浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析

2020-03-07谭玉琪

工程建设与设计 2020年2期

谭玉琪

（中国土木集团尼日利亚有限公司，北京100000）

1 引言

随着社会经济的不断发展和人们生活水平的逐渐提升，社会对交通运输的需求越来越高，铁路和公路作为我国交通运输的重要组成部分，对于人们的出行以及社会经济的发展有着至关重要的作用。提高铁路行业的运输能力能够进一步推动经济的增长，便利人们的出行。本文主要针对浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降进行深入的研究。

2 浅埋铁路隧道下穿高速公路沉降控制施工要点

2.1 盾构施工

浅埋铁路隧道下穿高速公路施工工程沉降现象的发生严重影响铁路运行质量以及铁路运行的安全性，不利于铁路系统的持续稳定建设[1]。因此，需要加强对浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降原因的分析，明确影响铁路隧道下穿高速公路施工沉降现象发生的主要的问题和来源，并采取针对性的措施进行解决，保证铁路施工的科学性和合理性，提高铁路施工的质量和效率。存在明显的地质湿陷性是导致浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降的主要原因之一。根据相关研究可知，在地铁盾构施工过程中，施工条件和地质特性直接影响地表沉降量和沉降速率，改变降水地层原始应力的状态。管片环变形、盾构机扰动以及盾尾空隙充填不足都会引起路基的变形与沉降。首先，在盾构隧道施工过程中，通常需要应用排水和降水相关的施工技术，在隧道正常掘进期间也会经常性地进行排水和堵水，这样会使地层中原有的水位发生改变，转变成漏斗状，曲面的水位会增加含水地层中的应力，产生固结沉降。在原来处于稳定状态的地层环境中进行隧道开挖时，也会对周围的土体产生扰动。在盾构掘进作业开始之后，开挖面土体的挤压、松动以及坍塌会改变地层的原始应力状态，破坏土体极限平衡状态而引起地表的隆起或者下降。其次，隧道衬砌脱出盾尾之后，在压力的作用之下会挤压管片之间的缝隙及防水层，也会使得管片环发生轻微的变形，使管片环更加趋向于椭圆环而引起地表的少量沉降。另外，盾构掘进或者开挖都会不同程度地对周围的土层产生挤压和干扰。在盾构掘进的过程中，当遇到弯道或者需要进行垂直纠偏以及水平纠偏时，会使周围的土体受到扰动挤压，从而引发地表变形问题，地表变形的大小、程度与隧道的埋深和地层的土质密切相关。此外，还必须要及时充填盾尾的建筑空隙，尤其在不稳定地层施工时必须要注意盾尾建筑空隙的充盈度、压浆材料的充填量以及自身的性能对地表沉降速度以及地表沉降量造成的影响。

2.2 铁路隧道开挖面积

从工程项目建设实际施工情况来看，土体本身的强度以及构成隧道的岩体强度有一定的限制，在达到上部结构支撑力的某种程度之后，难以进一步提升。比如，在进行黄土地带施工的过程中，一旦隧道的跨度超过8m以上，便难以保证上部结构的自稳定，而且隧道上部高速公路也会产生地表压力，降低了土体维持自稳的临界值，严重影响工程项目建设的顺利稳定开展，提高了工程项目建设对防沉降技术的要求[2]。

2.3 施工开挖面积

为了能够合理地控制整体的施工宽度以及施工项目进程，需要将隧道施工的边角参数控制在11m之内。在进行整体宽度控制时，一般将断面层的面积设定在90m2以内，深度在整体施工时需要控制在20m以内。同时，工程项目建设人员需要注意隧道的宽窄度不同对于隧道稳定性维持的要求也不相同，必须要保证覆盖结构的稳定性，如果覆盖结构不稳定，将会直接引起施工层面体系结构的不稳定。

2.4 施工土层厚度

在实际施工过程中，如果施工深度掩埋相对比较浅，也容易出现沉降的问题。一般来说，隧道施工土层的厚度要控制在1m的范围之内，需要结合隧道施工体系，显著提升整体的施工质量，避免隧道整体承载能力的下降，保证隧道的通行效率和通行质量。

3 浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降的治理措施

3.1 加强施工前期的沉降预防控制工作

在施工之前，工程项目建设人员需要对施工环境以及施工地质条件进行详尽科学的探测，加大地质勘测的力度，为施工计划的制订提供充足的数据支持，从而使得施工单位能够详细了解工程项目建设区域的土壤岩性、地质情况、地下水的分布情况以及高速公路路基的状态等参数，从而明确施工过程中需要注意的问题以及施工的重点和难点。科学制订控制方法，为后续浅埋铁路隧道施工沉降的防治奠定坚实的基础。在施工前期，工程项目建设人员还需要着重对公路交叉以及隧道交叉的位置进行勘察，勘察的内容主要包括公路路基的稳定性、路面不均匀沉降现象等，为施工过程中沉降监控工作以及施工计划的拟定提供充足的数据参考。然后，工程项目建设人员还需要明确高速公路本身的性质以及车辆的运行对浅埋铁路隧道施工地质环境造成的影响和破坏。

3.2 做好施工地点的地下水处置

结合隧道施工地点的地下水对周围土质所产生的不良影响，需要做好地下水的处理工作。隧道施工环境中的地下水会降低土壤的承载能力，提高工程项目的施工难度。因此，必须要建立足够的支护措施，保证地下水能够顺利流出，减少施工场地的土质含水量，保持施工场地的干燥，避免围岩被地下水浸泡而发生氧化和软化问题，提高围岩的稳固性和安全性。

3.3 做好施工细节的控制

浅埋铁路隧道下穿高速公路工程项目持续时间较长，工程体量较大，涉及的材料、设备、人员较多，所以，在实际施工过程中，难免会受到各种各样因素影响而出现施工质量问题。因此，在施工过程中，必须要加强对施工细节的控制，明确施工过程中可能存在的影响因素，并采取针对性的措施进行解决。在施工细节方面，需要对整体施工进行过程性的控制，注重施工设备以及施工工艺的应用，提升整体施工质量和施工效率。在隧道开挖的过程中，需要结合隧道施工的特点，分析不同的开挖方式的优势以及不足，选择针对性的施工方案以及施工技术。在工程项目建设期间，为了显著提高岩层的稳定性，需要采取循序渐进的方式进行隧道的开挖，保证初期支护的效果，确定浅埋的路线，防止工程施工过程中出现沉降问题。在进行浅埋隧道下穿高速公路施工沉降的过程中，为了保证隧道基础的稳定性和安全性，往往采取短台阶人工开挖的方式，并在开挖过程中做好前期的支护工作，避免在工程施工过程中出现沉降问题。在需要进行爆破时，尽可能压缩爆破规模，采取振动小以及药量小的方式进行爆破，有效减少在爆破过程中对隧道产生的冲击力，保证隧道整体结构的稳定性和安全性。