摘要：在隧道工程施工过程中，地表塌陷的情况往往会造成较为严重的后果，不仅使施工进度受到一定的阻碍，同时也会导致隧道施工的安全性降低。因此浅埋暗挖隧道的施工过程中，如何控制地表塌陷的情况就成为了施工控制的主要问题。本文根据隧道施工多年的实际经验和理论应用，对潜埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷情况展开了深入的分析，并根据实际情况，提出了行之有效的地表塌陷情况控制措施，希望能对相关行业的从业人员起到一定的积极作用。
关键词：浅埋暗挖；隧道施工；地表塌陷；控制
引言：
在进行潜埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷的分析时，应该从实际情况入手，找到引起地表塌陷情况的主要原因，并根据产生问题的实际原因与浅埋暗挖隧道施工的总体要求，探寻相应的解决措施，从而使地表塌陷的情况能够得到有力控制，为隧道施工的安全性和可靠性奠定更加坚实的基础。
项目背景：
堵河隧道进口位于十堰市黄龙镇张湾区黄龙滩村堵河左岸，出口位于十堰市张湾区黄龙镇狮子沟村一组东侧，进口段轴线方向约280°，出口段轴线方向约265°，呈近东西向展布。左幅里程桩号ZK21+695～ZK22+547，全长852m，最大埋深约135m。右幅里程桩号YK21+735～YK22+505,全长770m，最大埋深约134m。隧道左右幅纵面线形均为2.0%下坡。限界净高10.25*5.0米。
项目地质条件：
隧址区属构造剥蚀低山－丘陵地貌区，地形起伏较大，堵河于隧道进口端前方穿过，植被较发育。隧道轴线经过地段地面高程约200m～348m。隧道进出口地形坡度均较陡，自然坡角约25°～35°。山间冲沟内分布有农田。
隧址区地表水系较发育，主要为隧道进口端堵河河水、大气降水形成的地表面漫流及山间冲沟内的季节性流水等，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通，对隧道浅埋施工影响较大。
隧址区地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于岩体裂隙中，受大气降水补给，并受岩石完整性及裂隙开启程度制约，沿基岩风化裂隙、构造裂隙等向地势低凹处呈脉状、线状排泄，水量一般较贫乏。
一、浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷情况分析
（一）地层移动造成的地表塌陷
两车道（断面小）隧道洞口段为V级围岩及断层破碎带，岩体裂隙发育，岩石抗压强度低，结合本隧道按设计采用开挖方式三台阶开挖法进行，因洞口段岩土体覆盖层薄并受地表植被、自然风化、地层岩性等影响，稳定性差，隧道开挖施工时往往对于地表的影响较大，一旦出现地表塌陷的情况就会造成较为严重的后果，导致隧道施工的安全性和围岩稳定性降低，同时也会对周边建筑物和车辆通行的安全造成一定的影响。在浅埋暗挖隧道的施工过程中，对围岩造成扰动，尤其是在进行隧道周边的岩土体施工时，会因为岩土体本身存在的支撑力小使地层出现移动的情况，导致土体产生较大的塌陷现象，这也就是底层移动造成的地表塌陷情况，也是在进行浅埋暗挖施工之中必须进行重点分析的地表塌陷类型。另外，在地下水水位较浅或者进行含水层的施工作业时，隧道施工往往会对地下水水位造成较大的影响，使含水层之中的水分产生扰乱并重新分配的情况，对岩土体承载能力进行改变，也会导致较为严重的地表塌陷情况[1]。也就是说，在浅埋暗挖隧道施工之中，采用的施工方法和技术手段，都会对地下岩土体造成严重的影响，产生地层的位移，而如果在作业过程之中，选用的技术手段和施工方法不够科学和严谨，就会加剧地层位移的情况，最终出现较为严重的地表塌陷现象。如果施工地点的岩土体自承力不足，或者施工地点的岩土体支护方法不够合理，就会造成较为严重的地层位移情况，进而引发地表塌陷的问题。
