復(fù)合地層條件下城市軌道交通暗挖工程問題分析與對策?摘要：本文針對復(fù)合地層條件下城市軌道交通暗挖工程中出現(xiàn)的問題進行了深入分析，并提出了相應(yīng)的對策。闡述了復(fù)合地層的特點及其對暗挖工程的影響，詳細剖析了開挖面穩(wěn)定性、地層變形控制、支護結(jié)構(gòu)受力等方面存在的問題，從工程勘察、設(shè)計優(yōu)化、施工技術(shù)及管理等多個角度給出了有效的解決措施，旨在提高復(fù)合地層條件下城市軌道交通暗挖工程的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，為類似工程提供參考和借鑒。

一、引言城市軌道交通暗挖工程在城市建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，能有效緩解城市交通壓力，改善城市居民出行條件。然而，復(fù)合地層條件給暗挖工程帶來了諸多挑戰(zhàn)。復(fù)合地層通常由多種不同性質(zhì)的巖土體組成，其力學(xué)特性差異較大，導(dǎo)致在暗挖施工過程中容易出現(xiàn)開挖面失穩(wěn)、地層過量變形、支護結(jié)構(gòu)破壞等問題，影響工程進度、質(zhì)量和安全。因此，深入分析復(fù)合地層條件下暗挖工程的問題并采取針對性對策具有重要的現(xiàn)實意義。

二、復(fù)合地層特點及其對暗挖工程的影響

（一）復(fù)合地層特點1.巖土性質(zhì)差異大復(fù)合地層中可能包含軟土、硬巖、砂土等多種不同性質(zhì)的巖土體。例如，軟土具有高壓縮性、低強度、高含水量等特點；硬巖則強度高、剛度大、透水性低。這種巖土性質(zhì)的巨大差異使得施工難度增加。2.地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜不同巖土體的分布和組合方式復(fù)雜多樣，可能存在透鏡體、夾層、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，增加了工程勘察和施工的不確定性。

（二）對暗挖工程的影響1.開挖面穩(wěn)定性問題在復(fù)合地層中，由于巖土性質(zhì)不同，開挖面土體的自立性和穩(wěn)定性差異較大。軟土地層容易發(fā)生坍塌，而硬巖地層在爆破或機械開挖時可能產(chǎn)生巖塊掉落，威脅開挖面安全。2.地層變形控制困難不同巖土體的變形特性不同，在開挖和支護過程中，容易引起不均勻變形，導(dǎo)致地表沉降、建筑物傾斜等問題，給周邊環(huán)境帶來不利影響。3.支護結(jié)構(gòu)選型復(fù)雜單一的支護結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)復(fù)合地層的特點，需要綜合考慮巖土性質(zhì)、開挖方式、地下水位等因素，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)形式，增加了支護設(shè)計的難度。

三、復(fù)合地層條件下城市軌道交通暗挖工程存在的問題

（一）開挖面穩(wěn)定性問題1.土體坍塌在軟土地層中，由于土體強度低，開挖后若未及時支護，容易發(fā)生土體坍塌，掩埋施工設(shè)備，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。2.巖爆與巖塊掉落硬巖地層中，在高地應(yīng)力條件下，開挖時可能引發(fā)巖爆，巖塊突然彈出，對施工人員和設(shè)備構(gòu)成威脅。同時，爆破或機械開挖過程中也可能導(dǎo)致較大巖塊掉落，影響開挖面穩(wěn)定。

（二）地層變形控制問題1.地表沉降過大暗挖施工引起的地層損失會導(dǎo)致地表沉降，若沉降量超過允許范圍，會造成周邊建筑物開裂、地下管線破壞等問題。在復(fù)合地層中，由于不同巖土體的變形不協(xié)調(diào)，更容易加劇地表沉降。2.建筑物傾斜當暗挖工程距離建筑物較近時，不均勻的地層變形可能導(dǎo)致建筑物傾斜，影響建筑物的正常使用和結(jié)構(gòu)安全。

