城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制

城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制

陈波

中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北宜昌 443000

摘要：隧道施工是城市建设过程中经常面临的一个重要问题，隧道施工与普通施工存在很大不同，隧道施工难度较大，施工期间很有可能会诱发地面塌陷。一旦在施工期间出现地面塌陷情况，会对施工产生很大影响，甚至会出现人员安全事故。为防止此类情况出现，在施工期间要采取最为合理的施工方式。因此，本文首先阐述隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制现状要对面塌陷灾变危害，然后阐述了城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制具体内容，最后围绕不良地质体控制措施、地下管道安全控制措施几点，对城市隧道施工诱发的地面塌陷控制进行探讨。

关键词：城市；隧道施工；地面；塌陷；灾变机制

引言:我国幅员辽阔，不同地区的地形地貌存在很大不同，因此，在道路交通建设过程中，存在很多隧道工程项目。通常情况下，需要在山体下落实隧道工程施工，整个施工存在很大风险，随时都会出现安全问题。在隧道施工期间还有可能会引发地质灾害，比如，山体滑坡、坍塌等。此类由发行灾害不仅会对施工产生影响，甚至会对周围建筑物、人民财产安全产生威胁。为使得整个隧道施工安全得以保障，工作人员在施工期间要做好地面塌陷灾变机制分析工作，了解地面塌陷事故的发展规律情况，在此基础上，制定合理解决措施、控制措施，尽量避免在城市隧道施工中出现地面塌陷事故。

1.隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制分析

1.1现状

从当前我国隧道工程项目落实中不难看出，隧道工程项目增多、难度逐渐增加，基于此，在隧道施工过程中，一旦出现操作不当情况，很有可能会出现地表塌陷情况，这一问题出现会影响施工进度与施工安全。在城市道路建过程中，很多路段涉及到隧道开挖施工，在隧道开挖期间需要面临非常复杂的地质环境、水文条件。如果在施工期间出现施工不当或者施工不合理情况，那么很容易引发地面塌陷等一系列灾害事故[1]。比如，在建设背景地铁时，在京广桥地段施工期间，地面发生塌陷情况；苏州城市建设期间，在局部街道中出现塌陷情况。由此可以看出，在城市交通建设事业发展过程中，伴随着很多风险问题。

1.2地面塌陷灾变危害

城市交通建设工作在具体落实期间，隧道施工经常会引发地面塌陷事故，此类问题出现，会影响城市经济的更好发展与城市形象，同时，也会在不同程度上对居民的人身财产安全产生威胁。城市隧道施工诱发的地面塌陷，会带来很多不同危害，比如，在隧道施工期间一旦发生地面塌陷情况，那么会对整体施工进度产生影响，在城市内会出现交通拥堵情况，影响人们的日常出行与工作；隧道施工引发的地面塌陷问题，还有可能会对周围建筑物产生影响，造成建筑物倒塌问题出现。建筑物倒塌还会引发次生灾害，次生灾害的危害无法估量，极易出现交通事故、人员伤亡等事故。由此可以看出，城市隧道施工，很有可能会引发地面坍塌事故，事故问题的出现会引发一系列危害，因此，针对城市隧道施工，相关部门、施工人员要给予更多重视，在施工之前要制定科学合理的施工方案，为各环节施工的落实提供正确引导，提升施工质量的同时，避免安全事故发生。

2.城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制分析

对于城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制具体分析，本文主要从以下几点展开：

①隧道施工期间会直接造成地面塌陷问题。通过普世理论观点能够发现，隧道施工区域内的地岩层通常是具备固结力的松散岩体，在开挖过程中，如果采取的支护措施不合理，或者没有进行科学支护，那么隧道岩体稳定性会受到很大影响，并且出现破损情况。上覆岩层在拥有一定厚度后，隧道塌方在某一程度后，岩体会形成相对平衡压力拱[2]。围岩结构在破损过程中会出现暂停，不会继续出现破损。普世理论的适用性也存在限制，如果在地下洞室深度不大情况下，不应选择压力拱形式。在持续进行隧道作业时，岩体断面不断扩大，岩体产生的压力拱高度也会不断提升（如图1）。由此可见，岩体出现压力拱的高度，能够与隧道开挖的进度保持相同，整个过程处于循环的动态关系。

②不良地质会在不同程度上对隧道施工产生影响。在隧道施工期间经常会面临不良地质情况，不良地质环境是指在地层中出现空洞。为在施工中避开不良地质条件，在工程项目设计初期阶段，要全方位落实勘查工作。在具体施工期间，要评估空洞可能造成的破损等级情况，结合具体评估结果，制定合理的防止塌陷技术措施。

