浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

目前，隧道建设的规模越来越大。 尤其是在科学技术的推动下，采用新材料和新技术，使隧道建设的质量得到显著改善。 但由于隧道工程自身的复杂性，在浅埋、深挖过程中，往往会因围岩的变形而引起地面坍塌。 这不但对地表环境造成了很大的损害，也对结构的稳定产生了一定的影响。 如果发生事故，将会导致大量的人员伤亡，对建筑工程也将产生巨大的经济损失。 因此，对浅埋深挖隧道工程中出现的地面坍塌原因进行了分析，并提出了相应的防治措施。

1   隧道施工中浅埋暗挖法的含义

浅埋深基坑工程的理论依据是新奥法，其原理与技术主要从岩石的刚度、压缩特性、岩石的三轴压缩应力、扩展特性、莫尔技术等几个方面进行了研究。并在此基础上，对隧道开挖和开挖的空间、时间、位置的影响进行了研究。这一理论侧重于承重结构的类型以及在隧道内进行承重结构的建造周期。同时，将岩石压力、边界压力以及以上两个影响因素结合起来进行了分析。同时，在浅埋施工中，突出了设备的防护和及时防护，以达到对地面沉降的有效控制，以保证隧道施工和地下施工的安全。通过钻管，严格浇筑，高速合龙，强支护，短开挖，频繁测量，确保隧道安全。平埋隧道施工的机械化水平比较低，因为施工人员具有很强的灵活性和很强的适应性，可以根据需要随时变换成各种形状。

2   在隧道施工中造成的影响

浅埋暗挖对隧洞施工的影响主要表现在开挖工作面上，其影响主要表现为：（1）在工作面上设一个测点–2–1 D （D为开挖跨度、直径），在此区域，测电针对工作面的开采有一定的反应，沉降深度在10%~15%之间。（2）当直径为–1–3–3D时，整个隧道的地面变化会比较平稳，其变化幅度为60%~70%，这是由于开挖工程的卸载作用所致，变数为21~245 mm；（3）如果将其设定为三维空间，那么地面的变化将会相对平稳，在10%~15%的范围内，研究结果表明，在封闭后，初期支护和二次支护都会对地面造成影响，其变化幅度为3.5~3.25? mm；（4）在5 D间距时，隧道施工期间地表沉降率下降，并逐步趋于平稳，并以5%的速率变化，探讨了开挖对土地和岩体的作用，使围岩体的应力结构发生了重新分布。但在施工现场，由于施工方法和施工环境的差异，需要进行相应的变化测量，以便全面了解施工中的浅埋、暗挖对隧道施工的影响。

3   浅埋暗挖隧道引起的地表塌陷原因

3.1   地面坍塌原因的探讨

首先，由于缺乏完整的地址信息，忽略了建设方案的功能。浅埋暗挖隧道施工中，由于施工人员操作失误、施工步骤失误、施工监督检查不到位、环境监测不完善等，导致地面坍塌的发生。首先，在开挖工程开挖前，探险队应充分、有效地分析施工地质资料，并根据施工现场的实际状况，提前进行预测，即在开挖工程中进行注浆，以提高其整体稳定性，增强隧道的稳定性。然而，在工程实践中，由于资料收集不充分，工程方案设计不完善，致使边坡稳定度不高，从而诱发了后期地面坍塌。

其次，在工程建设中，由于缺少有效的监测，在钻孔中进行深孔注浆时，由于缺少相应的目标参数，致使无法达到理想的平衡压力，从而造成了地表坍塌。另外，在浅埋暗挖隧道施工中，由于缺乏对地层沉降的监控，无法及时向现场报告和报告地层的实际活动状况，从而使地面产生了严重的变形，从而引起地表塌方，从而为工程带来很大的负面影响。

3.2   地质环境

针对隧道施工中出现的地面坍塌问题，技术人员提出了利用高精度的测量设备，全面分析了滑坡的土体力学性能及显微组织。在此期间，还要参考技术勘探人员所提交的地质情况报告资料。通过大量的分析，认为该隧道施工的地层具有较高的含水量、较大的淤泥、较高的渗透率，其技术性能一般较差。在工程建设过程中，没有对工程中的地下水进行科学的治理，造成了流沙管线的形成。在隧道外部施工高度低于17.5?m时，会产生不稳定的压板。当压实达到17.5?m时，在下一阶段的施工过程中，由于压板的破坏，会造成土体的坍塌。

