基于盾構法隧道施工的地面沉降控制措施研究

朱凱

摘要：文章以某市地鐵工程的盾構隧道施工為例，分析盾構隧道施工中引發地面沉降的機理，從始發階段和接收階段提出防范地面沉降問題的有效控制措施，以供參考。

關鍵詞：盾構法;隧道施工;地面沉降控制

1引言

近年來隨著我國經濟社會的快速發展，我國的各項基礎設施建設在如火如荼的開展，鐵路、工程工程建設和通車里程的大幅度增加以及覆蓋范圍的持續擴大，同時在城市建設中也加大了對地鐵工程的建設力度。在上述工程建設中，隧道施工比較常見，且常用的先進方法為盾構法。但是在盾構法隧道施工中，容易由于底層損失而導致地面沉降問題，從而會引發安全事故。這就需要針對具體工程并解決盾構法施工中的土體擾動原理法，分析對盾構施工中地面沉降問題進行有效控制的技術措施。

2工程概況

以某市的地鐵工程中的盾構區間為例，盾構區間與建筑物的距離比較近，而且此區間隧道上方還存在雨水管以及中壓天然氣管道、移動通信信號塔和快速高架橋等市政管線。且此區間穿越地層經過勘測之后為為3-5 細砂、3-6 中砂、3-8 礫砂、3-9圓礫層等，盾構始發約有1/2 斷面處于圓礫層。還要建設地下一層車站，此車站的地面覆土比較淺，具有較差的地質條件，容易在端頭井出現滲透問題時造成既有線癱瘓問題。

3由盾構法隧道施工而導致地面沉降的機理

3.1盾構隧道地面沉降規律

在應用盾構法開展隧道施工時，由于盾構機掘進會引發區域性地面標高沉降的規律就是地面沉降規律。在盾構機推進過程中會產生推進壓力波動，這就會引發盾體前的地表變形現象，在從開挖地面觀測點到開挖面觀測點正下方的顯著隆起現象，此時的開挖面土體還保持處于平衡的土壓力。而如果在盾體向前掘進過程中出現剪切滑動面，盾尾在經過測點時也會引發地表沉降，加之掘進過程中刀盤會擾動土體，而且盾體的外徑要大于管片外徑，這就會釋放土層應力而造成地表變形現象，從盾構切口位置觀測點到盾尾離開測點之間出現地表沉降的問題。此外，在盾尾脫除7d之后還會出現后期沉降，這主要受到地層沉降時間效應的影響。具體地說，在盾構隧道施工中，刀盤切口沉降和盾尾脫出之后都會具有較大的沉降量，而且土倉土壓力控制刀盤切口沉降變形，在出現盾尾脫出之后而引發沉降問題，則需要通過盾尾間隙調整以及同步注漿的方式進行處理。

3.2地面沉降的影響因素

正是由于盾構隧道施工中盾構機開挖作業時會出現開挖面的應力釋放現象，這就會導致地層出現彈性變形現象。此外，在隧道施工中如果出現支護結構背后孔隙閉合或者在開挖時周圍土體受到干擾時會涌入土倉中，這都會引發地面沉降問題。上述盾構隧道施工中的地面沉降，主要由開挖沉降和固結沉降兩種地面沉降類型，尤其是在盾構施工中會造成地層損失，還會出現土體再固結的問題，這都會引發地面沉降問題。而分析對此問題產生影響的因素，其主要因素是接近隧道拱頂的土層特性因素，其會對地表沉降的槽寬度產生影響。

4盾構施工地面沉降的控制

4.1始發階段的控制

在盾構隧道施工中的盾構機進出洞階段是容易出現地面沉降的階段，容器在比較復雜的地質條件下容易出現地下水淹沒隧道和地面坍塌等事故。因此，在此階段中，應重點控制端頭井地基加固質量以及在此接收端開展降水操作，確保此階段的安全箱。在上述加固作業中，做好對水泥用量的控制，還要在進出洞之前開展取芯等檢驗工作，保證加固之后的土體強度達標，深度也需要滿足將旋噴樁穿透的要求。

為了避免在盾構推進中穿越多條市政管線時出現沉降問題或者管線接頭斷裂問題，需要做好施工前的管線檢查以及試驗段的推進參數試驗和確定工作，還要在容易出現沉降問題的位置設置深層觀測點，在掘進作業中同步開展注漿作業并跟蹤注漿作業，及時調整施工參數來保證施工效果。

4.2正常階段的控制

在盾構管片運至現場之后做好管片防水面的清潔工作，在拼裝時做好對襯砌環面平整度的控制，確保縱環向間隙達標，而且每環的盾尾清潔度達標，控制好管片聚氨酯止水條以及遇水膨脹止水條的粘貼質量。在完成拼裝作業之后，調整千斤頂的頂力，控制好管片螺栓復緊情況，保證環面平整度和相鄰環高差、相鄰塊管片錯臺在4mm以下。

為了減少施工后的變形情況，需要采用設計性能達到泵送要求的漿液開展注漿作業，保證注漿強度達標，有效保證隧道的穩定性。在盾構機掘進作業中開展同步注漿作業時，需要由專人開展管理工作并做好對注漿點位置的記錄。將平板車設置在盾構機最后一節車架后，確保管片在盾構機臺車區域可以順利開展間隙二次注漿。在盾構接收前50環需要做好對出土量、總推力等參數的調節和控制，保證其符合開挖面位置的土體上浮量和穿過之后土體沉降量要求。在接收階段需要降低盾構機的推進速率來減少對低層的擾動影響，通常控制在15mm/min左右。在接收井前200m，重點調整盾構機姿態倆保證其勻速前進。并檢查每環管片的超前量，以及管片和盾構機孔隙、區域油壓變化等。在加固區需要開展壁厚二次注漿作業，通過襯砌管片注漿孔將漿液送入土層中，還要結合探測孔情況對注漿進行調整，避免盾構接收后缺乏推力而引發管片向前或向下位移時的管片錯臺問題。

5結語

在對盾構隧道施工時引發地表沉降的規律進行介紹之后，得知在盾構始發和接收階段容易出現地表沉降問題，這就需要針對具體隧道工程的特點和現場施工情況，重點做好這兩個階段的地表沉降預防和控制工作，做好接收段端頭地基加固以及掘進中土壓、注漿量等參數控制，加強對施工中的監測和調整工作，最大化降低出現地表沉降的概率。

參考文獻：

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