地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降原因分析及應(yīng)對(duì)

劉輝

摘要：在城市化建設(shè)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(shè)來緩解交通壓力，減少環(huán)境污染問題，因此必須要加強(qiáng)地鐵建設(shè)質(zhì)量控制。而應(yīng)用盾構(gòu)施工法往往會(huì)改變土體原狀，尤其是極易引發(fā)地面沉降，影響已有設(shè)施的正常使用，甚至?xí)?duì)社會(huì)群體的生命安全造成威脅。在此種情況下必須加強(qiáng)地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降研究，只有這樣才能保證地鐵工程建設(shè)的有序開展。

關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu)施工;地面沉降原因;應(yīng)對(duì)措施

一、前言

在地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工過程中，隨著盾構(gòu)區(qū)間施工的進(jìn)行，極易改變?cè)械貙討?yīng)力平衡狀態(tài)，應(yīng)力被釋放的情況下，地面就會(huì)出現(xiàn)變形。就地層條件來看，盾構(gòu)施工中地面沉降出現(xiàn)的一個(gè)重要因素，對(duì)此本文主要對(duì)地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降原因進(jìn)行分析，并且提出具體的應(yīng)對(duì)措施。

二、地鐵盾構(gòu)區(qū)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(xiàn)為粘結(jié)與非粘結(jié)狀態(tài)，但都具備荷載傳遞功能，可形成土骨架來進(jìn)行傳力。土體外荷載由孔隙水和土骨架來承擔(dān)，一旦土體發(fā)生變形，空隙流體和氣體體積就會(huì)減少，則顆粒需要重新排列，骨架體也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)。

2、巖石層沉降

巖石層自身特點(diǎn)是導(dǎo)致巖石層出現(xiàn)沉降的一個(gè)重要因素，在地質(zhì)演變過程中，巖石出現(xiàn)不同程度的褶皺、裂隙和斷層等，所形成的地質(zhì)構(gòu)造差異化。

3、設(shè)備和材料使用不恰當(dāng)

第一，設(shè)備因素。在地鐵盾構(gòu)施工中企業(yè)主要依靠各種先進(jìn)設(shè)備來施工，但是由于很多設(shè)備極其容易對(duì)人體造成危害，不能直接對(duì)其進(jìn)行控制，所以需要通過利用各種先進(jìn)合理的設(shè)備進(jìn)行操作控制，一旦地鐵盾構(gòu)施工中設(shè)備出現(xiàn)問題就不能保證施工的順利進(jìn)行，或者導(dǎo)致一些意外事故的發(fā)生，促使質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅人們的身體健康和財(cái)產(chǎn)安全。第二，材料因素?，F(xiàn)階段在很多工程中，由于管理制度存在問題，造成監(jiān)管人員責(zé)任性不強(qiáng)，并且進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)沒有對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，就造成材料質(zhì)量不斷降低，嚴(yán)重時(shí)甚至影響整個(gè)地鐵盾構(gòu)施工質(zhì)量。有一些地鐵工程盡管檢測(cè)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(chǔ)和施工沒有嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而影響最終施工質(zhì)量，加大施工成本。

三、地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降出現(xiàn)的應(yīng)對(duì)措施

1、優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)施工參數(shù)

在地鐵盾構(gòu)施工過程中，為有效處理地面沉降問題，需要不斷優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)施工參數(shù)，結(jié)合整個(gè)地鐵工程的實(shí)際情況，把握其土質(zhì)特征、盾構(gòu)覆土厚度等，明確地下含水情況。同時(shí)要與以往地鐵盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，初步制定盾構(gòu)操作工藝參數(shù)，包括土壓推進(jìn)速度、注漿及二次補(bǔ)注漿壓力的次數(shù)和數(shù)量、加泥量等，在確定盾構(gòu)操作工藝參數(shù)之后，發(fā)揮測(cè)繪人員的作用，于盾構(gòu)沿線地層對(duì)永久性觀點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范布設(shè)，以現(xiàn)代信息技術(shù)為支持進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的全面化和實(shí)時(shí)化，從而更好的把握地面和各個(gè)地層在盾構(gòu)掘進(jìn)階段的具體反映，并且以此為依據(jù)優(yōu)化調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)工藝參數(shù)，從而為整個(gè)地鐵盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行提供可靠支持，降低沉降的發(fā)生率。

