少地表出现的沉降的可能性，保证隧道围拱的稳定性能够得到改善，保证隧道工程安全以及地面房屋的稳定性。为了能够从根本上降低注浆可能对周边围岩造成的影响，选择垂直钻进注浆的方法来把钻注浆放置到浆管内部，然后实施围岩注浆。若垂直方向存在房屋障碍物，则可以通过注浆管或者斜注浆孔完成施工工作。
（五）其他措施
1、衬砌或者仰拱施工。进行这一施工的主要目的就是保证支护结构和开挖面达到稳定的要求。仰拱施工要能够控制每次的灌注量，以及开挖面和施工之后的仰拱范围距离。[6]在实际施工过程中，可以通过栈桥加以运输，从而减少施工可能会对地面造成的不良影响。衬砌施工工作要结合与开挖面的实际范围距离引导闭合衬砌呈现出环状发展，从而达到整体分散受力的效果，保证其结构达到稳定性的要求。
2、运用地表塌陷控制策略
在进行隧道工程施工时，为了能够避免地面出现塌陷现象，可以通过以下相关措施来产生显著的效果。第一台阶通过实施全面注浆的措施，并对地下水进行封堵处理，进行地层加固工作。可以把超前支护调整为2m和4.5m的注浆小导管，通过结合加固长短来对地层实施超前预加固，并把初期支护格栅间距调整在500m之内，从而减少无支护的工作面，提升初支强度以及刚度。在实际施工过程中还要能够对地表和洞内进行监测，减少监测过程中的时间间隔，掌握地层位移的相关状况，针对实际存在的问题选择有效的解决措施，避免出现地表塌陷的现象。
结语：
本文主要结合富宁至滇桂界高速公路浅埋暗挖隧道施工实际状况进行分析和探讨，并在此基础上对引起地表塌陷的原因进行分析，选择针对性的控制措施，结合前期的预测信息来保证支护结构和施工质量都达到具体的要求，从而避免地表塌陷的发生，提升隧道施工的安全性和稳定性。
参考文献：
[1]魏纲，魏新江，陈伟军，姚宁.浅埋暗挖隧道施工引起的地面沉降预测[J].市政技术，2009，05：487-490.
[2]苏小敏，兰天仕.打括隧道浅埋暗挖及穿越民房段预防地表塌陷施工技术[J].企业科技与发展，2012，02：32-35.
[3]王先义，吴文忠，彭波.浅埋暗挖隧道施工对地表建筑的影响分析[J].路基工程，2012，04：58-62.
[4]姚宣德，王梦恕.地铁浅埋暗挖法施工引起的地表沉降控制标准的统计分析[J].岩石力学与工程学报，2006，10：2030-2035.
[5]荣永刚.浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降分析与对策[J].山西建筑，2007，01：319-320.
[6]岳向红，杨永波，李祺，张杰.松软地层浅埋暗挖公路隧道现场监测分析研究[J].岩土力学，2010，S1：337-341+348.
论文作者:董三全
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/5
标签：隧道论文; 地表论文; 地层论文; 围岩论文; 工作论文; 注浆论文; 格栅论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;