（三）支護結(jié)構(gòu)受力問題1.支護結(jié)構(gòu)破壞復(fù)合地層的復(fù)雜性使得支護結(jié)構(gòu)所受荷載難以準確計算，若支護結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理或施工質(zhì)量不佳，可能導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、變形過大甚至破壞，無法有效保護圍巖和控制地層變形。2.支護結(jié)構(gòu)與圍巖不匹配不同性質(zhì)的巖土體需要不同的支護方式和支護參數(shù)，若支護結(jié)構(gòu)與圍巖不匹配，不能充分發(fā)揮支護作用，也會影響工程安全和質(zhì)量。

四、復(fù)合地層條件下城市軌道交通暗挖工程問題的對策

（一）工程勘察與地質(zhì)預(yù)報1.詳細的工程勘察在工程前期，進行詳細的地質(zhì)勘察，準確查明復(fù)合地層的巖土性質(zhì)、分布規(guī)律、地質(zhì)構(gòu)造等情況。采用多種勘察手段，如鉆探、物探、原位測試等，獲取全面的地質(zhì)資料，為工程設(shè)計和施工提供可靠依據(jù)。2.實時地質(zhì)預(yù)報在施工過程中，利用地質(zhì)雷達、超前鉆探等技術(shù)手段，進行實時地質(zhì)預(yù)報，及時掌握前方地層變化情況，提前采取應(yīng)對措施，避免因地質(zhì)突變導(dǎo)致工程事故。

（二）設(shè)計優(yōu)化1.支護結(jié)構(gòu)選型根據(jù)復(fù)合地層特點，綜合考慮工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、開挖方式、周邊環(huán)境等因素，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)形式。如在軟土地層中可采用盾構(gòu)法、淺埋暗挖法并結(jié)合合適的預(yù)支護措施；在硬巖地層中可采用鉆爆法并優(yōu)化爆破參數(shù)，同時選擇與之相適應(yīng)的初期支護和二次襯砌結(jié)構(gòu)。2.支護參數(shù)設(shè)計通過數(shù)值模擬、現(xiàn)場監(jiān)測等手段，對支護結(jié)構(gòu)的受力和變形進行分析，優(yōu)化支護參數(shù)。合理確定錨桿、錨索、噴射混凝土、襯砌等支護結(jié)構(gòu)的尺寸和強度，確保支護結(jié)構(gòu)能夠有效地承受圍巖壓力，控制地層變形。3.結(jié)構(gòu)防水設(shè)計復(fù)合地層中地下水情況復(fù)雜，做好結(jié)構(gòu)防水設(shè)計至關(guān)重要。采用全包防水或半包防水方案，選擇合適的防水材料，如防水卷材、防水涂料等，并加強施工縫、變形縫等部位的防水處理，防止地下水滲漏對結(jié)構(gòu)造成損害。

（三）施工技術(shù)措施1.開挖技術(shù)合理選擇開挖方式：根據(jù)地層性質(zhì)和施工條件，選擇合適的開挖方式。如在軟土地層中采用分部開挖、短進尺、弱爆破等方式，減少對土體的擾動；在硬巖地層中采用光面爆破、預(yù)裂爆破等控制爆破技術(shù)，降低爆破對圍巖的破壞。加強開挖面支護：在開挖后及時對開挖面進行支護，如噴射混凝土封閉開挖面，設(shè)置超前支護措施，如超前錨桿、超前小導(dǎo)管、管棚等，增強開挖面土體的穩(wěn)定性。2.地層加固技術(shù)注漿加固：對于軟土地層或破碎地層，可采用注漿加固技術(shù)，改善土體的物理力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)地層特點選擇合適的注漿材料，如水泥漿、水泥砂漿、化學(xué)漿液等，控制注漿壓力和注漿量，確保注漿效果。凍結(jié)法加固：在含水量高、滲透性強的地層中，可采用凍結(jié)法加固地層。通過人工制冷使地層凍結(jié)，形成具有較高強度和隔水性能的凍結(jié)壁，為暗挖施工創(chuàng)造良好的條件。3.地層變形控制技術(shù)控制開挖步距和速度：合理控制開挖步距，避免一次開挖跨度過大導(dǎo)致地層變形過大。同時，根據(jù)地層變形監(jiān)測結(jié)果，調(diào)整開挖速度，確保地層變形在可控范圍內(nèi)。及時進行襯砌施工：開挖后盡快進行襯砌施工，封閉圍巖，減少地層暴露時間，控制地層變形發(fā)展。襯砌施工應(yīng)保證施工質(zhì)量，提高襯砌的整體性和防水性能。采用地層補償技術(shù)：當?shù)貙幼冃屋^大時，可采用地層補償技術(shù)，如在隧道周邊進行回填注漿、跟蹤注漿等，填充地層空隙，減少地層損失，控制地表沉降。

