洛陽市東干渠排水工程為梯形斷面，下底寬12m，上寬13m，高3m。該干渠需下穿洛界高速公路路基，若以橋梁或明挖隧道和蓋挖隧道通過，均需中斷高速公路的交通和干擾周圍環(huán)境，因此，經(jīng)技術經(jīng)濟比較，穿越高速公路路基采用暗挖隧道通過。但是，在淺埋暗挖法施工中，如何因地制宜地、合理地選擇隧道支護結(jié)構形式及施工方法；如何處理好地面沉陷、結(jié)構防排水、開挖防坍、噴射混凝土作業(yè)以及監(jiān)控量測等是需要解決的關鍵問題。據(jù)此，本文就以上問題談幾點體會與建議。
??????? 1、?工程概況
??????? 1.?1暗挖隧道平、縱斷面
??????? 洛陽市東干渠排水工程下穿洛界高速公路隧道工程長50m，隧道軸線與高速公路斜交角113度；隧道范圍內(nèi)渠面從西向東（從隧道進口向出口），設1.8‰下坡；隧道頂部覆蓋厚1.0～2.8m，屬超淺埋隧道。
??????? 1.?2淺埋隧道橫斷面
??????? 隧道橫斷面采用三心圓拱直邊墻結(jié)構，底部設仰拱。斷面凈寬11米，最大凈高6米，支護結(jié)構采用復合式襯砌。
??????? 1.?3隧道洞門
??????? 洞門按斜交正做設計，滿足最小進洞條件而定出進出口明暗交界里程。隧道洞門端墻、翼墻按擋土墻考慮，采取沿豎向取窄條方法計算，作用于洞門墻的水平土壓力按庫侖理論計算，荷載考慮汽車活荷載的影響，并結(jié)合工程類比確定洞門端墻和翼墻的厚度。端墻外露部分用石灰?guī)r塊石鑲面。
??????? 1.?4支護結(jié)構
??????? 1.4.?1支護形式
??????? 本隧道為超淺埋大跨結(jié)構，采用淺埋暗挖法設計施工，支護結(jié)構采取復合式襯砌；初期支護為超前管棚、格柵鋼架網(wǎng)噴混凝土，二次襯砌為模筑鋼筋混凝土。
??????? 1.4.?2支護參數(shù)
??????? 隧道支護參數(shù)采用工程類比和結(jié)構計算相結(jié)合的方法確定。首先按照相關工程的實踐經(jīng)驗，以工程類比的擬定支護參數(shù)，然后進行結(jié)構分析與計算，最后根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整和確定支護參數(shù)。結(jié)構計算荷載考慮了垂直土壓力、水平土壓力、汽車活載（汽超-20）、襯砌自重、溫度應力、注漿壓力、彈性抗力等，對上述荷載分施工期間和運行期間進行分析與計算。
??????? 1.?5防排水
??????? 隧道結(jié)構為混凝土自防水，模注混凝土抗?jié)B標號為S6；隧道不設變形縫，施工縫設兩道膨脹橡膠止水條，做防水處理。
??????? 1.?6施工方法
??????? 隧道屬淺埋暗挖結(jié)構，采用CRD工法開挖施工，人工分步開挖，分步支護。施工中應嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、勤量測、早封閉”的施工原則進行，以確保高速公路正常運營和施工安全。
??????? 1.?7監(jiān)控測量
??????? 現(xiàn)場監(jiān)控量測是采取淺埋暗挖法設計與施工必不可少的手段，應貫穿于整個施工全過程，及時掌握施工過程中地表沉降和隧道拱頂下沉量，分析二者之間的相互關系，了解支護結(jié)構的穩(wěn)定性和安全度，并根據(jù)測量結(jié)果，對高速公路采取必要的保護措施，以策安全。
??????? 2.?工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件
??????? 2.1工程地質(zhì)
??????? 隧道洞身從洛界公路路基中穿過，工程場地內(nèi)分布的地層為第四系全新統(tǒng)，自上而下依次由人工填筑土、沖洪積形成的粉質(zhì)粘土、砂和卵石組成。
