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地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题分析李胜昌

发表时间：2021/1/25 来源：《基层建设》2020年第27期作者：李胜昌

[导读] 摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，地铁工程建设越来越多。盾构法施工在我国地铁隧道施工中的应用较为常见，充分发挥出技术的优势提升工程施工质量，保证施工工期，改变传统施工中存在的不足，从根本上提升我国地铁隧道施工水平。本文从地铁隧道盾构法施工中的地面沉降原理入手，深入开展分析，从多个角度分析其影响因素，探索其沉降观测方法，以供参考。

        中建八局轨道交通建设有限公司江苏南京 210046
        摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，地铁工程建设越来越多。盾构法施工在我国地铁隧道施工中的应用较为常见，充分发挥出技术的优势提升工程施工质量，保证施工工期，改变传统施工中存在的不足，从根本上提升我国地铁隧道施工水平。本文从地铁隧道盾构法施工中的地面沉降原理入手，深入开展分析，从多个角度分析其影响因素，探索其沉降观测方法，以供参考。
        关键词：地铁隧道；盾构法施工；地面沉降
        引言
        目前盾构法是隧道施工中主要的施工方式，相较于其他类型施工方法，利用盾构法进行隧道施工同样会引起地表沉降问题。虽然很多专家学者对此进行了研究，但由于盾构法施工过程较为复杂，且不同区域地质结构存在较大差异，导致研究成果并没有取得实质性突破。本文对工程地表沉降的主要因素进行检测分析,以期获得盾构法施工与地表沉降之间的关系。
        1地铁隧道盾构法概述
        在地铁隧道施工工程中，盾构法相对于其他工程方法而言，更具有工程安全的保障且其在施工的过程中对其周围的环境的影响是极小的，大大提高了其施工速度。就工程内部施工计划而言，首先，地铁隧道等工程采用的盾构施工方法是为了工程的安全性。众所周知，地层开挖是地铁隧道工程最为基本的环节，但同时也是安全隐患较大的一个环节，使用盾构法对地层开挖工作进行防护支撑，既是对地层开挖工作的帮助也是为整个工程顺利进行、长久发展做铺垫。其次，需要根据地质土层要求，设计挖法。在明确挖法的基础上，不仅需要多次地对土层进行测量还要建造基坑并保证合理性。一般而言，基坑的内部都会安装盾构机，而在盾构机的滞洪等设备安装完毕后，则需要在其内部进行土体护砌的工作准备。通常情况下，土体衬砌的厚度在1.4米到1.7米之间，不会太厚更不会太薄，当然具体的施工数据要根据地形地势地质条件等来决定。再然后，是保持工程进程的可持续发展。将盾构反力架安装在砌完备的土层处，用盾构反力架对相匹配的内容进行装配，从而减少各环节在时间上的浪费，保证工程施工进程的进展速度。
        2地铁隧道盾构法施工中的地面沉降原理分析
        （1）开挖隧道造成的土层损失。地铁隧道盾构法具有较为明显的特性，工作人员在施工过程中受其技术的影响必然会造成隧道的实际体积与开挖体积产生明显的体积差，造成现阶段的地层产生损失，并且在该施工竣工后当弥补层出现地层偏移情况，将造成现阶段的地面出现明显的沉降情况，降低整体的安全性。以实际为例，在开挖土体中，当出现位移情况时，应深入分析盾构自身的因素影响，分析其侧应力与水平应力之间存在的影响，分析产生的后果，尤其是因为该因素产生的土体产生隆起情况，深入探索其现象。在现阶段的盾构施工后退现象也是影响因素，其主要的原因在于现阶段的施工中的盾构机会出现明显的暂停情况，并且在千斤顶的位置会出现漏油情况，其主要的原因在于开挖土体出现松动，进而引发地层的损失。当有土体挤入盾尾空隙中，将造成原浆量不足情况，难以保证其设置合理，造成现阶段的原浆不及时问题，甚至造成盾尾坑道土体出现失衡，出现土体的松动，当地层含水量发生变化时，将增大其损失的概率。在盾构隧道施工过程中，当其盾构机挖掘中可能出现由于土体因素造成前进方向的障碍物的位移，进而产生明显的孔隙。如果在盾构发展中未能合理进行填充，将造成现阶段的地层出现损失，甚至在盾构管片的拼装过程中受到明显的挤压，造成明显的变形。（2）受土体的固结性降低影响。在地铁隧道盾构法施工过程中，受盾构自身的性质因素影响，可能造成现阶段的隧道周围超空隙出现水压力，但在发展中当土体表面的应力在盾构后将造成一定的释放，超空隙水压力也随着降低，周围空隙的水将被排除，最终造成地面出现沉降情况。

