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摘要：文章以淺埋暗挖施工隧道为例，介绍了该种施工方式诱发变形的原因，根据相关施工经验，提出了相应的控制预防措施，可供同类施工工程参考。
关键词：隧道；浅埋暗挖法；变形；控制措施
Abstract: the article with shallow depth excavation tunnel construction as an example, this paper introduces the construction method of the deformation of the induced reasons, according to relevant construction experience, and put forward the corresponding control precautionary measures for other similar construction projects.
Keywords: tunnel; WaFa shallow depth; Deformation; Control measures
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：
隧道由于受到所处周围环境的限制，对施工要求较高，浅埋暗挖法具有诸多优点。例如经济效益好、适用能力强和扰动环境小等，因此越来越被广泛的应用于隧道施工中。虽然有许多优点，但隧道采用暗挖法施工也将必然地对周围土体产生或大或小扰动，从而引起土体移动变形，最后导致一系列病害，例如会使地表结构物倾斜、开裂甚至坍塌，道路路面发生破损、既有隧道或地下管线断裂、破损等环境岩土问题。因此针对隧道施工引起的施工变形问题，需仔细分析其产生的原因，根据相关研究理论与施工经验制定可靠的控制预防措施。
1、浅埋暗挖法施工过程中土体变形规律
根据浅埋暗挖隧道施工流程以及隧道施工引起的土体扰动机理可以得到，对于暗挖法隧道来说，可以总结出在施工过程中的土体变形规律可大致分为三个阶段：
1.1、土体开挖和初期支护
土体开挖，作初期支护是第一阶段的主要内容。在此阶段内，隧道本身处在一种临空的状态下。特别是在土体开挖后和初期支护强度达到要求前的这段时间内，临空状态尤为明显。我们可以假定土体在此阶段的移动是向内均匀收敛的。而且此阶段会产生土体损失，这是因为在开挖时，土体会释放积攒的应力，此时隧道所承受的支撑力较小，处在其周围一定范围内的土体会移动引起地层整体变形。
1.2、初期支护后和二次衬砌前
初期支护以后至二次衬砌强度满足要求前的期间是第二阶段。在此阶段，初期支护会逐渐由圆形变为椭圆形，这是由于在初期支护强度较低的情况下，其又受到周围土压力和水压力的作用，会在水平方向上推挤周围土体和在竖直方向上产生变形。此阶段也会引起土体损失，这主要是因为断面收缩变形。但这种横向和竖向的变形会引起断面面积的减小，也会引起土体损失，只是这种土体损失通常情况下要远小于由于断面收缩变形引起的，而且和断面收缩变形相比一般要滞后，所以可忽略不计。
1.3、二次衬砌后
当二次衬砌的强度满足要求以后的期间是第三阶段。在此阶段二次衬砌同样也会由圆形变为椭圆形，究其原因，也是由于其周围的土压力和水压力的作用，此时土体变形基本上处于稳定状态。此阶段引起的土体损失较小，所以整个施工过程中的土体变形主要由前两阶段引起，其原因有两方面：一是二次衬砌强度要远高于初期支护，因此其由圆形变为椭圆形的变化程度较小；二是由于第一阶段土体应力的释放，到此阶段时，作用在其四周的土压力和水压力已有很大程度的减小。
2、施工引起的土体变形模式
地表沉降根据地层条件和沉降过程的特点，可分为拱式沉降和整体沉降两种主要形式。
2.1、拱式沉降
拱式沉降易发生在砂性土地层中。对于松散地层特别是富含砂性土的地层，当开挖隧道后，会在其上方形成冒落拱或松动拱，而后随着开挖面不断加大，冒落拱或松动拱继续发展，直至形成相对稳定的拱结构。但拱结构可能会由于施工过程中的多种原因遭到破坏，当拱结构一直发展到与地表连通时就会造成地表的小范围塌陷。这种破坏通常具有隐蔽性和突发性。
