中国水利水电第十四工程局有限公司土木事业部 云南昆明 650041
摘要：近年来，我国的地铁隧道工程建设越来越多，地铁隧道建设环境错综复杂，在应用盾构法期间易发生地面沉降问题，阻碍正常施工，甚至诱发安全事故。文章首先探讨盾构法施工阶段发生地面沉降的主要成因，提出相适应的处治措施。
关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降
引言
地铁隧道是贯穿于地铁工程的重要建设形式，因其施工环境复杂，对施工技术提出较高的要求，通常基于盾构法展开施工作业。盾构法在应用中存在诸多技术要点，加强质量控制十分必要。
1地铁隧道盾构施工特点
地铁隧道的盾构施工作业，通常是结合盾构设备在隧道施工中的拼砌，利用围岩和地下结构的稳定性来注入一定量的浆液材料，在这种施工技术的运用过程中，一般给环境带来的影响不大。施工阶段挖掘土层的范围相对较小，不会造成周围地层的沉降，也不会影响地面的正常交通。盾构施工作业具有非常强的实用性，工作人员只需要在工程预定的范围内占据相应的面积，按照施工成本控制的要求来将成本限定在一定范围。在地铁隧道的施工当中盾构法具有非常广泛的适用空间，因此对于地铁隧道作业有着很强的抗震效果。这些内容都是盾构法施工独特的优势。
2盾构施工中的地面沉降成因分析
因盾构施工而引发的地面沉降具有阶段性具体有：（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。（5）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。
3盾构施工沉降的控制措施
3.1开挖土体和开挖面支护
伴随盾构施工作业的持续推进，铲除后的土层需要统一转移到土体存储仓内。开挖作业的难度较大，易出现土层的水土压力失衡现象，因此要加强对土仓内部压力的控制，通过此途径调整水土压力，使其处于均衡状态。而达到此效果的关键是控制螺旋输送机的工作状态，如转动速度及闸门开口大小，并视实际情况调整千斤顶的推进速度，使各项参数相协调，各套设备协同运行。通过对螺栓输送机运行速度的控制，可灵活调整输送机的工作状态，如输送土量等，使输出的土量控制在合理范围内。
3.2盾构正常掘进阶段
结合盾构始发操作和掘进位置的确定明确具体的施工参数，盾构设备就可以完成相应的掘进工作。为了保证掘进设备能够达到更好地开掘效果，就要让刀盘和土层的流动性保持一致，然后让整体线路的推进维持在相平衡状态下。还可以结合隧道线路上地质环境的不同选择不同的掘进模式。在盾构设备在土层状态下工作时，要通过设置参数保证设备在土层结构稳定状态下运转，同时确保足够的施工效率。在施工阶段选择合适的方案能够实现土层地质环境的测试，以便盾构设备在掘进模式下能够及时切换到不同状态来调整。按照输送设备排出土速度的要求，和地层变化的特点对地铁隧道进行监测。在坡面的施工作业中，要及时关注挖掘的土量，让注浆操作符合排水作业的情况。
3.3加强管片质量控制
管片制作是重要环节，同时难度也相对较大，包含钢筋笼焊接、模具组装、浇筑、振捣以及养护等关键工序。
管片的钢筋骨架应满足稳定、高精度的要求，可通过钢筋焊接靠模的方式实现；配备专业的吊装工具，避免吊装过程中出现扭曲变形等问题；清理钢模中的杂物，无误后方可浇筑作业，合拢前要做好模板的清理工作；挑选满足要求的原材料，按照特定的配比生产高性能混凝土，浇筑期间加强振捣；在满足强度要求后即可出模，随后通过遮覆养护的方式保证管片质量，以免因失水等情况导致管片出现裂纹。
3.4盾构姿态的控制
（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。
3.5预防隧道轴线偏差的措施
（1）加强对平衡压力的控制，根据实际情况灵活调整出土量，缩小与理论值的差距，控制好开挖进尺，不可出现超挖或欠挖现象，施工中盾构机的姿态要维持合理的状态。（2）盾构施工中要做好关键控制指标的监测工作，同时要复核测量基站。（3）若存在盾构姿态偏差，则要及时调整，保证盾构过程中设备均按照既定的隧道轴线安全推进，纠偏作业不可盲目，要做到“少量多次”，纠偏过急将直接影响管片的施工效果，出现管片错台等问题。
3.6盾构到达掘进阶段
盾构设备开始掘进工作主要是达到端头以后，需要转变以往的掘进操作，利用保护方案稳定隧道的土层结构，让路线能够符合设备推进的要求。简单的盾构挖掘显然不足以满足施工需求，主要有两种方式来进行操作：第一是在设备到达相应位置后即可对土层进行拆除，第二是在设备到达土层防护之前进行拆除作业。第一种方式施工作业操作带来的反馈非常良好，可以大范围应用到地铁隧道施工地层稳定性的防护当中。而第二种方式则必须对地层进行加固操作，强化洞口的坚固程度，用以防止盾构姿态的变化，控制掘进动力。但在这个阶段因为设备推理的降低可能会减小管片的作用力，使得管片的连接位置漏水，这就必须让工作人员在管片安装的过程中加装固定装置。
3.7收敛变形
隧道开挖后，周边点的收敛是围岩和支护力学形态变化的最直接反映，根据设计图纸要求，管片拼装完成后，将收敛预埋件埋设于拱腰位置，应使预埋件位于同一轴线上，测线同管片拱顶沉降布设在同一断面，根据量测数据作出时间-沉降及距离-沉降曲线，以此判断隧道的稳定性。如果数值变化过大，应采取措施改善周围岩体或土体的稳定性；改变开挖方法，以减小开挖对周围土体的扰动；调整施工参数，加强支护等措施，以确保收敛值在允许范围内。
结语
总的来讲，对地铁隧道盾构法施工进行风险分析，可以起到优化施工效果的重要作用。所以在今后的地铁隧道施工当中，有关企业必须加强对盾构法施工关键内容的重视，并结合新型技术的施工需求对盾构法施工进行调控，提高该项施工的整体效率，为企业经济效益的提高打下坚实的基础，推动城市化建设工作的全面发展。
参考文献：
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