浅埋暗挖法在隧道施工中的应用

2020-11-06 05:25:13 中国房地产业·上旬 2020年10期

王儒奇

【摘要】科学技术的快速发展推动我国各行业发展迅速,使得我国快速进入现代化科学技术发展阶段。在建筑工程建设作业持续发展的背景下,公路、铁路等工程建设项目日益增多,地下作业也随之增多。多数工程项目地下建设作业中均需要通过浅埋暗挖的方式开挖作业断面,以进行后续施工作业。在浅埋暗挖施工期间,浇筑作业与断面开挖同步进行,省略了开槽环节,凭借适用范围广、施工速度快、质量安全可靠等优势在各类工程实践中得到了非常广泛的应用。

【关键词】浅埋暗挖法;隧道施工;应用

近年来,我国很多先进技术运用到各行业中,使其发展更为迅速。浅埋暗挖法在隧道施工中多应用于地层柔软区,该区域围岩自身承载力降低,需防范地面沉降现象。浅埋暗挖法隧道施工中,应对工程项目实际情况进行分析,把握地质地形、气候水文等具体条件,科学应用施工技术与机械设备,规范、有序施工,并从施工进度和施工安全等方面保证隧道工程施工的质量。

1、施工原则

在浅埋暗挖法隧道施工过程中,为最大限度确保开挖作业的顺利进行,同时实现对地表沉降量的合理控制,应遵循以下基本原则:○1结合浅埋暗挖作业现场地层情况、既有建筑物构造特点以及现场施工机械的配置情况,对开挖方法进行合理选择。针对比较常见的大地层断面或地层条件较差的情况,可以将分部正台阶开挖法与辅助工法结合应用。反之,若地层断面小或地层条件良好,则可以优先选用全断面开挖工法。○2在断面开挖过程中应当重视对辅助工法的选择与合理应用,在辅助工法应用基础之上结合实际情况优先考虑大断面开挖工法。○3开挖作业面现场机械设备投入应当与地层、断面实际情况契合,按照工程造价×10.0%以上标准投入作业。○4现场隧道开挖应当安排专人对通风状态进行监测与控制,密切处理各关键施工工序、作业人员以及内外部环境间的对应关系。○5现场开挖施工期间应当基于对信息化技术的应用,合理调整与优化工序进度与实践安排,以保障施工进度与质量水平。

2、浅埋暗挖法在隧道施工中的应用

2.1工程概况

沈阳市运河水系综合治理工程(新开河东段)截污工程四标段 Y33-Y34暗挖工程 全长230m结构上部覆土约10m。支护采用钢格栅拱架和喷射C25混凝土结构,后施工二次衬砌。初支结构厚度为0.30m,净宽为6m,各导洞采用台阶法开挖。

2.2开挖方法

对工程项目实际情况进行全面分析,勘测围岩具体情况,保证施工工艺与施工方法的对应性与可行性。必要条件下需要开展实验检测,确保施工方法得以顺利进行。一般需要结合实际情况选择开挖方法,山岭隧道多应用正台阶法,城市隧道则多应用上台阶法,大断面城市隧道施工多应用中隔墙台阶法,而柱洞法则在城市地铁施工中具有良好的应用价值。结合施工具体情况出发,若隧道断面较大,则需合理应用全断面挖设方式,应用掘进机以及人工挖设方式,降低对于区域围岩的不利影响,确保隧道施工得以有序进行。

2.3隧道支护

复合浅埋暗挖法的施工工艺比较常见,为加强施工质量控制,需要在施工之前做好充分的支护准备工作,确保支护刚度符合实际情况,控制地层以及地表沉降。改良前方围岩条件能够有效控制地层沉降变形。复合式衬砌在浅埋暗挖隧道施工中具有良好的应用价值,在实际应用过程中应结合具体情况优化支护设计,保证设计的合理性。初期支护环节以所有结构负荷力承载为重点,在二次支护中发挥安全储备的价值,这两个环节需要对结构负荷力进行联合承载,初期支护发挥临时支护的作用,二次支护则在支护中占据主要地位。在支护设计中需要综合分析承载结构以及设计方案,全方位开展实验检测,保证设计方案的最优化。在明确各项数据资料的基础上,通过资料优化为隧道施工的顺利进行提供可靠支持。常规地质环境下,初期支护的内容众多,喷、锚、钢架等都是其中重要组成部分。浅埋软弱地层的特殊性在于锚杆所发挥的作用较小,需要保证初期支护具有较大的刚度,有助于提升隧道工程项目质量。

