城市地鐵盾構(gòu)施工法與路基沉降的防治技術(shù)分析

胡凱

【摘 要】盾構(gòu)施工法是最為常見的城市地鐵施工方法，能夠有效提升城市地鐵的施工效率以及建設(shè)質(zhì)量，但是盾構(gòu)施工法的應(yīng)用往往會(huì)對(duì)地鐵地基的牢固性和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，容易造成路基沉降問題，影響地鐵運(yùn)行的安全性和可靠性。論文主要針對(duì)城市地鐵盾構(gòu)施工法與路基沉降的防治技術(shù)進(jìn)行探究。

【Abstract】The shield construction method is the most common method of urban subway construction， which can effectively improve the construction efficiency and quality of urban subway. However， the application of shield construction method often has a certain impact on the firmness and stability of subway subgrade， which is easy to cause subgrade settlement and affect the safety and reliability of subway operation.This paper mainly discusses the shield construction method of urban subway and the prevention and control technology of subgrade settlement.

【關(guān)鍵詞】城市地鐵;盾構(gòu)施工法;地基沉降

【Keywords】 urban subway; shield construction method; subgrade settlement

【中圖分類號(hào)】U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0131-02

1 引言

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。

2 路基沉降的主要原因和規(guī)律

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]。

3 城市地鐵盾構(gòu)法施工所造成的路基沉降的防治技術(shù)

3.1 優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)

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]。

3.2 糾偏和襯砌接縫漏水

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。

4 結(jié)語

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。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張海波，殷宗澤，朱俊高.地鐵隧道盾構(gòu)法施工過程中地層變位的三維有限元模擬[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2017，24（5）：755-760.

【2】劉銀利.黃土地區(qū)隧道盾構(gòu)法施工引起的地表沉降分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2017，3（7）：1224-1227.