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        3地铁隧道盾构法施工中的地面沉降观测方法
        3.1沉降监测点位设置
        工程项目在施工过程中，在地表按照隧道的中心线设置地面观测点位，每个点位之间距离控制在3～5m。在隧道左线、右线上每隔30m的适合施工位置，设置横断观察区域，以此观察盾构沉降槽的相关数据。
        3.2沉降监测频率分析
        在进行施工过程中，为保证其合理的控制地面沉降，应根据实际情况对现阶段的沉降观测频率分析，从多个角度进行研究，明确其盾构的实际情况，通常情况下其盾构机刀盘前的30m位置和其后50m的位置应保证其进行合理的观测，根据实际情况开展研究，分析现阶段每一个观测点的实际情况，并保证其观测频率合理，直到施工位置的土层频率符合实际的要求。当出现沉降异常或者隆起情况时，应根据实际情况对现阶段的频率范围开展测量，以保证其满足实际需求。
        4地铁隧道盾构法施工技术分析
        4.1地铁隧道盾构始发前的准备工作
        首先，是对端头的土层进行加固防护。盾构始发前，需要依据自然条件等对端头土层进行加固处理，在加固确保无安全隐患之后，再进行洞门的施工。盾构始发的土层加固主要是为安全起点做准备。其次，是凿除洞门围护结构。在盾构设备组装、调试并下井投入使用的同时，需要利用对洞口围护结构打一定的探孔来确认这一方面所要施工的地质条件以及其土层加固的质量，确保土层不渗水、不渗漏。凿除围护桩之后，还需要针对于所出现的问题进行补救处理。如断面土层稳定的情况以及其暴露的时间的长短，决定了土层再次加固的工作安排，以及决定是否进行防范喷浆的加固处理。然后，是密封洞口的工作。对洞口进行密封实际上是为安全防护设施做出的多层准备。洞口密封按其安装种类可分为压板式和折叶式两大类，其中折叶式是适用于多种土层环境的，所以是较为常用的。对密封洞口这个环节的施工过程一般分为两个部分，首先是在施工的过程中要提前做好洞口预埋的埋设工作。其次，是要在盾构正式始发施工之前，先清理洞口的碎土，然后再去对洞口进行密封保护。最后，是安装反力架的工作。安装反力架这一工作环节，主要是在盾构设备的主机和配套机器设备连接之前，这样安装好的反力架能使连接部位的间隙更为坚实，不至于渗漏，更能够保证反力架脚板有足够的抗压力度，不至于塌陷。
        4.2施工安全控制
        在地铁隧道施工的整个过程中安全也是一个相对棘手的问题。我们要针对贯穿整个过程存在的安全风险，制定解决方案，以强化安全，确保施工和人员安全。对现场人员进行安全教育培训，严格按照规则制度施工作业，牢固树立安全第一的思想。仔细对工程所在区域的地质条件进行勘查、分析，评估地质条件对工程施工带来的安全风险，制定出风险防范措施。充分考虑工程作业中可能出现的风险因素，制定出完善的施工方案和应急措施，确保做到控制风险、安全施工。
        结语
        综上所述，在当前的时代背景下，地铁工程数量增多，规模增大，促使现阶段的盾构技术被广泛地应用在地铁隧道施工中，从整体上提升现阶段的施工质量，缩短施工工期，但其在应用中还存在较多的问题，应全面深化其技术，优化现有的沉降问题，以实际的需求为基础开展监控量测，从根本上避免其出现沉降问题，提升整体的施工质量。
        参考文献
        [1]尹向红，张小秀.大断面隧道盾构法施工引起的地表沉降分析[J].黑龙江交通科技，2019，42(08):168-170.
        [2]孙龙飞，陈振雷，李坚成.盾构法开挖地铁联络通道对地表沉降的影响研究[J].岩土工程技术，2019，33(04):197-201+213.
        [3]王志强.新建隧道矿山-盾构法下穿既有地铁车站综合应用研究[J].交通节能与环保，2019，15(03):120-123