3.3   工程理由

平埋、暗挖、施工、地表沉降、原因、地层条件、其他条件、施工条件和主要动力。若发生建筑状况，施工人员应采取正确的处置措施，或未建立合适的监控与检验机制，则会加大进场后发生地面崩塌的危险。设计理由如下：（1）深孔连接处的加固不符合规范；（2）能够对地层的沉陷进行监控。前者往往属于止水加固规范，没有达到设计要求，而后者则是由于路面崩塌造成的不同程度的变形。

3.4   崩塌机理

由于隧道开挖采取了平埋和暗挖法，导致地面坍塌的原因是多种多样的。比如，当电压发生变化后，钻进时产生的电压会发生变化，或是在钻探早期没有及时采取适当的支护措施。在这样的施工条件下，由于不稳定，隧道的围岩很有可能受到破坏。

4   浅埋暗挖隧道施工引起地表塌陷的施工原因

浅埋暗挖隧道工程中，地面坍塌既受地层条件的影响，又受施工条件的影响。在实际施工中，地面场陷事故往往在出现之前就会出现出一些前兆，因此，施工单位必须提前进行预测，在开挖工作到达旋喷加固区和加固区深孔加固区边界时，提前进行预测，并采取相应的措施，然而，在实际工作中，施工单位往往在进行地质预测时，往往没有考虑到注浆加固等方面的问题，而施工方在进行深孔注浆加固时，往往会因为钻孔深度不够而使其不能有效地进行止水加固。由于地层塌陷事故的出现，其表层和内部的变化常常不会同时发生，因此，仅靠监测地下地层的沉降量很难及时发现地下的具体状况，而且施工单位在监测地层沉降时，很少能够对地面以下的地层进行监测，从而导致浅埋暗挖隧道施工中，地、场陷事故的发生。

5   预防地表塌陷施工技术措施及应用

5.1   防止地面坍塌的技术措施

坚持正确的设计原则。

（1）隧道的设计和规划要充分利用隧道的功能，同时要遵循经济、安全的原则。在工程建设中，要注意避开对生态环境有显著影响或不利的区域，并尽可能地减少对耕地和农田的利用。

（2）隧道主体结构必须能保持永久性的建筑设计规范，以最大限度地发挥隧道的稳定性、强度和耐久性，以保证隧道的正常运行和维护和管理。

（3）隧道施工应遵循信息化、动态设计原则，及时调整施工方案、支护参数，保证支护结构满足施工要求，实现经济、安全的要求。

（4）坚持总体设计方案能够达到最佳的设计水准，强化运行设备和工程设计的协调，保证总体设计满足合理需求。

（5）根据隧道施工的实际情况，采用新材料和新技术，将“经济”和“技术”有机地结合起来，以满足功能要求、标准要求、环境要求、安全要求和操作要求。

5.2   士体的最佳化

为了保证分层结构的相对稳定，降低地面塌陷的发生率，施工人员往往会采取相应的防治措施，以增强地基的稳定性。采用补强处理技术的优势在于，开挖可以加速隧道的天然拱形构造，有效地改善土体性能，使土体强度明显增加，并与隧道施工中的相关规定相符合。在某些建筑工程中，还可以采用接缝、振动等方式来进行土壤结构的优化。在工程实践中，要综合考虑各种因素，才能做出最后的决策：双污泥、化学污泥或纯粹的水泥污泥。

5.3   预支

在隧道内，采用双层排水管道进行开挖前的接地是一项重要的技术措施，在工程建设中起到了很好的作用。在经过隧道的压力注水后，经过多次的互相渗透、挤压，可以明显地改善土壤的效率。泥浆灌装和挤压脱水是用来加固的。在上层，作为替代地面框架的功能。将外力反作用机制相结合，可以使技术土体发生变化，限制变形，使围岩结构的稳定性、强度、紧密性得到明显改善。