（二）地下水的控制手段不够合理
在进行浅埋暗挖隧道施工时，往往会由于地下水水位处理手段不够合理而引发地表塌陷的现象。浅埋暗挖法应用在隧道施工作业中，必须对于地下水的分布情况和实际信息进行深入的调研和分析，并根据地下水的埋藏情况制定合理的防护手段和控制措施。然而在实际施工过程中，往往对于地下水水位的判断不够科学和精准，缺乏行之有效的控制手段，从而造成严重施工问题的发生。如果地下水的控制手段不合理，很容易导致流沙以及管涌等多种施工问题。另外，浅埋暗挖隧道施工引发的地表塌陷问题，往往也与施工建设地点的岩土体有着较为密切的关联性，尤其在一些南方地区，其地下岩土体中杂质含量较高，淤泥性质土含量较为丰富，其渗透性较好，然而固结能力却存在着一定的不足，如果在施工过程之中没有对这些土质进行有效的处理，就会导致淤泥质土层失去有效的保护措施，造成淤泥土的塌陷情况，最终引起地表塌陷情况的产生。
二、浅埋暗挖隧道施工地表塌陷问题的控制对策
（一）提升地表水排截工作的工作效力
在施工作业时，地层移动、土质性质、施工方法和地下水问题都会对施工质量产生直接的影响，造成较为严重的地表塌陷情况。采取更加具有针对性的控制措施来提升地表塌陷的控制效率。其中要能够对地表水倒灌情况或者因为地表水流动引起的地表塌陷情况进行有效控制，采取科学有效的截排手段，如砌筑截水沟顺接到天然沟渠中引排，对地表水的流动方向进行合理的控制，并通过截留措施以及隧道工程外排措施等多种措施结合的方式。同时，应该对于围岩的破损情况进行有效控制，防止出现围岩破损导致地表水渗透性提升的情况。也应该做好地表水的合理疏导工作，做好排水坡与沟渠的建设工作，使地表水能够得到有效的排除，确保内部围岩的稳定型不会因为地表水的影响而下降，确保隧道工程施工能够顺利的开展[2]。
（二）提升地下水堵截方法
隧道内地下水控制可以进行注浆帷幕、岩土体注浆等方式进行有效堵截，隧道内采用注浆小导管?42×3.5mm长3.5~4m或注浆长管棚?108×6mm长15-30m管棚内进行注浆对围岩内裂隙水进行堵截，防止水对围岩进行侵蚀，影响隧道施工。注浆压力在0.5-1Mpa，水泥浆液1:1。利用注浆小导管或注浆长管棚能够加固隧道围岩土体，填塞裂隙，提高围岩自承应力，能够有效的防止地表水和基岩裂隙水渗透，增加隧道施工的质量和安全性。
（三）三台阶施工法的合理运用
隧道在浅埋暗挖施工过程中，为了对地表的塌陷情况进行全面的规避，可以采用三台阶七步开挖方法进行施工，运用三台阶法施工方法来减少施工过程对岩土体造成的扰动。在实际的挖掘过程中，可以采用上台阶法来合理确定台阶的高度，等到挖掘到位时，要做好相应的封闭措施和加固处理。上台阶在施工时，往往应该借助效应的挖掘机械来辅助施工，并对于挖掘区域的中心线做好预留工作，从而确保挖掘施工工序能够顺利开展。中台阶施工紧距上台阶5m，左右间距不少于2榀钢架间距交错施工，下台阶施工方法要采用先拉中槽，两侧跳槽马口开挖的施工方法进行施工。下台阶法应该在中台阶法挖掘完毕后进行，同时结合施工人员的技术经验和操作技能来提升挖掘的进度与质量[3]。
隧道洞口段三台阶施工
建成后的堵河隧道
三台阶开挖工法工序纵断面示意图
（四）支护工程的合理运用