2.2、整体沉降
整体沉降易发生在粘性土地层中。对于具有一定强度且呈层状结构的地层，随着隧道断面的不断开挖，上覆地层依次发生运动和变形。各地层的运动和变形在时间和空间上均具有一定的差异性，而且会有明显的成组运动特性，这是由于地层的强度、分层的厚度以及完整性的不同。所以可以将理论分析和监测结果相结合对此类沉降的发展趋势进行预测。
隧道在施工过程中，在其影响范围内通常会遇到桥的桩基、深埋在地下的管线以及建筑物的基础等地下建造物，在地层变形和传递过程中不可避免的会与这些地下建造物产生相互作用。地层的变形传递给结构物后，势必会引起结构物的内力发生变化，当其内力超过极限强度时就会引起结构物的失稳或者破坏。
3、对土体变形的控制预防措施
浅埋暗挖施工工法沿用了新奥法的基本原理，它的特色是建立了信息化量测反馈设计和施工的新理念；支护采用先柔后刚的复合式衬砌结构，初期支护承担全部荷载作用，二次模筑衬砌仅作为保持美观和安全储备的作用；特殊荷载由初期支护和二次衬砌共同承担。针对土体变形问题，在具体施工中可采取如下措施控制预防。
3.1、“十八字”原则
在施工实践中，我国总结了一套浅埋暗挖法的工艺技术要求:“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。这“十八字”原则充分体现了浅理暗挖隧道施工的精髓, 不同地质的实际情况应据此进行灵活调整应用。
利用小导管超前注浆,超前预注浆加固围岩,使小导管与围岩形成一个整体,超前构成一个能承受相当围岩压力的管棚结构。注浆效果应得到保证,必要时可采用小导管注浆和深孔注浆联合进行。对于注浆量、顺序、材料及配合比等都要结合实际情况严格控制。
3.2、选择合理衬砌支护形式
对于软弱破碎岩层和松散不稳定、上覆土厚度较薄的土层采用浅埋暗挖法施工时，除在开挖施工前预支护和预加固地层外，开挖后还应及时施工隧道初期支护并保证该支护结构能提供足够抗力，这对开挖后隧道的稳定性、地表的移动及变形，都起到决定性的作用。浅埋暗挖法一般采用先柔后刚的复合式衬砌形式，在设计支护结构时有下面三种情况：初期支护承担全部基本设计荷载，二次衬砌仅起到保持美观的作用；全部设计荷载由初期支护与二次衬砌共同承担；初期支护只是施工期间的临时支护，而将二次支护作为主要承载结构。在具体工程施工设计时应将支护方式及支护措施、结构设计、施工方法及辅助施工方法等进行综合考虑，并经试验段量测数据进行验证。
3.3、及时监控量测
及时监控量测，数据结果要反馈到设计施工中，以便更好的采取修订处理措施。在地下工程浅埋暗挖法施工中，监控量测是检验设计参数地面稳定性，评价施工方法的主要依据，它已作为工序要求编入工程预算和施工组织设计中。目前地下工程施工，尤其是浅埋地下工程，除了在施工前的预设计阶段必须进行地质勘测和试验外，还应在施工全过程中进行监控量测，即用人工观察和各种仪器测试围岩、地面的变化，支护的外观和力学变化，并将实测资料和数据加工处理成为可靠信息，及时反馈到设计和施工中去，以评估围岩的稳定程度和支护结构的可靠度，以便调整施工方法和支护参数。
3.4、富水地层的结构防水
实际施工实践表明，地下工程浅埋暗挖法施工的结构防水问题，应根据其施工环境和条件采取以下改进措施：①加强初期支护的防水能力。倡导喷射防水混凝土，通过改善喷射混凝土配比、添加外加剂和改进喷射工艺等措施，提高初期喷射混凝土的防水能力；也可在围岩间与初期支护间进行填充注浆，把地下水阻挡于初期支护之外。②在初期支护表面布设一定数量的引水盲管，将少量初期支护渗漏水引排出去。防水板铺设到墙角（仰拱不铺设防水层），配合二次衬砌防水混凝土防水。对于进入初期支护结构和二次衬砌之间的渗漏水，应按照以排为主的原则处理。
4、结语
浅埋暗挖隧道一般都处于松散、软弱土层中，处在这些土层中的软粘土往往都具有流变性。因此，应根据其施工的地质条件，分析其土地变形沉降的机理，采取合理经济的控制防护措施将土体变形沉降量控制在规范限值范围之内，有效保证隧道浅埋暗挖施工的安全进行。
参考文献：
[1] 潘恒. 浅谈隧道施工中控制变形的工程措施[J].科技信息，2011（7）.