??????? 2．1.1填筑土
??????? 該層層厚4.56～4.62米，由卵石土、灰砂等混合土組成。土石等級為III級硬土。
??????? 2.1.?2粉質(zhì)粘土
??????? 該層層厚2.36～2.50米，為中壓縮土。土石等級為II級普通土。
??????? 2.1.3卵石灰砂巖
?????????? 該層層厚1.36～2.43米，卵石含量約為55%，充填物主要為砂粘土；砂層為中砂、潮濕、松散。土石等級為I級松土。
??????? 2.1.4卵石
??????? 該層為最底層，層厚>11.52米。卵石粒間充填中細砂，局部存在砂透鏡體。土石等級為III級硬土。
??????? 2.2水文地質(zhì)
??????? 測區(qū)地表水發(fā)育，地下水豐富，為孔隙潛水，主要含水地層為卵石夾砂層和卵石層。地下水受水渠和附近河流以及大氣降水補給，水位隨季節(jié)、大氣降水及河水水位升降變化顯著，水位埋深約10米，水位變化幅度約2米。
??????? 3.?淺埋暗挖法施工的幾點體會和建議
??????? 同明挖法相比，淺埋暗挖法具有以下幾點優(yōu)點：
??????? （1）?不受施工氣候、場地影響，不干擾交通及不影響城市周邊環(huán)境；
??????? （2）?不會造成房屋拆遷、管線、道路等的改移，對于本工程而主，不影響隧道上方高速公路的正常運行；
??????? （3）?減少擾民，社會效益顯著。
??????? 由于淺埋暗挖法是在實踐基礎上總結(jié)形成的工法，也必定會在實踐中不斷完善和提高。因此，在設計和施工中應注意以下幾個問題：
??????? 3.1開挖防坍
??????? 對于上面有動荷載的超淺埋隧道來講，掌子面開挖防止坍方至關重要，通過工程實例的總結(jié)，對于防坍，可采用以下幾種方法：
??????? （4）?縮小開挖斷面。如全斷面開挖預留核心土，臺階法開挖，臺階法開挖留核心土，小導洞超前等開挖方法。
??????? （5）?超前支護。如安超提導管、錨桿、鋼插板管棚，超前導管注漿、掌子面帷幕注漿，開挖后頂噴混凝土等方法。
??????? （6）?水的治理。如采用降水、排水以及城市施工中首先排除地表水的方法。
??????? （7）?取得地質(zhì)超前預報和監(jiān)控量測資料，以便及時修改設計，指導施工。
??????? 防坍的處理原則是在保證土體自穩(wěn)情況下優(yōu)先選用簡便易行、快速施工的方法。
??????? 3.2過大型重載貨車的路面沉降
??????? 在地層中掘進，造成地面下沉是必然的，絕對不下沉是不可能的，關鍵是如何控制地表下沉在安全限度內(nèi)。
??????? 按一般經(jīng)驗，隧道拱頂下沉應大于或等于地表下沉，但在洛陽東干渠隧道工程的施工監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，這種經(jīng)驗并非絕對的，地表下沉有時要大于拱頂下沉，如該工程的量測資料顯示，地表下沉極限值為12mm，而拱頂下沉極限值為10mm。分析原因有以下幾點：
??????? （1）?地面為高速公路，有川流不息的重噸位貨車通過；
??????? （2）?隧道頂部覆蓋層厚度太薄，最不利處不足1m；
??????? （3）?不合理的開挖方法造成土體的不均勻擾動，破壞土體的整體性，使土體不均勻下沉等。
??????? 由此可見，市政工程中隧道穿行于公（道）路或建筑物下的地表下沉顯得錯綜復雜，而且這種現(xiàn)象隨地面埋深變化而變化，埋深越淺，表現(xiàn)愈明顯。
???????? 一般來講，控制地表下沉的方法有以下幾種：
??????? （1）?縮短開挖進尺，快速封閉；
??????? （2）?提高支護強度；
??????? （3）?控制隧道結(jié)構的整體下沉；
??????? （4）?超前預注漿；
??????? （5）?地表預注漿；
??????? （6）?公（道）路路面及建筑物基礎加固。
