賀劉軍

【摘 要】淺埋隧道不良地質(zhì)段的條件一般都比較復(fù)雜，普遍的不良地址段都存有如滑坡、崩塌、巖堆、偏壓地層、巖溶、高應(yīng)力、高強(qiáng)度地層、松散地層、軟土地段等地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)。本文主要就隧道淺埋不良地質(zhì)段的施工方法優(yōu)化比較做深入淺出的探討與分析，旨在希望能夠有助于我國(guó)鐵路建設(shè)的施工安全和可靠。

【關(guān)鍵詞】隧道淺埋；不良地質(zhì)段；施工方法；優(yōu)化比較

1.隧道淺埋不良地質(zhì)段施工方法的技術(shù)優(yōu)化比較

隧道施工的開(kāi)挖方法一般由明挖、半明挖和暗式開(kāi)挖三種方式，具體選擇采用哪種開(kāi)挖方式主要還是要從經(jīng)濟(jì)方面、安全方面和建造技術(shù)方面、外部環(huán)境方面等角度加以分析。明挖通常只適用于覆蓋層較薄的情況，開(kāi)挖基坑在開(kāi)挖作業(yè)過(guò)程中的安全與穩(wěn)定性以及基坑的排水特點(diǎn)是明式開(kāi)挖法應(yīng)該考慮的主要問(wèn)題，當(dāng)開(kāi)挖地段的區(qū)域地質(zhì)所呈現(xiàn)的構(gòu)造較為復(fù)雜，且地質(zhì)構(gòu)造的裂隙節(jié)理發(fā)育和地層結(jié)構(gòu)水量大時(shí)，深進(jìn)尺的開(kāi)挖極容易導(dǎo)致山體的滑坡事故。明式開(kāi)挖法則是先從地面開(kāi)始向下開(kāi)挖鉆進(jìn)直至基坑的結(jié)構(gòu)底部，然后由下至上修建襯砌結(jié)構(gòu)，最后完成回填并打造恢復(fù)路面的過(guò)程。為了防止塌方和保證安全施工，在場(chǎng)地不受限制時(shí)，明式開(kāi)挖具有一定深度時(shí)，土壁應(yīng)考慮做成傾斜的以保證土坡穩(wěn)定，工程上叫做放坡。 半式明挖的方法則通常被應(yīng)用于較為松散的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件或隧道設(shè)計(jì)線路處于地下水位之上的條件下。暗挖作為隧道開(kāi)挖施工普遍被采用的一種掘進(jìn)方法，由山體的地面層向下掘進(jìn)開(kāi)挖至一定的深度以后，及時(shí)封閉隧道開(kāi)挖斷面的頂部，其余的下部結(jié)構(gòu)則在封閉頂蓋后進(jìn)行完整的施工過(guò)程。明式和暗式的掘進(jìn)開(kāi)挖法在二者的施工方案應(yīng)用的方面來(lái)講，淺埋隧道施工中將各具優(yōu)勢(shì)，為了能夠確定采用哪種最佳施工方案，需從施工現(xiàn)場(chǎng)的外部環(huán)境、施工技術(shù)、建設(shè)經(jīng)濟(jì)和施工安全等多方面進(jìn)行分析比較適用性和優(yōu)越性。

采取明式掘進(jìn)法的目的主要在于避免或減少淺埋層暗洞段施工過(guò)程中常常出現(xiàn)如涌水、坍塌冒頂、邊墻失穩(wěn)等事故災(zāi)害。但是，在通常情況下，隧道的設(shè)計(jì)位置都在山體間，凹地的土層結(jié)構(gòu)匯水量一般比較大，設(shè)計(jì)中如果沒(méi)有充分考慮到掘進(jìn)施工中的防排水問(wèn)題，掘進(jìn)過(guò)程中由于水導(dǎo)致的事故災(zāi)害就必然存在，尤其是在多雨水季節(jié)，防排水問(wèn)題會(huì)成為主導(dǎo)施工方法選擇與進(jìn)度控制所必然面臨的問(wèn)題之一。淺埋的明洞開(kāi)挖完畢之后，對(duì)于前后山體結(jié)構(gòu)土層造成的擾動(dòng)極大，如果在處理方法上采取不當(dāng)，就極可能會(huì)引起大范圍或局部的山體失穩(wěn)隱患而引發(fā)山體滑坡事故。根據(jù)實(shí)際施工當(dāng)中總結(jié)的放樣經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，開(kāi)挖山體段的原有施工便道將被徹底破壞，為了能夠保障隧道出口段的施工質(zhì)量安全，一般需要重修施工便道。一般情況下開(kāi)挖作業(yè)場(chǎng)地都很狹窄，施工難以全面開(kāi)展，造成一定的出渣困難。我們需要做的是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)反復(fù)研究確定提出專項(xiàng)的整治處理施工方案。為了能夠防止地下水滲透進(jìn)入隧道開(kāi)挖斷面周邊結(jié)構(gòu)土層而影響到施工安全，在山體地表進(jìn)行一定量的預(yù)注漿將會(huì)形成可靠的止水帷幕，從而確保隧道的正常施工進(jìn)程。

