胡凱
(中咨工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,北京100044)
盾構(gòu)施工法在最近幾年來普遍應(yīng)用于松軟含水土層的隧道的修建過程中,在城市地下鐵道的修建中的應(yīng)用尤為廣泛。但是在盾構(gòu)法具體施工的過程中,往往會(huì)引起隧道上方地表的沉降,造成路基沉降問題,導(dǎo)致各種不穩(wěn)定因素的發(fā)生,帶來較大的安全隱患。因此,加強(qiáng)對(duì)城市盾構(gòu)施工法的探究,明確路基沉降的防治技術(shù)是十分必要的。
根據(jù)相關(guān)研究表明,在地鐵盾構(gòu)施工過程中,施工條件和地質(zhì)特性直接關(guān)系著地表沉降量和沉降速率,降水地層原始應(yīng)力狀態(tài)的改變、管片環(huán)變形、盾構(gòu)機(jī)擾動(dòng)以及盾尾空隙充填不足都會(huì)引起路基的變形與沉降。首先,在盾構(gòu)隧道施工過程中,通常需要應(yīng)用到排水和降水的相關(guān)技術(shù),在隧道正常掘進(jìn)期間也會(huì)經(jīng)常性地進(jìn)行排水和堵水,這樣會(huì)使得地層中原有的水位發(fā)生改變,轉(zhuǎn)變成漏斗狀,曲面的水位會(huì)增加含水地層中的應(yīng)力,產(chǎn)生固結(jié)沉降。在原來處于穩(wěn)定狀態(tài)的地層環(huán)境中進(jìn)行隧道開挖時(shí),也會(huì)對(duì)周圍的土體產(chǎn)生擾動(dòng)。在盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)開始之后開挖面土體的擠壓、松動(dòng)以及坍塌會(huì)改變地層原始應(yīng)力狀態(tài),破壞土體極限平衡狀態(tài)而引起地表的隆起或者下降。
其次,隧道襯砌脫出盾尾之后,在壓力的作用之下會(huì)擠壓管片之間的縫隙及防水層,也會(huì)使得管片環(huán)發(fā)生輕微的變形,使管片環(huán)更加趨向于橢圓環(huán)而引起地表的少量沉降。另外,盾構(gòu)掘進(jìn)或者開挖都會(huì)不同程度地對(duì)周圍的土層產(chǎn)生擠壓和干擾。在盾構(gòu)掘進(jìn)的過程中,當(dāng)遇到彎道或者需要進(jìn)行垂直糾偏以及水平糾偏時(shí),會(huì)使周圍的土體受到擾動(dòng)擠壓,從而引發(fā)地表變形問題,地表變形的大小、程度與隧道的埋深和地層的土質(zhì)密切相關(guān)。此外,還必須要及時(shí)充填盾尾的建筑空隙,尤其在不穩(wěn)定地層施工時(shí)必須要注意盾尾建筑空隙的充盈度、壓漿材料的充填量以及自身的性能對(duì)地表沉降速度以及地表沉降量造成的影響[1]。
工作人員需要結(jié)合城市地鐵盾構(gòu)施工的實(shí)際工作特點(diǎn)以及工程項(xiàng)目的建設(shè)情況進(jìn)行參數(shù)的科學(xué)計(jì)算以及合理設(shè)置,要求盾構(gòu)掘進(jìn)過程中對(duì)周圍地面的影響以及地層的影響控制在最小的范圍,具體表現(xiàn)為地層受到的擾動(dòng)小、強(qiáng)度下降小、超孔隙水壓小、盾尾脫離開之后的實(shí)際沉下的幅度小。工作人員必須要將推進(jìn)中的參數(shù)進(jìn)行合理地分析與設(shè)置,主要針對(duì)土艙壓力、刀盤油壓、推進(jìn)速度、壓漿料、壓漿壓力、盾構(gòu)姿態(tài)、盾構(gòu)坡度以及管片拼裝等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析研究,合理地設(shè)置地面荷載坡度以及轉(zhuǎn)彎半徑、軸線偏差和盾構(gòu)姿態(tài)以及隧道上覆土地質(zhì)條件等相關(guān)參數(shù),為后續(xù)施工活動(dòng)的順利開展提供有效的數(shù)據(jù)支持[2]。
盾構(gòu)法施工所造成的路基沉降的根本原因在于開挖面引起的土地?fù)p失以及地層的再固結(jié),糾偏是引起地層損失的主要原因,接縫滲漏是造成地層再固結(jié)的主要原因。在盾構(gòu)施工法運(yùn)用的過程中,需要合理地控制應(yīng)力和荷載,使盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)軌跡與設(shè)計(jì)的主線保持完全一致。由于管片制作誤差、地層的不均勻性以及施工操作的差異,會(huì)造成直線推進(jìn)的隧道產(chǎn)生一定的軸線偏差,需要及時(shí)對(duì)這些偏差進(jìn)行糾正,避免隧道軸線與盾構(gòu)之間形成夾角。工作人員可以通過調(diào)整盾構(gòu)推進(jìn)各區(qū)域的千斤頂油泵壓力或者適當(dāng)?shù)厣扉L(zhǎng)縮短某一區(qū)域千斤頂?shù)男谐桃愿淖兌軜?gòu)姿態(tài)。選擇合理的壓漿量和注漿位置來最終實(shí)現(xiàn)糾偏的目的,工作人員需要注意的是,不能一次過大地進(jìn)行糾偏,要分布均勻地進(jìn)行,使得盾構(gòu)糾偏軸線和順,減少糾偏過程中所造成的路基沉降風(fēng)險(xiǎn)。其次,接縫漏水會(huì)造成隧道周圍地層孔隙水的流逝,增加土地的有效應(yīng)力而引起地層的再壓縮固結(jié)問題,從而造成地表的沉降,影響路基的支撐力度和承載力度。所以,在具體的施工過程中,需要有效控制襯砌接縫的抗?jié)B和防水性能,滿足施工項(xiàng)目使用功能的需求,有效控制地面沉降量??梢圆扇≡谝r砌接縫處設(shè)置氯丁橡膠以及遇水膨脹橡膠復(fù)合而成的彈性密封墊的方式進(jìn)行防水,管片的輔助防水線可以通過嵌縫防水進(jìn)行設(shè)置。
綜上所述,盾構(gòu)施工過程中普遍存在的路基沉降問題嚴(yán)重影響地鐵施工的安全性和可靠性,不利于工程項(xiàng)目的順利穩(wěn)定開展。因此,要加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)施工中地面沉降的分析研究,明確沉降的主要原因并采取針對(duì)性的措施進(jìn)行控制,減少盾構(gòu)施工地面沉降造成的安全事故及經(jīng)濟(jì)損失,提高施工進(jìn)度以及施工效率,使得地鐵盾構(gòu)施工可以順利科學(xué)地進(jìn)行。