（四）施工管理措施1.建立完善的監(jiān)測體系地表及周邊環(huán)境監(jiān)測：對地表沉降、建筑物傾斜、地下管線變形等進行實時監(jiān)測，及時掌握施工對周邊環(huán)境的影響。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整施工參數(shù)，采取相應(yīng)的保護措施。洞內(nèi)監(jiān)測：對洞內(nèi)支護結(jié)構(gòu)的變形、受力情況進行監(jiān)測，如錨桿軸力、噴射混凝土應(yīng)力、襯砌變形等，了解支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。2.加強施工過程質(zhì)量控制嚴格控制原材料質(zhì)量：對水泥、鋼材、砂石等原材料進行嚴格檢驗，確保其質(zhì)量符合設(shè)計要求。規(guī)范施工工藝：施工過程中嚴格按照設(shè)計和規(guī)范要求進行操作，確保每一道工序的質(zhì)量。加強對開挖、支護、襯砌等關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制，做好隱蔽工程驗收工作。3.提高施工人員素質(zhì)加強培訓(xùn)教育：對施工人員進行專業(yè)培訓(xùn)，使其熟悉復(fù)合地層暗挖工程的特點、施工技術(shù)和安全要求，提高施工人員的技術(shù)水平和操作能力。強化安全意識：加強安全教育，提高施工人員的安全意識，使其嚴格遵守安全操作規(guī)程，杜絕違規(guī)作業(yè)，確保施工安全。

五、工程實例分析

（一）工程概況某城市軌道交通暗挖區(qū)間穿越復(fù)合地層，包括粉質(zhì)黏土、粉砂、中風(fēng)化砂巖等。區(qū)間隧道采用淺埋暗挖法施工，斷面形式為馬蹄形，襯砌結(jié)構(gòu)為復(fù)合式襯砌。

（二）問題分析1.在粉質(zhì)黏土地層中，開挖后土體出現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象，主要原因是土體強度較低，開挖后未及時支護，且開挖步距較大。2.隧道上方地表出現(xiàn)了一定程度的沉降，主要是由于地層損失和不同巖土體變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的。3.初期支護出現(xiàn)了一些裂縫，經(jīng)分析是由于支護參數(shù)設(shè)計不合理，對圍巖變形估計不足。

（三）對策及效果1.調(diào)整開挖方式，減小開挖步距，在粉質(zhì)黏土地層中采用分部開挖，開挖后及時噴射混凝土封閉開挖面，并設(shè)置超前小導(dǎo)管進行預(yù)支護。2.加強地層變形監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)，如控制開挖速度、及時進行襯砌施工等。同時，采用回填注漿等地層補償技術(shù)，有效控制了地表沉降。3.重新進行支護參數(shù)設(shè)計，通過數(shù)值模擬分析，優(yōu)化了錨桿、噴射混凝土等支護參數(shù)。對已出現(xiàn)裂縫的初期支護部位進行了修復(fù)加固處理，確保了支護結(jié)構(gòu)的安全。經(jīng)過采取上述對策，該暗挖區(qū)間工程順利完成，未出現(xiàn)因復(fù)合地層問題導(dǎo)致的重大工程事故，地表沉降和支護結(jié)構(gòu)變形均控制在允許范圍內(nèi)，保證了工程質(zhì)量和周邊環(huán)境安全。

六、結(jié)論復(fù)合地層條件下城市軌道交通暗挖工程面