??????? 對于淺埋隧道，持力層多為軟弱土體，有效控制下沉的方法應該是保證圍巖穩(wěn)定下全斷面開挖支護，縮短開挖進尺，快速封閉，但是短尺開挖由于擾動次數(shù)增多使掌子面前方的縱向效應增強，延長圍巖穩(wěn)定時間。因此，如何按照具體情況合理地選用施工進尺和施工方法至關重要。
??????? 施工進尺和施工方法的確定應按信息反饋，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)控制地表下沉極值小于地面建筑沉降限值，然后確定施工進尺和施工方法。
??????? 對于隧道結(jié)構整體下沉，可采取如下處理方法：
??????? （1）?增加仰拱的噴射混凝土厚度，加大支撐面積；
??????? （2）?邊墻與仰拱的回填注漿加固；
??????? （3）?改變斷面型式，如將平仰拱改為曲仰拱，或做大邊墻腳，改善結(jié)構的內(nèi)力分布。
??????? 對于本工程屬于超淺埋暗挖隧道，且上方高速公路有超重荷載，在施工中采用大管棚配合小導管的鋼拱架強支護，短進尺開挖，快速封閉及超前預注漿的方法控制拱頂下沉小于20mm，同時，為了安全起見，還在局部不利地段進行路面預注漿，以加固地層，改善圍巖狀態(tài)，效果良好。
??????? 3.3防排水
?????????? 淺埋隧道特別是土質(zhì)的淺埋隧道，水對施工的危害相當大，水的作用有以下兩種方式：
??????? （1）?地面水：主要是大氣降水引起的地表積水。雨天，地面排水不暢，積水順回填土中的通道滲漏，沿原狀土的毛細孔道滲入土體內(nèi)，軟化土體，降低承載能力，使掌子面開挖擾動土體產(chǎn)生剝落，沉降量增大。噴射砼后，由于砼噴射不密實，地表水仍有從拱頂滲漏的現(xiàn)象。
??????? （2）?地下水：表現(xiàn)為上層滯水、潛水、承壓水三種形式。地下水位過高，開挖后掌子面遭浸泡，自然剝落，甚至造成塌方，支護后因噴射砼不密實，地下水浸入砼體中，使砼配筋銹蝕，長期作用，降低鋼混強度，仰拱基面有水，噴射砼后質(zhì)量較差，基底不穩(wěn)，整體下沉得不到有效控制，支護成型后，拱頂潮濕、滴水，影響隧道使用。
??????? 對水的處理大致有以下幾種方法：
??????? （1）?消除地面積水，健全排水設施，修補下水通道；
??????? （2）?地面注漿截堵地表水；
??????? （3）?采用合理的降水方法降低地下水作用環(huán)境；
??????? （4）?超前注漿加固地層，改變地下水作用環(huán)境；
??????? （5）?噴射砼摻加防水材料；
??????? （6）?利用防水材料抹面或復合襯砌加柔性防水材料；
??????? （7）?結(jié)構的外防水；
??????? （8）?施工縫、沉降縫的防水。
??????? 3.4噴射砼作為永久支護的可能性
????????? 從地下工程發(fā)展來看，噴射砼作為永久支護是發(fā)展方向，據(jù)新奧法理論，初期（錨噴）支護是結(jié)構受力的主要承擔者，二次襯砌僅作強度儲備。從本工程的量測資料和使用情況以及相關工程的實踐來看，如果解決以下問題，噴射砼作為永久支護在強度上是有保證的。
??????? 3.4.1噴射砼密實度及施工逢
??????? 為了增強噴砼密度，可以從以下幾方面改進：
??????? （1）?噴射手崗位培訓，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程；
??????? （2）?待初支穩(wěn)定后安設物件，背后注漿以及回填注漿前補打；
??????? （3）?背后回填注漿距掌子面2~3M為宜。
??????? 對于噴射砼裂縫問題，在本工程中表現(xiàn)比較突出，裂縫一般發(fā)生在前一循環(huán)架立的拱架與后一循環(huán)噴射砼的接縫處，裂縫沿拱圈環(huán)向分布。經(jīng)分析該現(xiàn)象大致有以下幾個原因:
