荊濤

摘 要：地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降較為常見，當出現(xiàn)沉降時要及時分析原因，有效控制沉降，避免影響到周圍地下管線與地鐵物。本文中聯(lián)系具體地鐵施工案例，分析地鐵盾構(gòu)施工中地面沉降原因及應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu)；地面沉降；應(yīng)對措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.100

隨著我國現(xiàn)代化城市建設(shè)的推進，地鐵規(guī)模不斷擴大，對施工技術(shù)也提出更高的要求。目前地鐵施工中普遍使用盾構(gòu)法，這種方法可以提高施工效率，改善傳統(tǒng)暗挖法的不足。但施工過程中也會出現(xiàn)沉降等問題，影響到施工安全與進度，需要查明原因采取有效的解決措施。

1 影響地鐵盾構(gòu)施工質(zhì)量的因素

1.1 人的原因

地鐵盾構(gòu)質(zhì)量問題、安全問題出現(xiàn)的主要原因就是人，人員的違規(guī)操作或其它行為直接誘發(fā)安全質(zhì)量問題。施工過程中少數(shù)施工人員為了方便，未按照施工規(guī)范操作或是省略部分環(huán)解，無視安全管理。人員作為地鐵盾構(gòu)施工的主要組成部分，做好相關(guān)控制工作具有現(xiàn)實意義。

1.2 設(shè)備因素

地鐵施工企業(yè)主要是依靠各種先進設(shè)備進行工作。因為很多設(shè)備都容易對人體造成傷害，不能直接進行控制，所以要利用各種設(shè)備進行操控。如果地鐵施工過程中，設(shè)備出現(xiàn)問題，使施工不能順利進行，或發(fā)生一些意外反應(yīng)，就會導致施工質(zhì)量要求達不到；嚴重者，如機器設(shè)備存在安全問題，或者設(shè)計不當、或者質(zhì)量不足、材料選擇欠佳，就會造成嚴重的人身財產(chǎn)安全問題。

1.3 材料因素

目前在許多施工項目中，由于管理制度的問題，導致監(jiān)管人員不負責任，對進入施工現(xiàn)場的材料沒有經(jīng)過嚴格的檢測，導致材料的質(zhì)量嚴重下降，嚴重影響工程整體的施工質(zhì)量。即便對于檢測合格的施工材料，由于管理制度的不完善，導致后期的存儲以及施工未按照嚴格標準，影響項目最終的施工質(zhì)量，還加大了施工成本，加劇了施工中的浪費現(xiàn)象。

2 地鐵盾構(gòu)施工地面沉降原因分析及應(yīng)對方法

2.1 地鐵工程概況

x地鐵2號線D3-TS87標盾構(gòu)區(qū)間，地貌屬于漫灘地形，分析區(qū)域地質(zhì)資料得出施工場地底層呈現(xiàn)出二元結(jié)構(gòu)，即淤泥質(zhì)粘土為上部主要組成。整個區(qū)間的賦存粘土地下水屬于孔隙潛水，年度變化幅度為0.5m。根據(jù)地基滲透水結(jié)果表明，地基土主要為微透水、弱透水。地下水不良作用導致地鐵掘進面出現(xiàn)不安全事故，包括流砂、水涌及坍塌等。盾構(gòu)施工中出現(xiàn)地面沉降情況，分析原因包括地質(zhì)構(gòu)成、土層壓力及施工原因。

2.2 沉降原因分析

2.2.1 地質(zhì)構(gòu)成原因

地質(zhì)情況上文進行簡單分析，施工上方區(qū)域以前是耕地與漁場，存在嚴重的淤泥情況。加上本身毗鄰江面，存在較大沉降，尤其是雨季會出現(xiàn)嚴重沉降。這是盾構(gòu)施工中面臨的比較嚴重的非人為原因，施工難度較大。

2.2.2 土層壓力

地面沉降與土層壓力設(shè)定之間存在關(guān)系，22根千斤頂將土層壓力傳遞給盾構(gòu)機，當外部土層壓力小于盾構(gòu)機設(shè)定的土層壓力時，就會造成盾構(gòu)地面出現(xiàn)隆起情況，反之則會出現(xiàn)沉降情況，當這個情況嚴重時直接造成地面坍塌。所以掘進過程中要準確掌握土層壓力。