图1 松散岩体压力拱动态变化

3.城市隧道施工诱发的地面塌陷控制措施

3.1不良地质体控制措施

隧道施工期间经常会面临不良地质环境情况，在面对这一问题时，要采用综合性控制措施，比如，在施工前期阶段要安排专门工作人员做好地质情况勘查工作，确保能够对施工现场实际情况有全面了解。在对不良地质环境情况有全面了解基础上，在施工方案中，制定有效的加固方式，为后续施工的落实奠定良好基础[3]。比如，在某城市地铁工程项目施工中，施工单位在正式施工之前，安排专门工作人员落实地质测量工作，在对地质情况有正确了解后，做好工程含水量过大路段特殊加固、土层空洞区域的特殊加固。具体落实以下几点：①在面对岩层较松的路段，底层多为回填层、杂填层，具有埋深较浅特点。基于此，在打孔埋注浆管过程中，可以采用注浆加固技术方式。②在面对含水量较大路段，要对水源有正确认识，通常情况下，水源的来源有两方面，一方面是上层积水，另一方面是地下管道渗漏。其中如果路段的含水量较大，那么就是管道渗漏相对较多区域。在含水量较大路段施工过程中，在具体隧道开挖工作落实过程中，工作人员要准确定位区域内水源的补给情况，针对周围管道可能会对施工产生的影响进行全面分析。如果在施工中，出现雨水排泄管道渗漏、污水排泄管道渗漏情况，工作人员要立即做好管道清理工作，以及防渗泄控制工作。如果自来水管线出现渗漏情况，要在第一时间内进行修补，避免渗漏问题的逐渐恶化。在管道修补防泄工作完成之后，要继续向下做好打孔的工作，打孔要到砂层岩体位置。在这一过程中，要将注浆管道铺筑工作落到实处，将水引入到砂层中，从而排干浅水层当中的积水。岩层在经过工作人员的处理后，地质相对湿软，此时工作人员要进行加固处理，防止出现塌陷情况。③地层空洞问题出现的一个主要原因是，在地下岩层结构在回填期间，存在回填不密实情况，导致地下管道出现严重渗漏情况，也会造成地层空洞。相邻岩体被过度冲刷，也是导致地层空洞的一个重要原因。在施工过程中，针对存在空洞的岩层要及时进行填充，在填充期间可以采用水泥注浆方式。为避免在空洞岩层相邻围岩的浆液量，出现严重扩散现象

[4]。工作人员针对空洞区域外边缘部分注浆导管内，要进行水泥的压注，这样能够实现对注浆量的全面控制，从而明确注浆时间。

3.2地下管道安全控制措施

在地面塌陷控制过程中，要对地下管道安全控制给予更多关注，确保地下管道施工安全，为施工人员创造安全施工环境，确保各环节施工质量。在地下管道安全控制期间，要注意以下几点工作的落实：

1工作人员针对隧道施工场区内的管道分布，要做好全方位把控工作。为确保地下管道安全，在施工工作开展之前，工作人员要分析并了解厂区管道铺设情况、管道使用情况。地下管道的铺设错综复杂，很多管道在长期运行过程中会被忽略。因此，施工单位对于其中的情况没有全面认识，这会对施工产生直接影响，甚至会影响施工进度与施工安全。在面对这一情况时，在条件允许时，要了解施工厂区地下管线情况，做好管线点实地调查工作，以及隐藏管线点物探查工作，为后续施工提供保障。

2针对管线要采取合理的修护措施与加固措施。工作人员要根据管线探查情况，做好施工区域水文地质环境的综合分析工作，与此同时，还要掌握在施工中采取的施工技术方式，了解管线综合性能情况、管道使用寿命等。在对地下管道受力、管道变形程度有正确了解基础上，要对地下管道的受力能力情况做出科学评估，在此基础上，制定改管道变形受损控制方案，在最大程度上保证方案的科学性要合理性，确保在隧道施工期间，实现整个地下管道的安全稳定运行，在运行期间不受其他因素影响。针对没有达到安全标准的管线，施工人员在施工期间，要将支护加固工作落到实处，提升管道的抗变形能力、抗破损能力。如果管道会对隧道施工带产生影响，在施工之前要采取合理的注浆手段做好加固工作。

3采用综合性管道线路监控方式。在地下管道线路监控过程中，可以采取直接测点监控方式，该种方式主要是进行一些仪器设备安装，利用仪器设备对管线的沉降幅度进行科学测量。在仪器设备安装期间要将管道上覆盖的土层挖开，这样才能开展后续施工。也因此整个操作非常麻烦，很有可能会引发安全事故。因此，该种方式通常会将其应用在较为关键的管道动态监控环节中。由此可以看出，直接监测点的设置，实施可能性并不高[5]。为真实反映出地下管线沉降情况，可以采取综合性管线监测方式。在同一点位上，要同时设置间接监测点与直接监测点，这样能够了解同一点位直接、间接监测点之间的关系，结合具体关系，了解管道真实沉降幅度情况。

结束语：

综上所述，在城市隧道施工过程中，诱发的地面塌陷问题会对整个施工进度、施工质量与施工安全产生直接影响。基于此，针对该项施工要给予更多重视，在施工过程中，要做好地下管道安全控制、不良地质体控制工作，确保各环节施工都能够严格按照规定、流程开展。施工人员在这一过程中，对于施工流程、施工注意事项都要有正确认识。工作期间要对以往事故发生规律进行总结、分析，明确其中存在的各类问题，制定针对性解决措施，从而避免安全事故的发生，推动各环节施工工作的顺利落实。

参考文献：

[1]史宏海,王志刚,王伟,刘勇.隧道施工引发的地面塌陷探测研究[J].公路,2022,67(12):406-410.

[2]王正仲,张素磊,陈德刚.基于对应分析模型的地铁隧道施工诱发地面塌陷主成因挖掘[J].青岛理工大学学报,2020,41(05):110-116.

[3]吕延豪,孙雪兵,王金龙.长江一级阶地隧道盾构施工岩溶塌陷防治措施研究[J].人民长江,2020,51(10):133-137.

[4]陆哲昆.浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及控制[J].黑龙江交通科技,2019,42(01):149-150.

[5]李文,陈鼎,罗美莲.隧道施工引起地面坍塌机理及对策[J].建筑技术开发,2018,45(20):84-85.