盾構(gòu)施工時地表沉降的控制措施

張昭

（中水電四局武漢軌道交通工程有限公司 湖北省武漢市 430014）

在當(dāng)前地鐵施工中，通過采用盾構(gòu)法可以有效的保證工程的穩(wěn)定性，同時實(shí)現(xiàn)了不間斷的掘進(jìn)作業(yè)。由于盾構(gòu)法適合各類軟土地層和軟巖地層的隧道壓塌，因此在地鐵工程中較為常見。但由于盾構(gòu)機(jī)體積較大，因此極易導(dǎo)致地表沉降問題發(fā)生。因此在盾構(gòu)施工過程中，需要對地表沉降問題嚴(yán)格檢測，合理采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工，嚴(yán)格對地表沉降進(jìn)行控制，確保地鐵工程的質(zhì)量。

1 地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降的原因

1.1 地層損失

在地鐵盾構(gòu)施工過程中，由于實(shí)際開挖土體體積與竣工隧道體積之間存在差值，一旦出現(xiàn)這種差值，則會導(dǎo)致地層損失。這主要是由于在地鐵盾構(gòu)施工過程中，實(shí)際開挖土體后，周圍土體不斷填補(bǔ)而導(dǎo)致土體損失發(fā)生，此起地層移動，從而導(dǎo)致地面沉降。

1.2 土體擾動后重新固結(jié)

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中會對土體造成擠壓，在壓漿作用下周圍地層會產(chǎn)生超孔隙水壓區(qū)，而且隨著施工的推移而消散、還原，這個過程中會對地層帶來較大的影響，容易出現(xiàn)排水固結(jié)，導(dǎo)致變形，從而引發(fā)地面沉降。

2 盾構(gòu)施工地表沉降的控制措施

2.1 掘進(jìn)模式的選擇

在盾構(gòu)施工過程中，由于會地層條件的限制，掘進(jìn)模式會存在較大的差異。通常情況下一臺盾構(gòu)機(jī)可以采用土壓平衡、半敞開式、敞開式三種掘進(jìn)模式，而且每一種施工模式都具有不同的施工參數(shù)。在實(shí)際施工過程中，需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件來選擇適宜的掘進(jìn)模式，以此來對地表沉降問題進(jìn)行有效控制。

2.2 優(yōu)化施工參數(shù)

通過優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)的最佳的推進(jìn)。在實(shí)際施工過程中，需要找到適宜的推進(jìn)方式，確保對土層擾動最小，以此來對地表沉降進(jìn)行有效控制，避免出現(xiàn)地表強(qiáng)度下降及地面突出等問題發(fā)生。在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，通過對土艙壓力、排土量和掘進(jìn)速度、千斤頂頂力及分布、盾構(gòu)坡度等掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確保其彼此聯(lián)系和各自的獨(dú)立性，以此來減少地表沉降問題的發(fā)生。在盾構(gòu)施工過程中，需要科學(xué)合理的選擇盾構(gòu)機(jī)。通常情況下需要多國外引進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，施工時土倉切削下來的土所產(chǎn)生的壓力要與推進(jìn)產(chǎn)生的土壓力和水壓力保持平衡，這樣才能保證地形的穩(wěn)定性，減少地表沉降和地層變形情況的發(fā)生，確保施盾構(gòu)機(jī)的穩(wěn)步推進(jìn)。由于施工進(jìn)需要根據(jù)土壓力來對其他壓力進(jìn)行確定，因此要了解盾構(gòu)刀盤面的壓力值和開挖面土體的壓力，當(dāng)開挖面土體因力度小而向后移動時，則要保證土體單元的垂直應(yīng)力要大于水平應(yīng)力，以此來控制出土速度，避免出土速度過快而導(dǎo)致地面沉降問題發(fā)生。