5.4   安装格子钢框架支架

平埋隧道施工中，一般采用爆破、支护等方法，采用小型掘进机沿着预定工作面和预留的核心层进行开挖。在此基础上，采用喷水混凝土封堵，对喷淋混凝土的厚度进行严格的控制，并对台阶的高度进行严格的控制，并对底部切割进行人工修补。在切割完毕后，为充分改善其稳定性，应合理安排格钢框架的支撑，采用角钢、槽钢、螺栓等构件来确定格距，并将其整体化，并在尾端处焊上固定锚杆，并采用喷射混凝土接头，从而进一步改善其稳定性。

5.5   仰拱与衬砌施工

在隧道施工中，应及时进行反弧和混凝土的衬砌。推荐在衬砌施工中首先进行反面和反面的填筑。板料逆向加工部分的输送通道是闸门，各铸件的板数要严格控制。提出了在一次注水后，对仰拱及开挖面进行适当的调节。在这一地区，二次衬砌与开挖面的差别较大。为了保证支承结构的稳定，施工人员应该尽可能地减少封闭衬砌所需的时间，以保证施工的顺利和安全。

5.6   下台阶开挖施工

在进行浅埋、暗挖隧道工程时，在工程完成后，必须采取下一步开挖法。下段开挖分为中沟开挖和马口段两部分。在进行中槽开挖时，应事先预留两边的空间平台，防止出现滑拱等问题。在马口开挖过程中，要做好吊网喷混凝土初期支护、格栅钢架接支护、梅花型锚固等。在浅埋隧道施工中，为了保证地面建筑物和隧道施工的安全，采用水泥或水玻璃液浆法对围岩进行加固。降低地面沉陷，提高围岩的稳定性，是隧道施工的一个特殊要求和内容。采用竖向钻孔灌注技术，在钻孔后设置注浆管，并利用该灌浆管道进行圈岩注浆；在遇到建筑物障碍时，可采取钻孔和注浆管相结合的施工方式，以减小灌浆对周边围岩的影响。

5.7   测量监控

为了保证施工质量和施工安全，实时掌握施工动态信息，必须时刻关注地表环境、围岩、地层地质、施工质量、支护结构等信息，及时掌握信息，对建立新信息优化支护结构、施工工艺并及早发现一些施工隐患具有非常重要的作用。

5.8   地表塌陷控制措施的应用

首先，对塌陷区采取了全面注浆帷幕技术，对地表水和地下水进行了封闭，从而达到了加固围岩的目的。其次，将纵环方向调整到2 m，以增强超前支护的效果。第三，将122 a型钢框架改为I25a型钢框架，加强了支撑强度，提高了支撑的稳定性；在钢筋混凝土拱脚处，采用C42型锚杆进行加固。后期二次衬砌的主筋C25的间距从20 cm调整到15 cm，分配筋从C14调整到C16，保持间隔不变，在稳定后马上进行衬砌施工，可以随时进行一次浇筑，及时进行封堵。最后，加强地面监测，做好预测，确保隧道工程的正常进行，防止因地面坍塌而导致的经济和生命财产的损失。只有如此，地面坍塌才能得到较好的防治。

6   总结

棋盘石隧道从2015年1月份开工，一直到第一次贯通，在工程中，由于浅埋隧道施工困难，安全隐患大，工序复杂，进度缓慢，但其采用的施工方法成功突破了浅埋暗挖隧道施工的关键技术难题，浅埋暗挖隧道在施工过程中，常常会出现地面沉降、地层位移等问题。由于施工条件、施工技术、周边建筑物和地下管线等条件的制约，所以必须采用科学的施工技术和严格的施工技术。而在施工过程中，应根据不同的工程环境和地层地质情况，适时地进行相应的调整。当前，由于巷道工作面没有足够的支撑空间，导致了隧道工程的地表坍塌。由于隧道开挖深度越大，跨径越大，隧道压力拱的作用越大，在施工时应尽可能地减小无支护空间，并适当设置超前预支护结构。

目前，我国在控制浅埋、暗挖隧道工程中出现的地面塌陷，已采取了以下几种方法：采取了截流、超前支护施工、设置格栅钢架支撑结构、下台阶开挖施工、仰拱衬砌施工、监测监测等措施，为降低浅埋暗挖隧道施工中的地面场陷事故的发生提供了重要依据。