2.4格栅加工与安装

(1)钢筋格栅的加工,格栅钢架在钢筋加工厂冷弯分段制作,每节之间采用角钢螺栓连接,加工完成验收合格后,运至现场安装。格栅质量必须满足设计图纸及规范要求。(2)钢筋网片及拱架的安装,钢筋网片及拱架的安装需注意以下事项:a.土方开挖到位,满足初支厚度要求之后,立即铺设内层钢筋网片,内层网片用铁丝固定于拱部土层,网片之间搭接长度不小于1个网格。b.网片铺满之后,安装该部位的拱架,拱架由人工搬运至掌子面。架设拱架之前,拱脚位置土体先夯实,并垫上厚木板,以增大拱脚的受力面积,减小拱架沉降。c.锁脚锚管的打设。拱架架设完成之后,应立即打设锁脚锚管。锁脚管采用DN32mm×2.75mm钢管,长度2m,在拱脚以水平倾角40°-45°向下台阶处每个节点打设1根,注浆浆液采用水泥浆,注浆压力0.3-0.5MPa,锁脚锚管与格栅主筋之间采用焊接,以稳定拱架减小沉降。

2.5洞内超前管棚

左线浅埋段采用φ89*5管棚超前支护,即采用洞内水平钢花管超前注浆预加固。为保证管棚施工空间,避免管棚侵入衬砌断面,该段隧道圆心以上钢拱架整体抬升30cm。施工先设置洞内管棚支点钢架,喷射混凝土时,作为管棚支点的钢架必须预留出钻孔空间,与相邻钢架间喷射5-10cm混凝土封闭围岩,剩余厚度待管棚施作完毕后补喷。当钻机的偏斜度超过设计要求时,可根据钻机钻进的状态判断成孔质量进行纠正。在离定位钢架2-3m处喷射混凝土表面,对应钢架定位孔在喷射混凝土表面打点,作为控制管棚钻杆钻进方向。钻机就位固定时,钻杆钻头穿过钢架定位孔,通过摆动钻机使钻杆尾部与后方对应方向控制点对齐,以使各管棚平行钻进。通过计算仰角对应高差,确定钢架定位孔与后方控制点处钻杆高度差,控制管棚外插角。

2.6及时二次衬砌

在浅埋暗挖隧道开挖作业过程中,受到断面开挖因素影响,孔隙水侵蚀开挖结构会导致附加应力水平的缓慢、持续性提升。对于该工程中所涉及的软弱富水地层区域而言,在渗水、排水持续进行的过程中,势必会产生日益增大的地表沉降量。考虑到这一情况,为了尽快恢复地层结构稳定性,控制初期支护结构刚度与地层刚度间的相互作用,就應当在初期支护开展基础之上及时、尽早进行二次衬砌,以稳定地层变形,控制地面沉降问题。需要特别注意的一点是,某些特殊情形下,二次衬砌浇筑作业还可能涉及隧道开挖工作断面边顶拱以及仰拱分隔部分,针对两者分界线的衬砌浇筑作业,必须适当缩短浇筑仰拱边墙的总时间,若浇筑环节出现气泡,现场施工人员可以通过翻转定型模板的方式予以处理。

结语:

结合某工程实例,探讨了地面沉降的影响因素,并针对上述影响因素,提出了针对性的地面沉降控制措施,旨在促进地面沉降的有效控制,进一步巩固浅埋暗挖隧道施工的整体效果,值得业内人员关注与重视。

参考文献:

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[3]王天彪,贾苍琴.引入地层特征值MS对盾构隧道施工引起的地面沉降规律的初步研究[J].现代隧道技术,2018,55(6):67-72.