2.3 盾構(gòu)在曲線上推進(jìn)及盾構(gòu)糾偏

盾構(gòu)在曲線上推進(jìn)時。需要進(jìn)行盾構(gòu)軸線的糾偏，這時候的土體沒有多余的約束力來控制盾構(gòu)的軸線，因此，盾構(gòu)做曲線推進(jìn)時一定要放慢速度，適當(dāng)進(jìn)行糾偏，減少地層損失。盾構(gòu)在推進(jìn)時會切換刀盤方向，注意切換速度，要注意轉(zhuǎn)換的時間間隔，不宜太過頻繁；及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，并盡量優(yōu)化，確保盾構(gòu)機(jī)順利掘進(jìn)，而且需要有相應(yīng)的限制，一旦超過這一限制幅度，就需要進(jìn)行盾構(gòu)糾偏；盾構(gòu)曲線推進(jìn)時，需要使盾構(gòu)當(dāng)前所在位置點(diǎn)與遠(yuǎn)方點(diǎn)的連線同設(shè)計(jì)曲線相切。如果是直線推進(jìn)，就需要選擇目前存在的位置和設(shè)計(jì)線較遠(yuǎn)處作為連接的直線路線，然后再重新進(jìn)行管理；盾構(gòu)法施工最忌諱推行速度過快，或者由于某一部位的速度過快而影響整個地下作業(yè)。油缸的油壓需要高度注意，不可調(diào)節(jié)過快。調(diào)節(jié)各處千斤頂?shù)挠蛪汉屯屏狭Φ淖饔梦恢?，進(jìn)行糾偏?？傊m偏工作關(guān)系到盾構(gòu)施工的質(zhì)量。更關(guān)系到地層是否會變形。

2.4 襯砌接縫防水

當(dāng)?shù)罔F施工過程中，當(dāng)襯砌接縫處存在漏水問題時，則會導(dǎo)致隧道周圍地層孔隙水流失，導(dǎo)致土體有效應(yīng)力增加，從而導(dǎo)致地層再壓縮和固結(jié)，引發(fā)地表沉降。因此需要做好襯砌接縫防水工作。當(dāng)前地鐵施工過程中，襯砌接縫防水主要以管片間的彈性密封墊防水、隧道內(nèi)內(nèi)側(cè)相鄰管片間的嵌縫防水以及必要時向接縫內(nèi)注漿等方法為主。其中彈性密封墊防水最重要也最可靠，是接縫防水的重點(diǎn)。采用多孔型三元乙丙彈性橡膠止水條，在千斤頂推力和螺栓擰緊力的作用下，使得管片間的三元乙丙彈性橡膠止水條的縫隙被壓縮來起防水的作用。

2.5 盾尾同步注漿的影響

由于施工需要，所以盾構(gòu)機(jī)直徑要大于襯砌環(huán)的直徑，這樣就會存在一個“建筑空隙”，如果不能及時填充，就會引起周圍土體的塌落而引起地面沉降，所以要通過同步注漿的方法來減小由盾尾空隙引起的地層損失，從而減小地面沉降。同步注漿是影響地面沉降的主要因素之一，它跟注漿壓力、注漿時機(jī)、注漿量、漿液配比等情況密切相關(guān)。

3 結(jié)束語

由于地鐵施工工程十分復(fù)雜，而且在城市快速發(fā)展過程中地鐵工程項(xiàng)目也不斷增加。在當(dāng)前地鐵工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，盾構(gòu)法作為非常重要的一種施工方法，但是在施工中由于盾構(gòu)刀盤超挖、掘進(jìn)方向的改變、注漿量控制不當(dāng)、盾構(gòu)后退等施工因素問題，以及括注漿材料、土質(zhì)、設(shè)計(jì)軸線和管片變形等非施工因素問題而容易引發(fā)地表沉降問題，所以需要在地鐵隧道盾構(gòu)施工中采用地表沉降的控制技術(shù)，減少地面沉降問題的發(fā)生，確保地鐵隧道盾構(gòu)施工中周邊環(huán)境的安全，保證地鐵施工的安全、順利開展。