土压平衡盾构掘进地表沉降规律及控制方法

蒋 卓

大量的隧道施工实践证明，无论采用何种施工方法，都不可避免地会引起地面沉降，采用土压平衡盾构施工也不例外。地面不均匀沉降是致使建筑物破坏的主要原因，因此，认真分析盾构施工中地面沉降产生的原因与发生机理，针对具体情况采取合理措施，尽量减少地面沉降，力求确保施工过程中邻近建筑物的安全，已成为城市地铁工程中盾构法施工隧道成败的关键。

1 地面沉降的一般规律及类型

采用盾构法施工，在隧道纵轴线上所产生的地表变形一般可划分为五个阶段，即盾构到达前、盾构到达时、盾构通过中、盾尾脱出时、后期沉降。这五个阶段的一般变位—历时曲线如图 1所示。

由图 1可以看出，盾构施工引起地表变形主要可分为五种类型，各种类型沉降产生的时间、部位及主要原因见表 1。

表1 盾构施工引起的五种沉降类型

地层受扰动而引起应力变化，是产生位移的主要原因。盾构法施工的隧道穿越的地层较复杂，变形相对会较大，表 1中的五种沉降类型都有可能发生。

2 地面沉降的原因与产生机理

盾构掘进过程中，导致地面沉降的原因有多种，但其产生的机理不同，主要可分下列五个方面:

1)开挖时的水、土压力不均衡。

土压平衡式盾构，由于推进量与排土量不等，开挖面水、土压力与压力舱压力产生不均衡，致使开挖面失去平衡状态，从而发生地基变形(开挖面水、土压力小于压力舱压力时产生地基隆起，大于压力舱压力时产生地基下沉)。……