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地铁盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施

发表时间：2021/6/3 来源：《基层建设》2021年第2期作者：范书威

[导读] 摘要：随着时代不断发展，地铁交通已经成为人们出行的重要方式，相比于传统方式更具有优势，促使人们享受便捷的服务。

        中铁九局集团第七工程有限公司辽宁沈阳 110000
        摘要：随着时代不断发展，地铁交通已经成为人们出行的重要方式，相比于传统方式更具有优势，促使人们享受便捷的服务。地铁工程的不断增加促使人们对其施工的安全性、稳定性以及先进性提出全新的要求，灵活应用当前先进的盾构法施工，有效的解决地面沉降问题，提升地面建筑结构的安全性，为人们提供优质的服务。
        关键词：地铁盾构法；地面沉降；处治措施
        1地铁隧道工程盾构施工中出现沉降问题的原因分析
        1.1盾构半径选择不科学
        根据隧道施工需求进行盾构半径的选择是隧道施工设计人员的重要工作，通常地铁建设中半圆及单圆土压平衡盾构施工中的半径选择要在6-6.5m范围内，如果地铁隧道需要跨江，盾构半径则应根据需要扩大一些，通常可以设置在七到十五米的区间内，根据长期工作经验，我们发现盾构施工的横向沉降槽宽度系数发生变化，地面沉降区域也会随之发生变化，而实际施工中盾构半径的大小又决定宽度系数的大小，其影响为：盾构半径设计得越大，横向沉降槽宽度系数也就随之增大，进而使得沉降面积也因此增大。
        1.2盾构穿越土层的具体性质
        由于地铁盾构施工的具体操作是在地面以下完成的，地下土层的性质就会影响盾构开挖施工的情况，如果地铁隧道盾构施工工艺不变，那么对应施工区域的砂土层沉降槽宽度系数如果太小，沉降就会因此变得明显，根据研究数据统计结果分析，如果地层损失率在2%左右，盾构埋深的设置参数为十米，而盾构施工半径设置为8.8米，利用软件计算会发现土层性质对沉降面积的影响，在这一基础上对黏土层影响进行分析就可以看出，土层沉降槽宽度系数对盾构施工沉降量的影响较大。
        1.3盾构区域地层损失率
        经过分析地层损失，发现地面沉降受地层损失率的影响极大。同时有学者指出，美国科学家提出的P.B.Peck理论和公式不适用于地层损失率较大的隧道盾构施工计算。因此，我们在计算过程中要与工程的实际情况相结合，将地层损失率设置为1%～5%（取整），将盾构埋深设置为10m，穿越土层的数值与盾构半径参数不做改变。通过对计算结果分析，我们发现地层损失会影响宽度系数，因为地层损失率的增加，宽度系数会逐渐变小。进而，随着地层损失率的增加，沉降速度会逐渐变快。
        2地铁隧道盾构法施工中的地面沉降观测方法
        2.1观测仪器分析
        现阶段在施工过程中，工作人员在进行地面观测过程中主要选择精密水准仪、铟钢水准尺、钢卷尺进行测量，沿着建筑物表面的沉降情况开展研究，将其误差控制在合理的范围中，尤其是相邻的高度误差，以提升整体的精确度。
        2.2进行沉降观测点布置
        在实际施工过程中，应根据现阶段的实际情况开展测量，在隧道的中线上方地面布置相关的距离点，每间隔四个布置点进行一个检测横断面的设置，并在其上根据实际情况设置五个观测点，以达到观测的目的。针对现阶段的软土层或者埋深较浅的区域来说，在进行设计过程中，应根据现阶段的实际情况对其进行判断，分析其条件因素产生的影响，合理设置监测点。在进行布置过程中，如果隧道的上方路面为混凝土，工作人员在进行设计过程中可以选择两个方式设置其观测点，如可以在混凝土的路面设置观测点，通常情况下可以根据路面的中线间隔一段距离设置一个观测点，其观测点需要布置在路面上，以保证其发挥出自身的功能，达到观测的目的。

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另一种是根据实际情况将其观测点布置在路面以下，并且在观测环节中应根据实际情况避免路面硬壳出现沉降引起误差，避免出现路面空虚情况，针对实际情况选择方法测量，优化现阶段的模式，针对实际情况开展测量，以满足现阶段的发展需求，实现合理的监测。
        2.3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，应根据实际情况对沉降观测频率进行分析，从多个角度进行研究，明确盾构的实际情况，通常情况下其盾构机头前的10m位置或者其后20m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，应根据实际情况对频率范围开展测量，以保证其满足实际需求。
        3地铁隧道盾构法施工技术分析
        3.1盾构出洞准备施工技术
        现阶段在施工过程中，盾构的出洞施工是重点内容，工作人员应加强重视力度，从多个角度创新，以现阶段的实际情况为基础，明确施工其中的注意事项，做好施工设备与施工人员的准备工作，例如各项材料的准备，保证后续施工的整体效率。工作人员还应重视盾构机的审核工作，出洞后进行严格的审核，保证整个施工过程的安全性，满足现阶段的施工要求，为工作人员营造优质的施工环境，清除施工中存在的安全隐患，提升施工质量。做好施工的加固与检查工作，在出洞后应将重点放在土体的加固方面，保证其周围的稳定性，针对其地下管线进行分析，避免其对施工产生影响。在施工过程中应注重其升降问题，情况分析盾构出洞的基座位置，根据实际的情况分析该位置，做好准备工作后开展施工，尽可能保证施工的精准性，达到施工目标。针对现阶段的盾构机进行合理的设置，明确空间因素对施工产生的影响，将配套设施与盾构机分别运输至施工场地，在场地上进行组装，保证整体的施工质量。
        3.2地铁盾构机掘进阶段施工技术
        在该施工环节中，可以将掘进分为两个部分，一部分为初步的掘进试验环节，另一部分为正式的掘进施工环节，工作人员在施工过程中应根据实际的施工情况针对性处理，以保证施工质量。例如，在工作人员尝试掘进过程中，应重点分析施工模式，明确施工方案，结合工程的实际情况开展施工，分析现阶段的施工理念，针对性操作，保证相关的施工数据在标准范围内，按照施工初始参数开展，满足现阶段的发展需求。在施工现场如果受施工实际因素影响可能出现不合理情况，此时工作人员应针对其问题开展分析，根据实际情况对盾构机的参数开展适当的调整，保证其始终以正确的姿势开展施工，以提升施工质量。与此同时，工作人员在施工中还需要灵活应用计算机技术进行处理，通过技术优势明确其设备的掘进方向、刀盘掘进进度等，保证其掘进的稳定性。工作人员还应结合实际情况对施工土层进行分析，明确现阶段的设备运转情况，针对其情况进行处理，及时发现施工中存在的问题，保证施工进度与质量。
        3.3挖掘粉砂层阶段的施工技术
        受实际的施工自身性质因素影响，在施工过程中容易受到外界因素的影响，降低施工质量与施工效率，尤其是地质因素，部分粉质黏土等相关的环境更容易施工。在部分砂土层中，经常为施工带来一定的难度，工作人员应根据实际情况针对现阶段的需求选择合理的施工技术，解决该土质层容易出现的喷砂情况，全面控制土体，加强对土体的流动性与止水性进行分析，以降低其产生的影响，提升施工质量。
        结束语
        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成因的分析，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：
        [1]邱家松.地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题分析[J].绿色环保建材，2020（7）：128-129.
        [2]薛文豪.地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题研究[J].建筑工程技术与设计，2020，（27）：1270.