[2] 周德培，朱本珍.土质隧道施工变形分析及控制措施[J].广东公路交通，1998（81）.
关键词：隧道；浅埋暗挖法；变形；控制措施
Abstract: the article with shallow depth excavation tunnel construction as an example, this paper introduces the construction method of the deformation of the induced reasons, according to relevant construction experience, and put forward the corresponding control precautionary measures for other similar construction projects.
Keywords: tunnel; WaFa shallow depth; Deformation; Control measures
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：
隧道由于受到所处周围环境的限制，对施工要求较高，浅埋暗挖法具有诸多优点。例如经济效益好、适用能力强和扰动环境小等，因此越来越被广泛的应用于隧道施工中。虽然有许多优点，但隧道采用暗挖法施工也将必然地对周围土体产生或大或小扰动，从而引起土体移动变形，最后导致一系列病害，例如会使地表结构物倾斜、开裂甚至坍塌，道路路面发生破损、既有隧道或地下管线断裂、破损等环境岩土问题。因此针对隧道施工引起的施工变形问题，需仔细分析其产生的原因，根据相关研究理论与施工经验制定可靠的控制预防措施。
1、浅埋暗挖法施工过程中土体变形规律
根据浅埋暗挖隧道施工流程以及隧道施工引起的土体扰动机理可以得到，对于暗挖法隧道来说，可以总结出在施工过程中的土体变形规律可大致分为三个阶段：
1.1、土体开挖和初期支护
土体开挖，作初期支护是第一阶段的主要内容。在此阶段内，隧道本身处在一种临空的状态下。特别是在土体开挖后和初期支护强度达到要求前的这段时间内，临空状态尤为明显。我们可以假定土体在此阶段的移动是向内均匀收敛的。而且此阶段会产生土体损失，这是因为在开挖时，土体会释放积攒的应力，此时隧道所承受的支撑力较小，处在其周围一定范围内的土体会移动引起地层整体变形。
1.2、初期支护后和二次衬砌前
初期支护以后至二次衬砌强度满足要求前的期间是第二阶段。在此阶段，初期支护会逐渐由圆形变为椭圆形，这是由于在初期支护强度较低的情况下，其又受到周围土压力和水压力的作用，会在水平方向上推挤周围土体和在竖直方向上产生变形。此阶段也会引起土体损失，这主要是因为断面收缩变形。但这种横向和竖向的变形会引起断面面积的减小，也会引起土体损失，只是这种土体损失通常情况下要远小于由于断面收缩变形引起的，而且和断面收缩变形相比一般要滞后，所以可忽略不计。
1.3、二次衬砌后
当二次衬砌的强度满足要求以后的期间是第三阶段。在此阶段二次衬砌同样也会由圆形变为椭圆形，究其原因，也是由于其周围的土压力和水压力的作用，此时土体变形基本上处于稳定状态。此阶段引起的土体损失较小，所以整个施工过程中的土体变形主要由前两阶段引起，其原因有两方面：一是二次衬砌强度要远高于初期支护，因此其由圆形变为椭圆形的变化程度较小；二是由于第一阶段土体应力的释放，到此阶段时，作用在其四周的土压力和水压力已有很大程度的减小。
2、施工引起的土体变形模式
地表沉降根据地层条件和沉降过程的特点，可分为拱式沉降和整体沉降两种主要形式。
2.1、拱式沉降
拱式沉降易发生在砂性土地层中。对于松散地层特别是富含砂性土的地层，当开挖隧道后，会在其上方形成冒落拱或松动拱，而后随着开挖面不断加大，冒落拱或松动拱继续发展，直至形成相对稳定的拱结构。但拱结构可能会由于施工过程中的多种原因遭到破坏，当拱结构一直发展到与地表连通时就会造成地表的小范围塌陷。这种破坏通常具有隐蔽性和突发性。
2.2、整体沉降