2、保證注漿效果

為確保地鐵盾構(gòu)施工地面沉降取得一個(gè)良好的效果，在實(shí)際施工過程中，必須控制好注漿數(shù)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(bǔ)注漿來達(dá)到良好的注漿效果。地鐵盾構(gòu)施工過程中，基于盾構(gòu)常規(guī)段的實(shí)際情況出發(fā)，采取同步注漿的方式，加強(qiáng)注漿量控制，從而滿足地面沉降的整體要求。但是如果在實(shí)際施工過程中需要穿越建筑物、構(gòu)筑物或者湖區(qū)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(xié)調(diào)配合，來提升漿液的整體飽滿度，以便達(dá)到良好的注漿效果。其次，在盾尾施工過程中，需要加強(qiáng)同步注漿質(zhì)量控制，確保其達(dá)到良好的密封狀態(tài)，盾尾密封過程中需調(diào)整好油脂的實(shí)際用量，堅(jiān)決不可出現(xiàn)漏水或者漏漿的情況。

3、嚴(yán)格控制土倉壓力

對(duì)于地鐵盾構(gòu)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(shí)際施工過程中保證推進(jìn)速度的合理化與穩(wěn)定性，結(jié)合圖紙條件嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)施工，保證施工質(zhì)量。對(duì)于砂卵石層，在盾構(gòu)施工過程中要控制好掘進(jìn)施工速度，這與掘進(jìn)土壓波動(dòng)幅度大存在一定關(guān)系，在這一方面土壓控制存在一定難度。在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，要掌握好推進(jìn)的速度，確保螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速適宜，并在加泥和泡沫的過程中控制好加入量，通過各個(gè)方面的協(xié)調(diào)配合，科學(xué)合理的控制土倉壓力，確保其處于穩(wěn)定范圍內(nèi)。其次，要適當(dāng)調(diào)整螺旋輸送機(jī)出土量與掘進(jìn)速度之間關(guān)系，這樣就需要利用信息技術(shù)準(zhǔn)確檢測(cè)洞內(nèi)外各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，并且以此為依據(jù)對(duì)土樣進(jìn)行具體分析，科學(xué)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(gòu)施工地面沉降控制必須重視的一個(gè)環(huán)節(jié)，在施工過程中需要結(jié)合施工需求對(duì)待拼裝管片加以確定，在拼管片的同時(shí)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(tài)，之后方可對(duì)下一管片進(jìn)行拼裝。應(yīng)當(dāng)注意的是：若盾構(gòu)處于長時(shí)間停頓狀態(tài)，盾構(gòu)機(jī)自身重量和上部土體壓力經(jīng)常會(huì)對(duì)盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭產(chǎn)生作用，促使下沉或后縮情況的出現(xiàn)，若前方土壓明顯降低，地面沉降就會(huì)隨之出現(xiàn)。

5、保證線性準(zhǔn)確

曲線段推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)時(shí)，盾構(gòu)環(huán)環(huán)糾偏的情況下，必須要控制好每次糾偏量，并堅(jiān)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(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中出現(xiàn)偏差，這就需要科學(xué)控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，對(duì)蛇形進(jìn)行規(guī)范糾偏修正，從而就能最大限度避免地面損失，而導(dǎo)致地面沉降出現(xiàn)。

6、開展連續(xù)施工

在地鐵盾構(gòu)施工過程中，若盾構(gòu)長時(shí)間停機(jī)就無法有效保護(hù)土倉壓力，進(jìn)而出現(xiàn)較大的地面沉降。因此在盾構(gòu)施工過程中，要保證施工的連續(xù)性，盡量避免非正常停機(jī)，特殊情況下停機(jī)要控制好停機(jī)時(shí)間，科學(xué)選擇停機(jī)位置，以便于地面監(jiān)測(cè)，保證施工安全。

四、結(jié)束語

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

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（作者單位：中國水利水電第八工程局有限公司）