淺埋暗挖法相比較于其他開(kāi)挖方法，具有其自身明顯的優(yōu)勢(shì)。如以城市地鐵建設(shè)項(xiàng)目舉例說(shuō)明，淺埋暗挖法則對(duì)場(chǎng)地拆遷占地面積要求極小、對(duì)周邊環(huán)境和交通的影響也體現(xiàn)良好且能夠在建設(shè)投入方面節(jié)省很多。而與盾構(gòu)掘進(jìn)施工相比來(lái)看，淺埋暗挖法則將優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)于施工過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)于大型復(fù)雜設(shè)備的要求極低，且在不同地質(zhì)、不同跨度的底層結(jié)構(gòu)施工中均適用。當(dāng)然，利弊同行，淺埋暗挖法字自身方法原理上還是存在一些明顯的缺陷的，如施工進(jìn)度慢、噴射混凝土造成的空氣粉塵較大、投入勞動(dòng)力量大、機(jī)械化程度不高和不適用于高位地下水土層結(jié)構(gòu)的掘進(jìn)施工（因?yàn)榉琅潘膯?wèn)題難以良好解決）。而采用這種淺埋暗挖掘進(jìn)施工法時(shí)，通常比較常用的方法是正臺(tái)階開(kāi)挖法，由于這種施工方法還常常采取如全斷面法、單側(cè)壁導(dǎo)坑超前正臺(tái)階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑正臺(tái)階法（眼睛工法）、中隔墻法等均適用于一些地質(zhì)條件較為特殊的地段。

淺埋不良地質(zhì)段的隧道掘進(jìn)施工在選擇施工方法中，應(yīng)根據(jù)實(shí)地的圍巖地質(zhì)條件、水文條件、建設(shè)施工要求、機(jī)械設(shè)備和施工技術(shù)水平等多方面要求綜合考慮，最終力求確定的是一種即合理又經(jīng)濟(jì)的施工方法。由于隧道開(kāi)挖是一個(gè)會(huì)受到多方面因素影響的動(dòng)態(tài)施工過(guò)程，其施工過(guò)程往往主要決定于地質(zhì)水文條件，當(dāng)圍巖的地質(zhì)條件較好時(shí)，開(kāi)挖施工一般先將隧道的坑道斷面開(kāi)挖完再修筑必要的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如果條件允許即可以一次性完成整個(gè)斷面的開(kāi)挖掘進(jìn)，而當(dāng)隧道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性比較差的時(shí)候則必需要按部就班地先完成斷面開(kāi)挖并及時(shí)予以支護(hù)，以防止隧道圍巖結(jié)構(gòu)的變形引發(fā)進(jìn)一步地坍塌事故。二次襯砌的施工應(yīng)保證其修筑過(guò)程是先邊墻后拱圈的順序，即“先墻后拱法”。以下舉例說(shuō)明：

人工作業(yè)的挖孔樁維護(hù)結(jié)構(gòu)的施工由于其自身結(jié)構(gòu)具有設(shè)樁靈活性的特點(diǎn)，在隧道開(kāi)挖過(guò)程中可按照圍巖地質(zhì)的特點(diǎn)適當(dāng)在危險(xiǎn)開(kāi)挖地段予以加密或單獨(dú)處理，亦可以加設(shè)其他臨時(shí)輔助支護(hù)措施進(jìn)行配合使用。挖孔樁的施工可以提前，占地少、施工方便和易于操作等優(yōu)點(diǎn)明顯，并且在對(duì)附近居民和道路建設(shè)的影響也可以控制到最小，不需要拆卸。原地貌破壞較小，山的干擾較小，有利于山體穩(wěn)定性。混凝土的建成可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求提前地面排水，減少地表水對(duì)隧道開(kāi)挖效應(yīng)。因此，挖孔樁帷幕暗挖挖幾個(gè)有明顯的優(yōu)勢(shì)，減少山干擾，縮短施工工期，投資少，因此決定采用挖孔樁帷幕開(kāi)挖淺段施工。實(shí)踐證明，選擇合理的施工方法，施工的隧道可以安全，及地表沉降控制在設(shè)計(jì)范圍。因此，選擇合理的施工方法是建設(shè)的關(guān)鍵。從現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外的工程性能和實(shí)驗(yàn)研究的情況，根據(jù)經(jīng)濟(jì)、工期考慮。在工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，截面尺寸，地面環(huán)境和其他因素的方法可以實(shí)現(xiàn)，工期，安全性，適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性六個(gè)方面綜合考慮，選擇施工方法。當(dāng)使用正確的施工方法和相應(yīng)的施工輔助措施，可以做到安全、經(jīng)濟(jì)、快速施工的目的。

淺埋暗挖法適用于不宜明挖施工的土質(zhì)或軟弱無(wú)膠結(jié)的砂、卵石等第四紀(jì)地層，修建覆跨比大于0.2的淺埋地下洞室。對(duì)于高水位的類似地層，采取堵水或降水、排水等措施后也適用。尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)埋置淺、地面建筑物密集、交通運(yùn)輸繁忙、地下管線密布且對(duì)地表沉陷要求嚴(yán)格的都市城區(qū)，如修建地下鐵道、地下停車場(chǎng)、熱力與電力管線，這項(xiàng)技術(shù)方法更為適用。大跨度淺埋隧道隧道施工方法，宜采用中隔墻法（CD法）、中隔墻交叉臺(tái)階法（CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡工法），拱結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個(gè)優(yōu)先側(cè)漂移的方法，最后取以柱孔的方法。施工中必須嚴(yán)格遵守“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、快支護(hù)、緊封閉、勤量測(cè)”十八字方針，不能違背。

2.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)以上內(nèi)容對(duì)隧道不良地質(zhì)地段施工方法的優(yōu)化對(duì)比分析，選擇一種適應(yīng)實(shí)際隧道情況的開(kāi)挖方法既能夠保證施工工期，又可以減少比必要的投入和周邊環(huán)境造成的影響。筆者旨在希望能夠?qū)τ谖覈?guó)鐵路隧道施工能夠確保安全地施工提出個(gè)人的一些意見(jiàn)及建議，僅供參考。

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