盾構施工對軟土地層地表沉降分析及控制措施

房海勃

【摘 要】近些年，我國地鐵建設規模飛速增長，常用的地鐵修建方法主要是明挖法、淺埋暗挖法和盾構法，與其前二種方法相比，盾構法由于其機械化程度高、土層適用廣、施工進度快、施工安全、不影響地面交通與設施且其施工不受天氣影響等優勢而被廣泛使用，但盾構施工卻有地下工程、周邊環境復雜、自身風險大的特點，施工中易出現地面沉降和變形的事故，因此，通過分析盾構施工中引起軟土土層擾動及地表沉降機理、地表沉降的規律原因， 提出控制地表沉降的措施和保護周圍環境的處理方法。

【關鍵詞】地鐵修建方法；盾構施工；軟土地層；地表沉降；控制措施

【中圖分類號】U455.4

【文獻標志碼】A

【Abstract】Rapid growth in recent years， the scale of the subway construction in China， the commonly used method of subway construction is mainly excavation method， shallow tunnel excavation method and shield tunneling method， compared with the former two methods， shield method applied widely due to its high degree of mechanization， soil， fast construction progress and construction safety， does not affect the ground traffic and facilities and its construction is not affected by the weather and other advantages and is widely used， but have underground engineering of shield construction， the characteristics of the complex peripheral environment and their own risk， construction accident of ground subsidence and deformation， which were liable to occur as a result， through the analysis of shield construction in soft soil and soil disturbance caused by the surface subsidence mechanism， the rule of surface subsidence reasons， proposes measures to control the surface subsidence and protect the surrounding environment.

【Key words】Method of subway construction，Shield construction，Soft soil layer，Surface subsidence，Control measures

【CLC number】U455.4

【Document code】A

盾構法在城市地鐵施工中，引起的地層變形不可避免 ，其主要表現施工過程地層發生位移，即地層損失、地層原始應力狀態的改變、土體的固結及土體的蠕變效應、襯砌結構的變形等。隧道開挖造成地層原始應力狀態的改變，從而引起地層位移，因建筑物空隙以及超、欠挖或其他土層流失；盾構的推進，引起的土體孔隙水壓力變化，或因降水引起地下水位下降，引起土體的股結沉降；管片結構變形及土體的次固結和流變。這些都會嚴重影響地面交通和隧道安全，縮短隧道的使用壽命，因此盾構施工所引起地表沉降的危害是相當嚴重的。

1. 地表沉降的原因分析

國內外實踐表明，盾構法施工都會擾動地層而引起地表沉降，導致地表沉降的原因很多，主要有以下幾個原因。

1.1 地層原始應力的變化。

當采用敞胸式盾構，在盾構掘進時，開挖面應力處于釋放狀態，開挖面土體受到水平支護應力小于原始側向應力，則開挖面上方土體失去平衡向盾構內側移動，引起盾構上方地表的沉降。盾構推進時，如作用于土體正面推應力大于原始側向應力，則正面土體受到盾構擠壓作用，使其向上、向前滑動，造成欠挖引起盾構前方土體隆起。對于閉胸式擠壓盾構，由于出土過多或過少，或工作面上土壓力或泥漿壓力不穩定時，都會對工作面土體造成松弛或擠壓，，使工作面土體原始應力狀態發生改變而導致地表下沉或隆起。此外，盾構為修正蛇行和曲線上推進而進行超挖，也會使周圍土體松弛范圍擴大從而助長了地表下沉。有時，由于盾構千斤頂漏油回縮可能引起盾構后退，開挖面土體失去支撐造成土體塌落或松動，也會引起地表沉降。

1.2 地下水位的變化。

盾構隧道施工中往往要采用降低地下水位的措施。由于降水會產生固結沉降，采用井點降水引起的地表沉降將涉及井點降水的漏斗曲面范圍，其沉降量和沉降時間與土的孔隙比及滲透系數有關，在滲透系數較小的黏性土中，固結時間較長，因而沉降較慢。

1.3 盾尾空隙充填壓漿不足。

盾尾后面隧道外圍建筑空隙必須及時充填壓漿，充填壓漿不及時，或壓漿量不足，壓漿壓力不適當時，，會使盾尾后周土體失去原始三維平衡狀態，而向盾尾空隙中滑動，造成地層損失特別是對含水不穩定地層，盾尾空隙充填壓漿不足造成的地層損失很容易導致地表沉降。

1.4 襯砌變形。