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摘要：随着城市化进程的不断深入，我国的地铁交通得到了相对较快的发展，这直接影响着地铁交通的改善和人们出行效率的提高。当然，地铁项目的规模也在逐步扩大。地铁通常建在城市中心或地下中心，地铁的建设必然离不开隧道的开挖。隧道开挖对地面有很大的影响，往往伴随着地表沉降。盾构施工中地面沉降较为严重，对地面建筑结构造成一定的破坏。因此，本文通过具体工程实例探讨了地铁隧道盾构施工法处理地面沉降的现实意义。
关键词：地下轨道；交通工程；盾构法施工；风险控制
1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。
2工程实例
2.1工程概况
某市地铁区间隧道为单圆盾构施工，采用1台土压平衡式盾构从区间右线始发，到站后吊出转运至始发站，从该站左线二次始发，到站后吊出、解体，完成区间盾构施工。该区间场地地层呈二元结构，上部主要以淤泥质粉质粘土为主，下部以粉土和粉细砂为主，赋存于粘性土中的地下水类型为空隙潜水，赋存于砂性土中的地下水具一定的承压性，深部承压含水层中的地下水与长江及外秦淮河有一定的水力联系。到达端盾构穿越地层主要为中密、局部稍密粉土，上部局部为流塑状淤泥质粉质粘土，端头井6m 采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。
2.2事故经过
在盾构进洞即将到站时，盾构刀盘顶上地连墙外侧，人工开始破除钢筋，操作人员转动刀盘，方便割除钢筋，下部保护层破碎，刀盘下部突然出现较大的漏水漏砂点，并且迅速发展、扩大，瞬时涌水涌砂量约为260m 3/h，十分钟后盾尾急剧沉降，隧道内局部管片角部及螺栓部位产生裂缝，洞内作业人员迅速调集方木及木楔，对车架与管片紧邻部位进行加固，控制管片进一步变形。仅不到一小时，到达段地表产生陷坑，随之继续沉陷。所幸无人员伤亡，抢险小组决定采取封堵洞门方案。
2.3 事故处理措施
抢险小组利用应急抽水泵排除积水，同时确定采取封闭两端洞门的方案，在该车站端头外层钢筋侧放置竹胶板，采用编织袋装砂土及袋装水泥封堵，迅速调集吊车及注浆设备进场，采用钢板封堵洞门；始发站洞内积极抢险，利用方木对车架与管片进行支顶，在无法控制抢险的情况下安全撤出作业人员，在洞内进行袋装水泥挡墙施工，共用水泥90t，码砌过程中有局部渗水，为确保挡墙稳固，决定在始发站洞口堵封，之后开始拆除洞口钢轨。第二天，盾构到达车站端头继续洞门钢板封堵，并及时浇筑混凝土34m 3，在钢板背面架设工字钢作为斜支撑；根据地表沉降情况，调集设备进行地表注浆加固。始发站洞口施工袋装水泥挡墙，利用管片小车用龙门吊吊运到井下，人工码砌并开始加工钢筋网片及模板。第三天，接收车站端头2根型钢支撑已全部架好，继续向已封堵好的钢环内浇灌混凝土。但钢环下部又出现漏水、漏砂现象，现场组织人员用袋装水泥、棉被堵漏，并增加水泵抽水，晚上安装2根钢支撑，井下立模浇筑右线盾构井2m 高范围内混凝土。之后几天，始发站水泥挡墙施工完成，安装钢筋网片及模板，纵横向设置型钢支撑。端头井两侧继续钻孔并注双液浆，右线端头浇筑混凝土，地表沉陷处土方回填，端头井左侧立模。后向洞内注水，注水速度为51m 3/h，并用聚氨酯堵漏。事故发生10日后，接收车站端头部位继续浇筑混凝土，险情得到有效控制。
3盾构法引起的地面沉降原理
3.1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。上述工程实例中，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，对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。
3.2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。
4地铁工程盾构法施工风险分析
4.1盾构始发阶段的风险
在盾构施工的始发作业阶段，施工风险主要体现在以下方面：始发段的施工作业容易导致前方存在各种空洞，引起出现塌方事故，威胁施工人员的生命；在始发段的施工过程中，若是顶部与护壁的加固不牢，则可能会引起涌水塌方；应用盾构法施工时，需要使用到盾构机，若是盾构机的基座不稳、质量差，这就容易出现盾构机倾翻的情况，为施工人员带来安全风险；在盾构施工中，还存在反力架不稳定的情况，这也会存在安全风险；在盾构施工中，对于洞封门的凿除，若是没有及时清除土则可能会造成涌土，为施工的顺利进行带来了风险。
4.2盾构掘进阶段的风险
在盾构施工掘进阶段，所面临的风险主要体现在以下几方面：在盾构施工的前面容易出现地层空洞，这就会对施工人员的安全造成威胁；盾构施工的前方易出现不明障碍物；盾构施工设置的参数缺乏合理性，也会为工程施工带来风险；在盾构掘进作业中，轴线比较容易出现偏差；盾构机械设备存在故障，或者日常维护不到位，也会存在安全风险。
4.3盾构到达阶段的风险
在盾构到达阶段，此时存在的施工风险主要体现在以下几方面：①接收端头加固不当，就会存在沉降过大的现象；②接收端头没有密封好，可能会造成淹井的现象；③接收基座的强度不够，盾构机存在倾倒的风险。
5地铁隧道盾构法施工质量控制措施
5.1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，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、切削扭矩等，使开挖的土量控制在合理范围内。
5.2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。
5.3机器设备
盾构机运行中易发生姿态偏差，例如设备中心与管片中心不能完全达到同心。对此，需灵活调整盾构机设备，可通过调整铰链千斤顶行程的方式，使其维持同心关系。
5.4施工管理
制作好的管片存放时应放置垫木，起到缓冲作用。按照操作方式的不同，吊装包含立吊和平吊两类，因此要选择合适的吊具，全程遵循轻吊慢放的原则，严格控制堆放量，最多为3层；在车辆运输过程中，要加强对行车速度的控制，做到慢速且匀速。可以用橡胶板粘贴在车厢上，避免管片与车厢直接碰撞，通过橡胶板的缓冲作用有效保护管片。对于管片的拼装作业，应逐块拼装到位，检查各个接缝处的防水条，不可出现破损现象；曲线段的施工难度更大，其对于管片的环向定位精确度提出了更高的要求，因此要严格按照规范施工作业，加强质量控制。
5.5盾构设备始发、接收施工要点
首要工作是确定盾构施工线路，严格控制轴线位置，使其偏差在许可范围内，避免对施工质量造成影响，或是出现资金浪费等现象。盾构的始发和接收施工难度较大，对设计方案提出更高的要求，必须在前期准备充分，并采取动态化控制措施，以地质条件为依据，准确判断盾构施工条件，灵活调整工艺方法，使盾构始发和接收顺利完成。
结语
从地铁工程的盾构施工来看，由于段沟隧道建设的规模比较大，所以在具体施工中存在的影响因素也比较多，这就导致盾构施工存在较高的施工风险。所以，作为地铁工程的建设单位，必须将各个施工环节的安全管理工作重视起来，在施工之前对盾构施工中存在的风险进行预测和分析，并制定好应急预案，以此来有效地应对安全事故，全面提升地铁工程建设的安全性，推动城市轨道交通网络的完善。
参考文献：
[1]徐杏华，李朝，丛敏，刘健.地铁工程盾构法施工风险分析与规避措施[J].常州工学院学报，2020，25（01）：40-43.
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