地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题研究邢跃

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题研究邢跃

发布时间：2021-10-30T09:20:36.470Z 来源：《基层建设》2021年第19期作者：邢跃[导读] 随着城市化进程的加快，我国地铁交通得到了一个较为迅速的发展，地铁交通的发展所带来的直观影响就是人们出行效率的提高

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司北京市 100000

摘要：随着城市化进程的加快，我国地铁交通得到了一个较为迅速的发展，地铁交通的发展所带来的直观影响就是人们出行效率的提高，当然，地铁工程规模也在逐步扩大化。地铁一般修建在城市中心或者地下中心，修建地铁必然离不开隧道的开挖，隧道开挖对地层的影响比较大，常常伴随地表沉降问题，而盾构施工中的地面沉降问题更为严重，对地面建筑结构都造成了一定的损害，所以探讨地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题具有一定的现实意义。关键词：地铁隧道盾构法施工；地面沉降问题；控制措施

1导言

地铁盾构施工在施工的过程中会引起一定的地层扰动和地下水位下降，而这些因素会引起地面的沉降，对于周边居民的日常生活造成不利影响。为了保障地铁行业的长期稳定发展，针对施工过程中出现的地面沉降问题，采取高效的控制方式很有必要。2盾构法引起的地面沉降原理2.1隧道开挖破坏了地层稳定性在地铁隧道盾构施工中，我们要兼顾多个方面的影响因素，盾构施工包含了多个操作环节，在对地层进行开挖的过程中，受外部作用力的影响，隧道外层的物质会随着内部向心力涌入到隧道中，彼此相互挤压移动，对地层的稳定性影响较大。隧道开挖后，地表土体结构会发生改变，特别是在使用盾构法施工中，掉应力的把控是比较严格的，如果应力波动幅度过大，那么随着地层的移动和土体的缺失，地层就会呈现一个不稳定波动，出现较多的土体隆起。土体被挤入盾尾的空隙中，隧道向外扩充，如果压降量没有达到预期的标准，就会使得压浆压力出现范围性波动，导致盾尾坑道土体失衡，尤其是在水体含量不稳的地层，更容易出现地面大幅度波动沉降问题。

2.2土体稳定性降低

盾构施工中涉及的设备比较多，盾构设备的体积比较大，在运行的时候，会对地层产生强烈的振动幅度，使土体结构受到破坏，盾构施工所形成的隧道周围有一层空隙，空隙的存在使得水流流入到了隧道中，在盾构设备持续推进的过程中，大量的水流进入到其中，空气内部的水压力逐渐降低，内部压力的失衡导致地面沉降现象的出现。盾构施工所产生的压力比较大，持续性的土体波动幅度较长，如果没有进行合理的处理，会对土体造成较大的破坏。3地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题成因第一，初期沉降。随盾构作业的推进，前方滑裂面因失稳而发生沉降，伴有较明显的挤压变形现象，导致大范围的应力释放，最终出现固结沉降。第二，开挖面沉隆。随盾构作业时间的延长，土体应力状态较前期发生显著变化，土体应力释放量较大，土层出现塑性变形。第三，盾构通过期间的沉降。从空间关系角度分析，盾构外壳与土层接触部分构成滑动面，该处存在较强的剪切应力，在其作用下使地表变形。第四，盾构通过后的沉降。建筑空隙为重要的成因，除了管片与盾构外壳两部分所形成的空隙外，还包含由于盾构偏移隧道轴线产生的空隙。第五，盾构后期的沉降。此处主要指固结沉降现象，其反映的是地层沉降的时间效应，根据现有技术水平难以从根本上避免此类沉降。

4地铁隧道盾构法施工中的地面沉降控制措施分析4.1把握掘进参数

地铁盾构工程的施工对于相关参数的准确度要求比较高，如果无法实现对相关参数的有效把握，就可能会影响整个工程的施工质量，因此要将掘进参数作为参数控制中的重点。结合以往的工程施工来看，在施工工作开始前，往往需要进行一定的预测工作，从而避免在后期施工过程中出现质量问题，对于预测工作中沉降量比较大的一些建筑物，需要及时采取有效的应对措施。在盾构施工中，想要实现对相关参数的有效把握，就要综合把握土方出土量等多种影响因素，在施工过程中利用土压平衡式方式进行施工，同时对土压力值等因素进行把握，保障掘进参数的客观性和合理性。

