隧道施工围护结构安全措施分析

隧道施工围护结构安全措施分析隧道工程作为地下空间开发的核心载体，围护结构是保障开挖作业安全、控制周边环境变形的关键屏障。其安全性能直接关乎施工人员生命、工程本体质量及邻近建（构）筑物、管线的稳定。本文结合工程实践，从风险诱因、防控措施及动态管理维度，系统剖析围护结构安全保障体系的构建逻辑。一、围护结构的功能定位与风险诱因（一）功能定位围护结构承担挡土、止水、抗变形三重核心功能：通过墙体刚度抵抗土压力与水压力，维持开挖面稳定；借助止水帷幕（如地下连续墙、高压旋喷桩）阻断地下水渗流路径；以合理的入土深度和结构形式，控制基坑（隧道工作井）变形，避免对周边桥梁、地铁、建筑群等造成不利影响。常见结构形式包括地下连续墙、钻孔灌注桩排桩、SMW工法桩、咬合桩等，需根据地层条件、工程规模动态选择。（二）风险诱因1.地质水文复杂性软土、岩溶、富水砂层等地层中，土体自立性差、地下水压高，易引发围护结构渗漏、坍塌。如软土地区成槽过程中泥浆护壁失效，会导致槽壁坍塌；岩溶地层中围护桩成孔时遭遇溶洞，易引发漏浆、塌孔。2.设计参数缺陷入土深度不足会削弱抗倾覆能力，墙体刚度（厚度、配筋率）不足则易引发过大水平位移。某地铁车站因围护桩入土深度按经验取值，未考虑承压水层影响，开挖阶段桩体发生整体滑移。3.施工质量失控成槽（孔）环节：地下连续墙成槽垂直度偏差超标，导致接头渗漏；灌注桩成孔缩径、扩孔，降低桩身承载能力。混凝土施工：导管埋深不足引发断桩，水下混凝土离析导致墙体强度不足。接头处理：地下连续墙锁口管拔管过早引发混凝土绕流，咬合桩接头未有效咬合形成渗漏通道。4.周边环境扰动邻近既有建（构）筑物、地下管线时，围护结构施工引发的土体位移（如降水导致的固结沉降、开挖引起的应力释放）易造成管线破裂、建筑开裂。二、安全防控措施体系构建（一）设计阶段：精准适配地质与工况1.地质勘察深化采用“钻探+物探+原位测试”组合手段，探明地层分层、地下水赋存（水位、水压、渗透性）、不良地质（溶洞、断层）分布。针对富水砂层，补充抽水试验确定降水方案可行性；岩溶地区开展超前地质预报，为围护结构设计提供参数支撑。2.结构选型与参数优化软土地区优先选用地下连续墙（刚度大、止水好），入土深度需满足抗隆起、抗管涌验算；砂卵石地层采用咬合桩+高压旋喷桩组合，增强止水效果。计算模型需考虑时空效应（开挖步序、支撑刚度），采用“地层-结构法”模拟围护结构与土体的相互作用，优化配筋率、墙体厚度等参数。（二）施工阶段：过程管控与质量保障1.成槽（孔）质量控制地下连续墙：采用液压抓斗成槽，实时监测垂直度（偏差≤1/300槽深），泥浆比重根据地层调整（砂层1.2~1.3，软土1.1~1.2），槽段接头采用工字钢或十字钢板，避免渗漏。钻孔灌注桩：旋挖钻机成孔时控制泥浆粘度（≥20s），冲击钻施工需配置泥浆循环系统，成孔后用超声波检测仪检测孔径、垂直度。2.混凝土施工精细化水下混凝土浇筑采用导管法，导管埋深控制在2~6m，首批混凝土方量满足导管埋深要求；混凝土坍落度180~220mm，初凝时间≥8h，确保连续浇筑无冷缝。3.周边环境保护措施降水控制：采用“管井降水+回灌”技术，避免降水引起的土体过度固结；邻近管线区域设置袖阀管注浆加固，控制沉降速率≤2mm/d。开挖协同：遵循“分层、分段、对称、限时”原则，开挖至支撑标高后24h内完成支撑安装，减少无支撑暴露时间。（三）监测与预警：动态把控安全状态1.监测体系构建围护结构监测：水平位移（测斜管，精度0.1mm）、沉降（水准仪，精度1mm）、内力（钢筋应力计，量程≥设计内力1.5倍）。周边环境监测：邻近建筑沉降（测点间距≤15m）、地下管线变形（应变片或全站仪）、土体深层水平位移（测斜孔，深度超围护结构底3~5m）。2.预警与响应设定三级预警阈值（警戒值、控制值、极限值），如围护结构水平位移超过设计值的80%时启动黄色预警，加密监测频次并分析诱因；达到100%时启动红色预警，暂停施工并采取加固措施（如增设临时支撑、注浆加固）。三、工程案例：某城际铁路隧道围护结构安全管控实践某城际铁路隧道工作井位于软土地区，邻近既有地铁区间隧道（净距8m）。围护结构采用800mm厚地下连续墙（入土深度28m），施工中通过以下措施保障安全：1.设计优化：结合地质勘察（软土厚度15m，承压水层埋深22m），将地下连续墙入土深度调整为32m，满足抗管涌要求；墙趾进入微风化岩层，增强抗倾覆能力。2.施工管控：成槽阶段采用“两钻一抓”工艺（两侧预钻导孔，中间抓斗成槽），泥浆比重1.25，垂直度偏差≤1/500；混凝土浇筑采用直径300mm导管，埋深3~5m，连续浇筑时长≤6h。3.监测联动：在既有地铁区间隧道布设自动化监测点（间距5m），实时传输沉降、水平位移数据；围护结构水平位移预警值设为30mm，施工中最大位移28mm，通过调整开挖步序（由3m分层改为2m分层）控制变形。最终，工作井开挖期间既有地铁隧道沉降≤5mm，围护结构无渗漏、坍塌事故，验证了安全措施的有效性。四、结论与展望隧道施工围护结构安全需建立“设计精准化、施工精细化、监测动态化、应急前