地鐵盾構施工中地面沉降原因分析及應對

劉輝

摘要：在城市化建設過程中，要明確人口快速增長所帶來的交通問題，通過地鐵建設來緩解交通壓力，減少環境污染問題，因此必須要加強地鐵建設質量控制。而應用盾構施工法往往會改變土體原狀，尤其是極易引發地面沉降，影響已有設施的正常使用，甚至會對社會群體的生命安全造成威脅。在此種情況下必須加強地鐵盾構施工中地面沉降研究，只有這樣才能保證地鐵工程建設的有序開展。

關鍵詞：地鐵盾構施工;地面沉降原因;應對措施

一、前言

在地鐵盾構區間施工過程中，隨著盾構區間施工的進行，極易改變原有地層應力平衡狀態，應力被釋放的情況下，地面就會出現變形。就地層條件來看，盾構施工中地面沉降出現的一個重要因素，對此本文主要對地鐵盾構施工中地面沉降原因進行分析，并且提出具體的應對措施。

二、地鐵盾構區間施工沉降的原因分析

1、土層沉降

通常情況下天然土體是三相體系，由礦物顆粒骨架體、孔隙水以及氣體填充骨架體組成，其中飽和土的組成元素為土顆粒和水，土顆粒表現為粘結與非粘結狀態，但都具備荷載傳遞功能，可形成土骨架來進行傳力。土體外荷載由孔隙水和土骨架來承擔，一旦土體發生變形，空隙流體和氣體體積就會減少，則顆粒需要重新排列，骨架體也會出現錯動。

2、巖石層沉降

巖石層自身特點是導致巖石層出現沉降的一個重要因素，在地質演變過程中，巖石出現不同程度的褶皺、裂隙和斷層等，所形成的地質構造差異化。

3、設備和材料使用不恰當

第一，設備因素。在地鐵盾構施工中企業主要依靠各種先進設備來施工，但是由于很多設備極其容易對人體造成危害，不能直接對其進行控制，所以需要通過利用各種先進合理的設備進行操作控制，一旦地鐵盾構施工中設備出現問題就不能保證施工的順利進行，或者導致一些意外事故的發生，促使質量達不到標準規范，嚴重時甚至威脅人們的身體健康和財產安全。第二，材料因素。現階段在很多工程中，由于管理制度存在問題，造成監管人員責任性不強，并且進入施工現場時沒有對材料進行嚴格檢測，就造成材料質量不斷降低，嚴重時甚至影響整個地鐵盾構施工質量。有一些地鐵工程盡管檢測出來的施工材料是合格的，可由于管理制度不夠完善，促使后期存儲和施工沒有嚴格按照相關標準，從而影響最終施工質量，加大施工成本。

三、地鐵盾構施工中地面沉降出現的應對措施

1、優化盾構掘進施工參數

在地鐵盾構施工過程中，為有效處理地面沉降問題，需要不斷優化盾構掘進施工參數，結合整個地鐵工程的實際情況，把握其土質特征、盾構覆土厚度等，明確地下含水情況。同時要與以往地鐵盾構施工經驗相結合，初步制定盾構操作工藝參數，包括土壓推進速度、注漿及二次補注漿壓力的次數和數量、加泥量等，在確定盾構操作工藝參數之后，發揮測繪人員的作用，于盾構沿線地層對永久性觀點進行規范布設，以現代信息技術為支持進行監控，實現監控的全面化和實時化，從而更好的把握地面和各個地層在盾構掘進階段的具體反映，并且以此為依據優化調整盾構掘進技術工藝參數，從而為整個地鐵盾構施工的順利進行提供可靠支持，降低沉降的發生率。

2、保證注漿效果

為確保地鐵盾構施工地面沉降取得一個良好的效果，在實際施工過程中，必須控制好注漿數量，從理論上來說，空隙倍率要控制在1.5-1.8之間，必要情況下通過二次補注漿來達到良好的注漿效果。地鐵盾構施工過程中，基于盾構常規段的實際情況出發，采取同步注漿的方式，加強注漿量控制，從而滿足地面沉降的整體要求。但是如果在實際施工過程中需要穿越建筑物、構筑物或者湖區等，則要采取雙控措施，就是通過注漿壓力控制和注漿量控制的協調配合，來提升漿液的整體飽滿度，以便達到良好的注漿效果。其次，在盾尾施工過程中，需要加強同步注漿質量控制，確保其達到良好的密封狀態，盾尾密封過程中需調整好油脂的實際用量，堅決不可出現漏水或者漏漿的情況。

3、嚴格控制土倉壓力

對于地鐵盾構施工地面沉降的處理，土倉壓力的控制是一重大舉措，就是在實際施工過程中保證推進速度的合理化與穩定性，結合圖紙條件嚴格控制盾構掘進施工，保證施工質量。對于砂卵石層，在盾構施工過程中要控制好掘進施工速度，這與掘進土壓波動幅度大存在一定關系，在這一方面土壓控制存在一定難度。在盾構掘進施工過程中，要掌握好推進的速度，確保螺旋輸送機轉速適宜，并在加泥和泡沫的過程中控制好加入量，通過各個方面的協調配合，科學合理的控制土倉壓力，確保其處于穩定范圍內。其次，要適當調整螺旋輸送機出土量與掘進速度之間關系，這樣就需要利用信息技術準確檢測洞內外各項數據信息，并且以此為依據對土樣進行具體分析，科學判斷圍巖變化，從而有效控制土倉壓力。

4、合理的管片拼裝方式

管片拼裝是地鐵盾構施工地面沉降控制必須重視的一個環節，在施工過程中需要結合施工需求對待拼裝管片加以確定，在拼管片的同時將這一部位的千斤頂收起，等待拼裝完成之后令千斤頂處于頂緊狀態，之后方可對下一管片進行拼裝。應當注意的是：若盾構處于長時間停頓狀態，盾構機自身重量和上部土體壓力經常會對盾構機機頭產生作用，促使下沉或后縮情況的出現，若前方土壓明顯降低，地面沉降就會隨之出現。

5、保證線性準確

曲線段推進盾構機時，盾構環環糾偏的情況下，必須要控制好每次糾偏量，并堅持勤糾。若存在曲線及坡度變化或者軟硬均勻度不足的問題，極易導致盾構機掘進過程中出現偏差，這就需要科學控制盾構機姿態，對蛇形進行規范糾偏修正，從而就能最大限度避免地面損失，而導致地面沉降出現。

6、開展連續施工

在地鐵盾構施工過程中，若盾構長時間停機就無法有效保護土倉壓力，進而出現較大的地面沉降。因此在盾構施工過程中，要保證施工的連續性，盡量避免非正常停機，特殊情況下停機要控制好停機時間，科學選擇停機位置，以便于地面監測，保證施工安全。

四、結束語

綜上所述，通常地鐵工程建設在城市中心地段，四周有大量的建筑物和地下管道，如果發生地面沉降就會極大的影響人們的正常生活，加大工程成本。

參考文獻：

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（作者單位：中國水利水電第八工程局有限公司）