2.2.3 推進過程因素

此種地層在施工試掘進時，推進壓力逐步調(diào)試，上下分區(qū)調(diào)整不均勻，如因姿態(tài)調(diào)整，上部推力過大，盾構(gòu)易出現(xiàn)栽頭現(xiàn)象，管片下沉導致地表下沉；下部推力過大，下部超挖，地表先出新隆起后出現(xiàn)沉降；小半徑曲線掘進，外側(cè)易超挖，導致沉降；地層水大，出現(xiàn)噴涌，易導致出渣過量，地表出現(xiàn)沉降。

2.2.4 外界原因

區(qū)間地表附近，因其它施工或行走重型設(shè)備、運輸車，導致地表沉降。

2.2.5 施工原因

地鐵盾構(gòu)施工過程中，每環(huán)管片拼裝完同步注漿是一個較為重要的環(huán)節(jié)，很多時候注漿的漿液配比也會對地面產(chǎn)生影響，同時在盾構(gòu)施工過程中如管片自身質(zhì)量缺陷、管片止水條脫落、管片襯背注漿不飽滿、掘進過程中推力不均勻、管片拼裝質(zhì)量控制不嚴格、轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)彎環(huán)選型不準確等原因?qū)е碌某霈F(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，同樣也會出現(xiàn)沉降問題。

2.3 地面沉降應(yīng)對措施

2.3.1 地質(zhì)原因的應(yīng)對方法

（1）布設(shè)測點：沉降監(jiān)測點在到達和始發(fā)50m范圍內(nèi)、曲線段和聯(lián)絡(luò)通道處每5環(huán)設(shè)一個點，直線段每10環(huán)設(shè)一個點，測點在隧道底部的兩側(cè)。

（2）頻率監(jiān)測：距推進面50環(huán)的范圍內(nèi)的測點，1次/d；距推進面50～100環(huán)范圍內(nèi)的測點，1次/2d；距推進面100環(huán)以上的觀測，1次/周；隧道貫通后所有測點30d/次，直至驗收。

2.3.2 盾構(gòu)土壓原因的應(yīng)對方法

土壓平衡式盾構(gòu)掘進機工作原理：開挖面土體的平衡利用壓力艙內(nèi)的土壓力達成。盾構(gòu)正前方開挖面支護，其中施工的關(guān)鍵就是設(shè)定平衡壓力，因此施工過程中要根據(jù)具體情況科學合理的設(shè)定土壓力值，確保推進坡度的平穩(wěn)，糾偏量控制時要減少土體擾動，創(chuàng)造零號的拼裝管片的條件，依據(jù)推進速度、出土量與地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)定好的土壓值與注漿量，有效控制軸線與土層變形控制。

盾構(gòu)機中央控制室內(nèi)操作司機在內(nèi)部完成各種操作，初設(shè)正面土壓力與水壓力值通過技術(shù)人員計算而得，根據(jù)埋深、性質(zhì)與地面超載計算土壓力值，計算值的1.05-1.1倍為設(shè)定值。同時盾構(gòu)司機詳細記錄顯示屏上各項指標參數(shù)，并依據(jù)人工測量、施工經(jīng)驗值及時調(diào)整盾構(gòu)機資料與參數(shù)，確保推進始終按照設(shè)計軸線進行。

2.3.3 盾構(gòu)施工原因的應(yīng)對方法

（1）應(yīng)對方案。盾構(gòu)施工中同步注漿與二次注漿最大程度減少地面沉降情況的出現(xiàn)，掘進施工過程中要及時將足量的漿液材料填充到脫出盾構(gòu)后的襯砌背面環(huán)形空隙中。依據(jù)具體施工條件選擇合適的漿液配比與壓力等內(nèi)容，充分發(fā)揮注漿的作用。通過二次或以上注漿方式彌補同步注漿的不足，有效減少地表沉降出現(xiàn)概率與可能。

