吴家柱
佛山市铁路投资建设集团有限公司 广东 佛山 528000
摘要：随着城市化进程的加快，我国的地铁[要么写“地铁”，要么写“城市轨道交通”]得到了相对较快的发展，地铁交通发展的直接影响就是人们出行效率的提高，当然，地铁里程规模[地铁里程规模]也在逐步扩大。地铁一般建在城市中心[建议删除“或地下中心”]，地铁的建设必然离不开隧道的开挖。隧道开挖对地面的影响很大，往往伴随着地表沉降问题。盾构施工中地面沉降问题较为严重，对地面建筑结构造成一定的破坏。因此，探讨地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题具有重要的现实意义。
关键词：地铁隧道；盾构法施工；地面沉降问题
1盾构施工中的地面沉降成因分析
盾构施工引起的地面沉降具有特定的阶段：
（1）初期沉降。随着盾构掘进的推进，盾构前滑面因失稳而下沉，并伴随明显的压缩变形，导致大范围的应力释放，最终导致固结沉降。（2）挖掘面[临字是不是要删掉]起伏。随着盾构施工时间的延长，土体应力状态发生显著变化，土体应力释放较大，土层出现塑性变形。（3）盾构穿越过程中的沉降。从空间关系上看，盾构壳与土层接触部分构成滑动面，滑动面存在强剪应力，使滑动面发生变形。（4）通过盾体的沉降。建筑空洞是造成隧道结构空洞的重要原因，不仅包括由管片和盾构壳形成的空洞，也包括盾构在隧道轴线上的移动所引起的空洞。（5）盾构施工后期沉降。主要是指固结沉降现象，反映了地层沉降的时间效应，根据现有的技术水平很难从根本上避免这种沉降。
2地铁隧道盾构施工引起地面沉降主要影响因素分析
2.1覆土厚度与盾构外径的影响
在盾构施工中，存在的不可控因素比较多，很多因素都与盾构外径大小有着较为密切的联系，正常情况下，盾构外径[从没听过这种说法：盾构外径是呈动态变化的]其外径[应删除“长度”]越大，盾构施工中对土层的波动幅度就越大，在同样的地层波动中，随着沉降槽宽度的增加，其地面下沉深度也会相应增加，隧道的覆土厚度与盾构外径之间呈方向关系，也就是说，覆土厚度越大，地层更加稳定，地面沉降值就越小。
2.2盾构穿越土层性质
盾构施工中所涉及的土层种类比较多，很多土层都处于中间节点，不同的土层其物理性质不同，在盾构施工中，所体现出来的地面沉降现象也有一定的区别，在软土层中，所包含的穿越砂土层的隔离系数比较小，沉降量也更低。基于盾构结构的不同，在穿越不同土质中所产生的地面沉降效应是有一定区别的，穿越砂土层相比于黏土层，宽度系数要低一些，所产生的沉降量更多。
2.3地下水流失因素
在深度隧道施工中，地下水流失会造成水位的降低，这对于盾构施工中地面的稳定性有着极大的影响，尤其是在桩基孔隙率较大的地层，地下水流失造成的地面沉降现象更为严重，盾构机运行的时候，对土层的波动影响较大，当盾构机长时间未工作，地下水就会通过盾构通道流向挖掘面，使得地铁隧道方向与水连通，在水的贯穿作用力下，隔水层水位降低，地下水位也会降低，停止挖掘使得开挖面水量大幅度流失。如果地铁隧道表面的土层较为松散，而且没有一个良好的密封性，在盾构施工的时候就容易形成上下连通的水力通道，随着盾构机的推进，引起地面沉降。
3地面沉降观测方法
3.1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。
3.2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。
3.3盾构通过后的沉降控制
盾构通过后的控制为地面沉降控制全流程中的重点内容，原因在于此阶段的沉降几乎达到施工全程总沉降的40%~45%。同步注浆是较为关键的控制方法，做好此方面的工作可减小盾尾空隙区域的地层变形现象，提高隧道的抗渗水平，管片衬砌可维持相对稳定的状态。
同步注浆应用效果与浆液性能具有密切的关联，以惰性浆液较为合适，其凝结时间相对较长，可享受到更加充足的同步注浆压力，在此条件下在极短时间内向后续的多环传压和补压，补强注浆效果显著，可以减少多环隧道土体所产生的时效沉降量。根据同步注浆的施工需求，可按照粉煤灰∶膨润土∶消石灰∶砂∶水=300∶80∶80∶1100∶350（按重量计）的方式配制。惰性浆液在实际应用中存在不足之处，稳定管片所需的时间相对较长，期间土层围岩等外部产生的作用力较为显著，易发生管片上浮、错台等质量问题。惰性浆液在控制地层沉降方面具有较好的应用效果，对提高隧道施工质量其产生的作用甚微。
4地面沉降的观测方法及结果分析
4.1监测点的布设
按垂直基坑的方向依次布设地面沉降监测点，剖面间距取30~40m，按从内向外、先密后疏的方式有序布设。根据现场实际条件，将地表沉降点的断面间距设为30m，在布设测点时其横向间距设为3~8m，且前期高密度布置、后续疏松布置。地表处存在较特殊的区域，该处不宜直接布设测点，宜应用到间接测点。
4.2监测结果分析
汇总沉降监测结果，具体内容如表2所示。
表2沉降监测统计表单位：mm
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根据表2可知，不同测点所得到的沉降量上下限值各异，其中最大为8.86mm。对比许可变形范围，各点的沉降值均可控制在该区间内，表明盾构周边地表无异常的变形和沉降现象，总体施工状况良好，可满足要求。
结束语
盾构法在地铁隧道施工中应用广泛，应用效果相对理想，但盾构施工引起的地面沉降也不容忽视。我们应该进一步加强对盾构施工的研究，从盾构施工引起的地面沉降机理入手，采取适当的预防措施，减少其沉降危害。
参考文献
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