地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降原因分析及應對

蔡瑞昌

中慶建設有限責任公司 吉林長春 130000

近年來，隨著我國城市化進程的加快，全國各大城市都已興建（或在建）城市地鐵交通工程來滿足廣大市民的出行需求。目前，國內(nèi)外地鐵施工中較為常用的方法為盾構(gòu)法施工。所謂盾構(gòu)法是一種利用盾構(gòu)機械在地下暗挖隧道的施工方法?？v觀各國地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展歷程，盾構(gòu)施工過程中引起的地面變形問題不容忽視。因此，我們必須對盾構(gòu)施工過程中地面變形進行監(jiān)測，對產(chǎn)生沉降原因進行及時分析，并提出相應的控制措施。

1 影響地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降的因素

材料因素。目前在許多施工項目中，由于管理制度的問題，導致監(jiān)管人員不負責任，對進入施工現(xiàn)場的材料沒有經(jīng)過嚴格的檢測，導致材料的質(zhì)量嚴重下降，嚴重影響工程整體的施工質(zhì)量。即便對于檢測合格的施工材料，由于管理制度的不完善，導致后期的存儲以及施工未按照嚴格標準，影響項目最終的施工質(zhì)量，還加大了施工成本，加劇了施工中的浪費現(xiàn)象。（2）人的原因。地鐵盾構(gòu)質(zhì)量問題、安全問題出現(xiàn)的主要原因就是人，人員的違規(guī)操作或其它行為直接誘發(fā)安全質(zhì)量問題。人員作為地鐵盾構(gòu)施工的主要組成部分，做好相關(guān)控制工作具有現(xiàn)實意義。（3）設備因素。地鐵施工企業(yè)主要是依靠各種先進設備進行工作。因為很多設備都容易對人體造成傷害，不能直接進行控制，所以要利用各種設備進行操控。如果地鐵施工過程中，設備出現(xiàn)問題，使施工不能順利進行，或發(fā)生一些意外反應，就會導致施工質(zhì)量要求達不到；嚴重者，如機器設備存在安全問題，或者設計不當、或者質(zhì)量不足、材料選擇欠佳，就會造成嚴重的人身財產(chǎn)安全問題。

2 不同施工階段地表沉降特點概述

隨著地鐵盾構(gòu)施工的不斷推進，因其引發(fā)的地表和土體沉降也在不斷發(fā)生著變化，根據(jù)施工進展，與其對應的地表沉降也隨之分為五個發(fā)展階段，即初始沉降、開挖面前方變形、盾構(gòu)通過時、盾尾空隙沉降、后續(xù)沉降。（1）初始沉降階段。當盾構(gòu)機運轉(zhuǎn)挖掘前進時，地下水流原有結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，地下水位發(fā)生下降，從而導致附近一定范圍內(nèi)地面發(fā)生沉降，從開挖路線前方某處發(fā)生沉降，直至挖掘面到達該處，這一過程的沉降稱之為初始沉降階段。（2）開挖面前方變形階段。當挖掘面逐漸接近前進路線上某處時，在距離該點幾米時，會導致該處附近地面發(fā)生沉降和隆起，這一現(xiàn)象從出現(xiàn)直至挖掘面到達該處這一過程稱之為開挖面前方變形階段。導致這一現(xiàn)象的原因是盾構(gòu)機推力不穩(wěn)定，開挖面土層壓力忽高忽低，不斷發(fā)生變化造成的。（3）盾構(gòu)通過時沉降階段。從開挖面到達前進路線某處，直至盾尾到達該處，這一過程中發(fā)生的沉降稱之為盾構(gòu)通過時沉降。導致其發(fā)生的原因是盾構(gòu)機經(jīng)過時對土體造成的劇烈擾動。（4）盾尾空隙沉降階段。當盾構(gòu)機盾尾經(jīng)過前進路線上某處時，由于盾尾間隙內(nèi)的土體突然失去來自盾構(gòu)的支撐作用，或者由于管片壁后沒能按時施工要求進行注漿導致附近土壤應力釋放都會造成沉降發(fā)生。這一階段的沉降稱之為盾尾空隙沉降。（5）后續(xù)固結(jié)沉降階段。盾構(gòu)機經(jīng)過以后，經(jīng)受擾動的土地發(fā)生固結(jié)和蠕變后續(xù)實效變形造成的沉降稱之為后續(xù)固結(jié)沉降。

3 做好地鐵盾構(gòu)施工地表沉降的防范措施

3.1 切實做好注漿作業(yè)

（1）嚴格控制注漿速度。為保障注漿效果，漿液填充速度要盡可能與盾構(gòu)機挖掘速度保持一致，最大限度降低盾尾空隙的產(chǎn)生，從而避免由于盾尾空隙造成的沉降。需要注意的是，如果注漿速度過快，會導致盾尾漏漿現(xiàn)象發(fā)生，也會對施工造成不利影響。具體注漿速度要根據(jù)施工實際情況確定。

（2）準確把握注漿時間。從上面沉降原因分析可以看出，注漿的不及時是導致沉降發(fā)生的重要原因。在盾構(gòu)施工時，必須把握好注漿的時機，一般情況而言，最理想的注漿時機應該是管片脫開盾尾的時間。

3.2 控制盾構(gòu)姿態(tài)，調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)，勻速掘進，控制出渣量

最好的推進施工是盾構(gòu)施工各項參數(shù)最優(yōu)化，這也是盾構(gòu)施工中控制地面沉降、保護環(huán)境的首要條件和治本辦法。要達到這一理想狀態(tài)必須對推進中的參數(shù)即對刀盤油壓、土艙壓力、推進速度、壓漿壓力、壓漿量、盾構(gòu)坡度、盾構(gòu)姿態(tài)及管片拼裝作分析。對隧道上復土地質(zhì)條件、地面荷載設計坡度及轉(zhuǎn)彎半徑、軸線偏差及盾構(gòu)姿態(tài)等選取合理的參量，以指導施工。

3.3 科學設置掘進土壓力參數(shù)

盾構(gòu)施工中需要重點控制的土壓力參數(shù)包括地層土壓力、地下水壓力和預備壓力三個參數(shù)。根據(jù)施工要求不同，壓力參數(shù)的確定方法也不一樣。對于深埋隧道施工，由于不確定因素較多，難以精確計算，可在遵循相關(guān)設計規(guī)范的基礎上，結(jié)合試掘進期間取得的數(shù)據(jù)進行確定。淺埋隧道施工需要計算的土壓力較多，需要按照各自相應的公式計算，然后結(jié)合以往經(jīng)驗進行選擇。

3.4 其它施工原因的防范措施

嚴格審閱施工圖紙并按圖施工，特別圖紙指明需進行道路、地面上建構(gòu)筑物等進行注漿加固等措施時一定要認真執(zhí)行。如地面沉降達到預警值時，要嚴格按照施工組織設計及應急預案進行有序處理，不能繼續(xù)盲目施工。

4 結(jié)語

地鐵盾構(gòu)施工中一旦遇到地面沉降情況，需要及時采取有效應對措施。隨著我國城市現(xiàn)代化建設步伐的逐步加快，地鐵工程建設事業(yè)必將迎來更大的發(fā)展空間。技術(shù)人員要認真分析地下施工對周邊城市環(huán)境的影響，不斷開發(fā)出效果更好、成本更低、更加簡便易行的控制措施，確保地鐵施工的順利進行和城市生活的和諧安寧。