整体沉降易发生在粘性土地层中。对于具有一定强度且呈层状结构的地层，随着隧道断面的不断开挖，上覆地层依次发生运动和变形。各地层的运动和变形在时间和空间上均具有一定的差异性，而且会有明显的成组运动特性，这是由于地层的强度、分层的厚度以及完整性的不同。所以可以将理论分析和监测结果相结合对此类沉降的发展趋势进行预测。
隧道在施工过程中，在其影响范围内通常会遇到桥的桩基、深埋在地下的管线以及建筑物的基础等地下建造物，在地层变形和传递过程中不可避免的会与这些地下建造物产生相互作用。地层的变形传递给结构物后，势必会引起结构物的内力发生变化，当其内力超过极限强度时就会引起结构物的失稳或者破坏。
3、对土体变形的控制预防措施
浅埋暗挖施工工法沿用了新奥法的基本原理，它的特色是建立了信息化量测反馈设计和施工的新理念；支护采用先柔后刚的复合式衬砌结构，初期支护承担全部荷载作用，二次模筑衬砌仅作为保持美观和安全储备的作用；特殊荷载由初期支护和二次衬砌共同承担。针对土体变形问题，在具体施工中可采取如下措施控制预防。
3.1、“十八字”原则
在施工实践中，我国总结了一套浅埋暗挖法的工艺技术要求:“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。这“十八字”原则充分体现了浅理暗挖隧道施工的精髓, 不同地质的实际情况应据此进行灵活调整应用。
利用小导管超前注浆,超前预注浆加固围岩,使小导管与围岩形成一个整体,超前构成一个能承受相当围岩压力的管棚结构。注浆效果应得到保证,必要时可采用小导管注浆和深孔注浆联合进行。对于注浆量、顺序、材料及配合比等都要结合实际情况严格控制。
3.2、选择合理衬砌支护形式
对于软弱破碎岩层和松散不稳定、上覆土厚度较薄的土层采用浅埋暗挖法施工时，除在开挖施工前预支护和预加固地层外，开挖后还应及时施工隧道初期支护并保证该支护结构能提供足够抗力，这对开挖后隧道的稳定性、地表的移动及变形，都起到决定性的作用。浅埋暗挖法一般采用先柔后刚的复合式衬砌形式，在设计支护结构时有下面三种情况：初期支护承担全部基本设计荷载，二次衬砌仅起到保持美观的作用；全部设计荷载由初期支护与二次衬砌共同承担；初期支护只是施工期间的临时支护，而将二次支护作为主要承载结构。在具体工程施工设计时应将支护方式及支护措施、结构设计、施工方法及辅助施工方法等进行综合考虑，并经试验段量测数据进行验证。
3.3、及时监控量测
及时监控量测，数据结果要反馈到设计施工中，以便更好的采取修订处理措施。在地下工程浅埋暗挖法施工中，监控量测是检验设计参数地面稳定性，评价施工方法的主要依据，它已作为工序要求编入工程预算和施工组织设计中。目前地下工程施工，尤其是浅埋地下工程，除了在施工前的预设计阶段必须进行地质勘测和试验外，还应在施工全过程中进行监控量测，即用人工观察和各种仪器测试围岩、地面的变化，支护的外观和力学变化，并将实测资料和数据加工处理成为可靠信息，及时反馈到设计和施工中去，以评估围岩的稳定程度和支护结构的可靠度，以便调整施工方法和支护参数。
3.4、富水地层的结构防水
实际施工实践表明，地下工程浅埋暗挖法施工的结构防水问题，应根据其施工环境和条件采取以下改进措施：①加强初期支护的防水能力。倡导喷射防水混凝土，通过改善喷射混凝土配比、添加外加剂和改进喷射工艺等措施，提高初期喷射混凝土的防水能力；也可在围岩间与初期支护间进行填充注浆，把地下水阻挡于初期支护之外。②在初期支护表面布设一定数量的引水盲管，将少量初期支护渗漏水引排出去。防水板铺设到墙角（仰拱不铺设防水层），配合二次衬砌防水混凝土防水。对于进入初期支护结构和二次衬砌之间的渗漏水，应按照以排为主的原则处理。
4、结语
浅埋暗挖隧道一般都处于松散、软弱土层中，处在这些土层中的软粘土往往都具有流变性。因此，应根据其施工的地质条件，分析其土地变形沉降的机理，采取合理经济的控制防护措施将土体变形沉降量控制在规范限值范围之内，有效保证隧道浅埋暗挖施工的安全进行。
参考文献：
[1] 潘恒. 浅谈隧道施工中控制变形的工程措施[J].科技信息，2011（7）.
[2] 周德培，朱本珍.土质隧道施工变形分析及控制措施[J].广东公路交通，1998（81）.