在进行浅埋暗挖隧道施工的过程中，为了使地层移动引发的地表塌陷情况得到有效的避免，应该在开挖施工作业开始之前，进行提前的超前支护工作。全隧道浅埋暗挖段落洞口段采用超前长管棚，暗洞段采用双层的超前小导管进行注浆后开挖，隧道内的岩土体会在浆液的高压作用下，在土体的裂压区域形成相互渗透的浆脉网络结构。这种注浆方式能够对隧道周围岩土体进行加固，达到预防围岩因自承应力不足而产生的地表塌陷情况。在施工开始之前，要做好超前的支护结构，再进行台阶轮廓线的挖掘过程，并预留3-5m核心土，采用小型的挖掘机械进行台阶的挖掘。在进行挖掘的过程中，应该能够对于台阶高度进行合理的控制，并通过人工修正的方式，对于施工之中存在的问题进行及时的修正与完善。同时，要对于喷砼的厚度进行全面的控制，使其能够符合设计与规范要求。在进行掏槽开挖的施工过程中，型钢钢架的架设质量以及型钢钢架间距都必须有专业的技术人员进行调控，并将纵向连接筋与型钢钢架焊接进行合理的控制[4]。
（五）仰拱、衬砌施工质量的控制
隧道采用新奥法进行施工，仰拱和衬砌紧跟掌子面，尽快封闭成环，采用仰拱与衬砌混凝土的方法来确保支护结构更加科学合理。在施工进行时，技术人员应该对于灌注量进行全面监控，同时应用栈桥的方式进行运输，减少多种措施对于地面造成的损害。采用断面仪检测断面和地质雷达对衬砌施工质量进行全面检测，不断观察施工过程之中支护结构的性能变化，并对于地表环境信息进行充分的收集，观察是否存在因浅埋暗挖隧道施工而导致地表塌陷的可能性，并根据实际情况制定科学合理的解决措施，从而确保浅埋暗挖隧道施工能够顺利进行，提升施工的可行性与安全性。
（六）隧道监控量测结果分析对施工指导作用
堵河隧道右洞YK22+500洞口浅埋暗挖段拱顶下沉量测数据
堵河隧道右洞YK22+500洞口浅埋暗挖段周边收敛量测数据
通过对隧道洞口测量数据综合分析，并通过查阅《公路隧道监控量测技术规程》，计算出极限位移和极限变形值与现场实测值进行对比均符合要求，以及工程安全性评价流程对工程安全性进行评价，对隧道设计、施工提出合理的建议，据以指导施工。合理有效的监控量测手段能够起到指导施工，控制各个工序，保障施工能够安全合理有序进行。
三、结束语
通过对堵河隧道施工理论及实际综合分析了地层移动造成的地表塌陷、地下水的控制手段不够合理等浅埋暗挖隧道施工引起地表塌陷情况的主要原因，并根据问题产生的实际原因，提出了提升地表水排截工作的工作效力、地下水堵截方法、台阶施工法的合理运用、支护工程的合理运用、仰拱、衬砌施工质量的控制及现场监控量测指导施工等行之有效的浅埋暗挖隧道施工地表塌陷问题的控制对策，从而确保在施工过程中，不会因为多种原因引起地表塌陷，全面提升隧道施工的施工质量和施工效率，促进我国隧道工程建设行业的深入发展。
参考文献：
[1]刘洋. 浅埋暗挖隧道施工引起地表塌陷分析及控制对策[J]. 企业技术开发（下半月）,2016,35(8):172-173.
[2]曾英军. 浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析与控制[J]. 科技创新导报,2015,12(5):72.
[3]郑杜飚. 浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制措施[J]. 居舍,2018,000 (009):P.75-75.
[4]方仁应. 浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2014,(35):1485-1486.
论文作者:蔡健
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/9/20
标签：隧道论文; 地表论文; 情况论文; 围岩论文; 岩土论文; 地表水论文; 地下水论文; 《防护工程》2019年第6期论文;