城市地鐵盾構施工法與路基沉降的防治技術分析

胡凱

【摘 要】盾構施工法是最為常見的城市地鐵施工方法，能夠有效提升城市地鐵的施工效率以及建設質量，但是盾構施工法的應用往往會對地鐵地基的牢固性和穩定性產生一定的影響，容易造成路基沉降問題，影響地鐵運行的安全性和可靠性。論文主要針對城市地鐵盾構施工法與路基沉降的防治技術進行探究。

【Abstract】The shield construction method is the most common method of urban subway construction， which can effectively improve the construction efficiency and quality of urban subway. However， the application of shield construction method often has a certain impact on the firmness and stability of subway subgrade， which is easy to cause subgrade settlement and affect the safety and reliability of subway operation.This paper mainly discusses the shield construction method of urban subway and the prevention and control technology of subgrade settlement.

【關鍵詞】城市地鐵;盾構施工法;地基沉降

【Keywords】 urban subway; shield construction method; subgrade settlement

【中圖分類號】U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）09-0131-02

1 引言

盾構施工法在最近幾年來普遍應用于松軟含水土層的隧道的修建過程中，在城市地下鐵道的修建中的應用尤為廣泛。但是在盾構法具體施工的過程中，往往會引起隧道上方地表的沉降，造成路基沉降問題，導致各種不穩定因素的發生，帶來較大的安全隱患。因此，加強對城市盾構施工法的探究，明確路基沉降的防治技術是十分必要的。

2 路基沉降的主要原因和規律

根據相關研究表明，在地鐵盾構施工過程中，施工條件和地質特性直接關系著地表沉降量和沉降速率，降水地層原始應力狀態的改變、管片環變形、盾構機擾動以及盾尾空隙充填不足都會引起路基的變形與沉降。首先，在盾構隧道施工過程中，通常需要應用到排水和降水的相關技術，在隧道正常掘進期間也會經常性地進行排水和堵水，這樣會使得地層中原有的水位發生改變，轉變成漏斗狀，曲面的水位會增加含水地層中的應力，產生固結沉降。在原來處于穩定狀態的地層環境中進行隧道開挖時，也會對周圍的土體產生擾動。在盾構掘進作業開始之后開挖面土體的擠壓、松動以及坍塌會改變地層原始應力狀態，破壞土體極限平衡狀態而引起地表的隆起或者下降。

其次，隧道襯砌脫出盾尾之后，在壓力的作用之下會擠壓管片之間的縫隙及防水層，也會使得管片環發生輕微的變形，使管片環更加趨向于橢圓環而引起地表的少量沉降。另外，盾構掘進或者開挖都會不同程度地對周圍的土層產生擠壓和干擾。在盾構掘進的過程中，當遇到彎道或者需要進行垂直糾偏以及水平糾偏時，會使周圍的土體受到擾動擠壓，從而引發地表變形問題，地表變形的大小、程度與隧道的埋深和地層的土質密切相關。此外，還必須要及時充填盾尾的建筑空隙，尤其在不穩定地層施工時必須要注意盾尾建筑空隙的充盈度、壓漿材料的充填量以及自身的性能對地表沉降速度以及地表沉降量造成的影響[1]。

3 城市地鐵盾構法施工所造成的路基沉降的防治技術

3.1 優化掘進參數

工作人員需要結合城市地鐵盾構施工的實際工作特點以及工程項目的建設情況進行參數的科學計算以及合理設置，要求盾構掘進過程中對周圍地面的影響以及地層的影響控制在最小的范圍，具體表現為地層受到的擾動小、強度下降小、超孔隙水壓小、盾尾脫離開之后的實際沉下的幅度小。工作人員必須要將推進中的參數進行合理地分析與設置，主要針對土艙壓力、刀盤油壓、推進速度、壓漿料、壓漿壓力、盾構姿態、盾構坡度以及管片拼裝等環節進行分析研究，合理地設置地面荷載坡度以及轉彎半徑、軸線偏差和盾構姿態以及隧道上覆土地質條件等相關參數，為后續施工活動的順利開展提供有效的數據支持[2]。

3.2 糾偏和襯砌接縫漏水

盾構法施工所造成的路基沉降的根本原因在于開挖面引起的土地損失以及地層的再固結，糾偏是引起地層損失的主要原因，接縫滲漏是造成地層再固結的主要原因。在盾構施工法運用的過程中，需要合理地控制應力和荷載，使盾構機的推進軌跡與設計的主線保持完全一致。由于管片制作誤差、地層的不均勻性以及施工操作的差異，會造成直線推進的隧道產生一定的軸線偏差，需要及時對這些偏差進行糾正，避免隧道軸線與盾構之間形成夾角。工作人員可以通過調整盾構推進各區域的千斤頂油泵壓力或者適當地伸長縮短某一區域千斤頂的行程以改變盾構姿態。選擇合理的壓漿量和注漿位置來最終實現糾偏的目的，工作人員需要注意的是，不能一次過大地進行糾偏，要分布均勻地進行，使得盾構糾偏軸線和順，減少糾偏過程中所造成的路基沉降風險。其次，接縫漏水會造成隧道周圍地層孔隙水的流逝，增加土地的有效應力而引起地層的再壓縮固結問題，從而造成地表的沉降，影響路基的支撐力度和承載力度。所以，在具體的施工過程中，需要有效控制襯砌接縫的抗滲和防水性能，滿足施工項目使用功能的需求，有效控制地面沉降量。可以采取在襯砌接縫處設置氯丁橡膠以及遇水膨脹橡膠復合而成的彈性密封墊的方式進行防水，管片的輔助防水線可以通過嵌縫防水進行設置。

4 結語

綜上所述，盾構施工過程中普遍存在的路基沉降問題嚴重影響地鐵施工的安全性和可靠性，不利于工程項目的順利穩定開展。因此，要加強對盾構施工中地面沉降的分析研究，明確沉降的主要原因并采取針對性的措施進行控制，減少盾構施工地面沉降造成的安全事故及經濟損失，提高施工進度以及施工效率，使得地鐵盾構施工可以順利科學地進行。

【參考文獻】

【1】張海波，殷宗澤，朱俊高.地鐵隧道盾構法施工過程中地層變位的三維有限元模擬[J].巖石力學與工程學報，2017，24（5）：755-760.

【2】劉銀利.黃土地區隧道盾構法施工引起的地表沉降分析[J].地下空間與工程學報，2017，3（7）：1224-1227.