??????? (1)?該部位是施工中的死角，因排管影響成為不易清理干凈的三角地帶，加之噴射空間回旋余地小，使得該部位支護厚度不足，易發(fā)生應力集中；
??????? (2)?鋼拱架外包砼與兩榀拱架間砼剛度不同，若二者沉降不均，則易形成受拉開裂；
??????? (3)?由于防水材料摻加不當，改變砼的各項異性；
??????? (4)?滲漏水的侵蝕；
??????? (5)?未加養(yǎng)護或養(yǎng)護不當；
??????? (6)?單位水泥用量過大。
??????? 初期支護砼作為永久支護，應當考慮施工縫（沉降縫）的問題。但由于網(wǎng)構鋼架噴混凝土結(jié)構采用循環(huán)施工，整體性大打折扣，使得沉降縫的設置成為難題。若設在兩榀架中間的混凝土上，沉降縫要斷開，素混凝土的強度難以保障；若設在兩榀并立拱中間，由于節(jié)點板的存在使得沉降縫過寬，止水條等不能阻止水內(nèi)滲，為此沉降縫施工時兩榀拱架節(jié)點板應特殊處理，且沉降縫一側(cè)噴混凝土平齊，縫寬不宜大于30mm。
??????? 3.4.2防水問題
????????? 噴射混凝土的結(jié)構防水可參考以下建議：
??????? （1）?混凝土噴射密實，無空洞，以防出現(xiàn)厚度不夠等薄弱環(huán)節(jié)，堅持背后回填注漿；
??????? （2）?不提倡使用內(nèi)摻VEA的防水混凝土實施噴射。
??????? 3.4.3適用范圍及要求
??????? （1）?淺埋（埋深小于10米）市政工程，如排水通道、電力管道、煤氣管道、通訊管道、人防工程等多種小型地下空間利用工程以及大型廠礦企業(yè)的進、出料通道，高層建筑的地下結(jié)構，自來水輸送管道等；
??????? （2）?地質(zhì)情況要求有一定自承力的各類圍巖；
??????? （3）?斷面型式不限，結(jié)構厚度不宜超過350mm.
??????? 3.5監(jiān)控量測
??????? 3.5.1拱頂下沉值
??????? 目前施工現(xiàn)場量測拱頂下沉值采用的方法為：首先焊一直量測端子于拱架上，封閉后用精密水準儀測得初值，然后根據(jù)量測頻率實施量測，后值與前值之差為拱頂下沉。這種量測方法的假設前提為：
??????? （1）?不考慮開挖后圍巖變初情況及對拱架的作用機理，假設拱頂下沉值等于拱架下沉值；
??????? （2）?不考慮開挖擾動的縱向效應。假設測點建立后測得的數(shù)值等于拱頂下沉值。
??????? 對于淺埋隧道，上述兩個假設顯然都比較牽強，按第二種假設即使采用回歸分析的方法修正下沉值，由于回歸公式是以散點圖像推算的，該值也是不真實的。
??????? 淺埋隧道的拱頂下沉值量測，應采用地面鉆孔的方法，使用撓度計或其他儀表測定地面基點與拱頂內(nèi)壁的位移值，地面鉆孔應超前于掌子面1～1.5倍洞徑。
??????? 3.5.2建筑物沉降監(jiān)測
??????? 建筑物沉降觀測應建立以下測點：傾斜測點和地表測點觀測相結(jié)合，繪出建筑物沉降曲線，回歸分析預估沉降極值。沉降極值根據(jù)建筑物的建設資料，如地基基礎建設、構造與結(jié)構特征等確定下沉及傾斜極值，調(diào)整施工方案，控制地表下沉。
??????? 3.5.3驗證結(jié)構強度
??????????? 做主應力斷面，量測結(jié)構（如拱架應力、洞室周邊土壓力等）的受力情況，量測結(jié)果對一次支護的穩(wěn)定性作充分評價，測點布置選擇受力集中部位，按量測結(jié)果計算繪制彎距圖，檢算鋼筋混凝土結(jié)構的強度是否安全，并根據(jù)安全系數(shù)重新確定結(jié)構型式，盡量降低成本。
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