4.2地面沉降观测方法4.2.1沉降观测点的布设

正常情况下，沉降观测点布置在岩隧道的中线地面上，地面布设点的距离控制在5m左右，每个检测断面上布置5个观测点。现在隧道的中线上设置一个点，点与点之间的距离左右间隔为5m。对于不同的地层布设点距有着一定的变化，在软土地层，要根据隧道的深埋度和周围地质条件做出合理的调控，对监测点和断面进行加密。如果隧道上方路面为混凝土，在沉降的时候可以采用两种布设方式：一是混凝土路面观测点布置，在路面中心处每隔20m布设一个观测段面，在路面表层上，从而更好的观测路面沉降量；二是路面下方土层布设观测点，这样可以防止路面硬化造成观测误差。

4.2.2沉降观测率

为了对地面沉降进行全面的把控，我们需要合理调控盾构过程中的观测频率，可以在盾构机头前10m位置处每天早晚各观测一次，根据数据变化调整观测次数，保证观测数据的准确性。在观测范围内，要每周对观测点进行检查，保证观测点土层处于稳定状态，如果土层沉降或者隆起超过了规定的限差，需要进一步加大观测的范围和频率。

4.3完善监测工作

科学合理的监测工作能够避免工程施工出现质量问题，但是在传统的地铁施工工作中，并没有将监测工作作为施工中的质量控制点，因此针对监测工作进行完善很有必要。结合实际的施工工作来看，对于监测工作的完善可以从以下几个方面入手：首先就是制定完善的监测制度，从而为后期的监测工作提供一个硬性标准，伴随施工的逐步发展，监测制度也要不断进行完善，并对以往的监测经验进行总结；其次就是安排专业的监测人员，定时推进监测工作，也能提高监测工作的效率；最后就是对先进的监测设备进行利用，因为当前的一些监测技术相较之传统的人工监测，不仅监测周期比较长，同时也能对监测工作中的一些重点进行把握，能够实现对整个工程施工的动态监测。

4.4盾构姿态的控制

第一，滚动纠偏。采用使盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。允许滚动偏差≤1.5°，当超过1.5°时盾构机报警，盾构机通过切换刀盘旋转方向进行反转纠偏。第二，竖直方向纠偏。控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，与盾构机姿态变化量间的关系比较离散，靠操作人员的经验控制。当盾构机出现下俯时，加大下端千斤顶的推力；当盾构机出现上仰时，加大上端千斤顶的推力进行纠偏。第三，水平方向纠偏。与竖直方向纠偏的原理一致，左偏时加大左侧千斤顶的推力纠偏，右偏时加大右侧千斤顶的推力纠偏。第四，特殊地层下的姿态控制。盾构通过复合地层（即作业面土体的抗压强度等力学性能指标存在很大差异的地层）时，根据掌子面的地质情况对液压推进油缸进行分区操作

4.5推进加固措施

在具体的施工工作开始前，往往需要进行相关的仿真实验，对试验的相关数据进行把握，能够为后期的施工提供导向，加固工作就是其中的重点，加固措施的具体类型比较多，预注浆工作是其中的代表。如果在施工过程中，桩基无法达到工程施工的需求，这时就可以采取一定的预注浆措施，从而提高桩基的承载能力，一方面能够提高工程施工的质量，另一方面也能保障施工的安全性。除此之外，如果桩基出现了隧道的入侵，可以进行一定的桩基托换工作。加固措施的选用需要施工人员结合工程需求发挥自身的能动性。伴随行业的发展和施工技术的进步，加固措施也在趋于多样化发展。

结束语

总之，城市轨道交通对缓解城市交通压力具有重要作用，其中地铁隧道为关键施工内容，受现场地质环境、周边建（构）筑物、施工作业方法等方面的影响，易发生地面沉降现象。文章通过对地面沉降问题成因分析，提出具体的处治措施，以提高地铁隧道盾构施工水平。

参考文献：

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[4]张昭.盾构施工时地表沉降的控制措施[J].建材与装饰，2018（32）：290.