基于盾构法隧道施工的地面沉降控制措施研究

朱凯

摘要：文章以某市地铁工程的盾构隧道施工为例，分析盾构隧道施工中引发地面沉降的机理，从始发阶段和接收阶段提出防范地面沉降问题的有效控制措施，以供参考。

关键词：盾构法;隧道施工;地面沉降控制

1引言

近年来随着我国经济社会的快速发展，我国的各项基础设施建设在如火如荼的开展，铁路、工程工程建设和通车里程的大幅度增加以及覆盖范围的持续扩大，同时在城市建设中也加大了对地铁工程的建设力度。在上述工程建设中，隧道施工比较常见，且常用的先进方法为盾构法。但是在盾构法隧道施工中，容易由于底层损失而導致地面沉降问题，从而会引发安全事故。这就需要针对具体工程并解决盾构法施工中的土体扰动原理法，分析对盾构施工中地面沉降问题进行有效控制的技术措施。

2工程概况

以某市的地铁工程中的盾构区间为例，盾构区间与建筑物的距离比较近，而且此区间隧道上方还存在雨水管以及中压天然气管道、移动通信信号塔和快速高架桥等市政管线。且此区间穿越地层经过勘测之后为为3-5 细砂、3-6 中砂、3-8 砾砂、3-9圆砾层等，盾构始发约有1/2 断面处于圆砾层。还要建设地下一层车站，此车站的地面覆土比较浅，具有较差的地质条件，容易在端头井出现渗透问题时造成既有线瘫痪问题。

3由盾构法隧道施工而导致地面沉降的机理

3.1盾构隧道地面沉降规律

在应用盾构法开展隧道施工时，由于盾构机掘进会引发区域性地面标高沉降的规律就是地面沉降规律。在盾构机推进过程中会产生推进压力波动，这就会引发盾体前的地表变形现象，在从开挖地面观测点到开挖面观测点正下方的显著隆起现象，此时的开挖面土体还保持处于平衡的土压力。而如果在盾体向前掘进过程中出现剪切滑动面，盾尾在经过测点时也会引发地表沉降，加之掘进过程中刀盘会扰动土体，而且盾体的外径要大于管片外径，这就会释放土层应力而造成地表变形现象，从盾构切口位置观测点到盾尾离开测点之间出现地表沉降的问题。此外，在盾尾脱除7d之后还会出现后期沉降，这主要受到地层沉降时间效应的影响。具体地说，在盾构隧道施工中，刀盘切口沉降和盾尾脱出之后都会具有较大的沉降量，而且土仓土压力控制刀盘切口沉降变形，在出现盾尾脱出之后而引发沉降问题，则需要通过盾尾间隙调整以及同步注浆的方式进行处理。

3.2地面沉降的影响因素

正是由于盾构隧道施工中盾构机开挖作业时会出现开挖面的应力释放现象，这就会导致地层出现弹性变形现象。此外，在隧道施工中如果出现支护结构背后孔隙闭合或者在开挖时周围土体受到干扰时会涌入土仓中，这都会引发地面沉降问题。上述盾构隧道施工中的地面沉降，主要由开挖沉降和固结沉降两种地面沉降类型，尤其是在盾构施工中会造成地层损失，还会出现土体再固结的问题，这都会引发地面沉降问题。而分析对此问题产生影响的因素，其主要因素是接近隧道拱顶的土层特性因素，其会对地表沉降的槽宽度产生影响。

4盾构施工地面沉降的控制

4.1始发阶段的控制

在盾构隧道施工中的盾构机进出洞阶段是容易出现地面沉降的阶段，容器在比较复杂的地质条件下容易出现地下水淹没隧道和地面坍塌等事故。因此，在此阶段中，应重点控制端头井地基加固质量以及在此接收端开展降水操作，确保此阶段的安全箱。在上述加固作业中，做好对水泥用量的控制，还要在进出洞之前开展取芯等检验工作，保证加固之后的土体强度达标，深度也需要满足将旋喷桩穿透的要求。

为了避免在盾构推进中穿越多条市政管线时出现沉降问题或者管线接头断裂问题，需要做好施工前的管线检查以及试验段的推进参数试验和确定工作，还要在容易出现沉降问题的位置设置深层观测点，在掘进作业中同步开展注浆作业并跟踪注浆作业，及时调整施工参数来保证施工效果。

4.2正常阶段的控制

在盾构管片运至现场之后做好管片防水面的清洁工作，在拼装时做好对衬砌环面平整度的控制，确保纵环向间隙达标，而且每环的盾尾清洁度达标，控制好管片聚氨酯止水条以及遇水膨胀止水条的粘贴质量。在完成拼装作业之后，调整千斤顶的顶力，控制好管片螺栓复紧情况，保证环面平整度和相邻环高差、相邻块管片错台在4mm以下。

为了减少施工后的变形情况，需要采用设计性能达到泵送要求的浆液开展注浆作业，保证注浆强度达标，有效保证隧道的稳定性。在盾构机掘进作业中开展同步注浆作业时，需要由专人开展管理工作并做好对注浆点位置的记录。将平板车设置在盾构机最后一节车架后，确保管片在盾构机台车区域可以顺利开展间隙二次注浆。在盾构接收前50环需要做好对出土量、总推力等参数的调节和控制，保证其符合开挖面位置的土体上浮量和穿过之后土体沉降量要求。在接收阶段需要降低盾构机的推进速率来减少对低层的扰动影响，通常控制在15mm/min左右。在接收井前200m，重点调整盾构机姿态俩保证其匀速前进。并检查每环管片的超前量，以及管片和盾构机孔隙、区域油压变化等。在加固区需要开展壁厚二次注浆作业，通过衬砌管片注浆孔将浆液送入土层中，还要结合探测孔情况对注浆进行调整，避免盾构接收后缺乏推力而引发管片向前或向下位移时的管片错台问题。

5结语

在对盾构隧道施工时引发地表沉降的规律进行介绍之后，得知在盾构始发和接收阶段容易出现地表沉降问题，这就需要针对具体隧道工程的特点和现场施工情况，重点做好这两个阶段的地表沉降预防和控制工作，做好接收段端头地基加固以及掘进中土压、注浆量等参数控制，加强对施工中的监测和调整工作，最大化降低出现地表沉降的概率。

参考文献：

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