注漿目的：通過注漿減少地基沉降量以保證環(huán)境安全；確保管片襯砌的穩(wěn)定性與安全性；襯砌防水的初道防線確保長期防水功能。

注漿方式分析：充填盾構(gòu)殼體與管片圓環(huán)間的空隙與減少后期土體變形的主要手段就是掘進過程的同步注漿與二次注漿，也可以通過這種方式提高隧道的穩(wěn)定性，確保施工質(zhì)量。盾構(gòu)機掘進施工利用注漿方式回填管片與土體之間的空隙，利用運漿車將漿液運送到洞內(nèi)，同步進行注漿與掘進。注漿選擇是通過及時、均勻的將水泥漿液壓注其中，確保及時與足量的漿液填充；根據(jù)地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)確定漿液注漿量與注漿壓力，依據(jù)漿液凝固所需時間確定漿液配比，合理調(diào)整水泥配比。安排專業(yè)負責注漿過程中，詳細記錄注入為主、注入量與注漿壓力值，根據(jù)地層變形監(jiān)測信息及時調(diào)整注漿順序與量，提高注漿工序的施工效率與質(zhì)量。

（2）加強施工過程質(zhì)量控制。隧道接縫漏水造成周圍地層空隙水流失，使得土體有效應(yīng)力增加，造成地層再壓縮固結(jié)，使得地表出現(xiàn)沉降情況。所以，施工過程中控制管片接縫既能滿足功能需求，又可以有效控制地面沉降。

在管片生產(chǎn)過程中加強對施工質(zhì)量的控制，并加強管片進場驗收，嚴格按照施工圖紙防水要求防黏貼氯丁橡膠與遇水膨脹橡膠復合而成的彈性密封墊，并提高管片拼裝質(zhì)量，另外嵌縫防水是管片的輔助防水線。另外如已出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象則采用注漿進行封堵。

環(huán)、縱向縫封閉采用快干高強度砂漿，奠定后面的灌漿基礎(chǔ)，需要注意的是，封閉過程中要確保向內(nèi)部凹進1-2㎝的弧形；利用相關(guān)設(shè)備通過漏水縫垂直鉆孔到止水條處，每50公分間距2-3個鉆孔，與此同時加裝注漿針頭，接縫內(nèi)灌漿時利用高壓灌漿設(shè)備，通常優(yōu)先采用環(huán)氧樹脂，直到灌滿整個接縫為止。整個過程中要充分考慮實際情況，做好各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，避免一個小問題的出現(xiàn)影響到整體質(zhì)量。

（3）控制盾構(gòu)姿態(tài)，調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)，勻速掘進，控制出渣量。最好的推進施工是盾構(gòu)施工各項參數(shù)最優(yōu)化，這也是盾構(gòu)施工中控制地面沉降、保護環(huán)境的首要條件和治本辦法。要達到這一理想狀態(tài)必須對推進中的參數(shù)即對刀盤油壓、土艙壓力、推進速度、壓漿壓力、壓漿量、盾構(gòu)坡度、盾構(gòu)姿態(tài)及管片拼裝作分析。對隧道上復土地質(zhì)條件、地面荷載設(shè)計坡度及轉(zhuǎn)彎半徑、軸線偏差及盾構(gòu)姿態(tài)等選取合理的參量，以指導施工。

2.3.4 外界原因的應(yīng)對方法

首先加強地面測量觀測，對其施工前進行原始取樣，通過沉降頻率及累計與其它位置對比，判斷分析地面沉降原因，采取應(yīng)對措施。其次對盾構(gòu)區(qū)間施工通行地面每天要進行巡視，特別是對臨近有基坑開挖、鉆孔等威脅盾構(gòu)施工的要立即協(xié)調(diào)并加大監(jiān)測力度。

2.3.5 其它施工原因的應(yīng)對方法

嚴格審閱施工圖紙并按圖施工，特別圖紙指明需進行道路、地面上建構(gòu)筑物等進行注漿加固等措施時一定要認真執(zhí)行。

如地面沉降達到預警值時，要嚴格按照施工組織設(shè)計及應(yīng)急預案進行有序處理，不能繼續(xù)盲目施工。

3 結(jié)語

總而言之，地鐵盾構(gòu)施工中一旦遇到地面沉降情況，需要及時采取有效應(yīng)對措施。特別是當前城市高樓林立、地下管線錯綜復雜，如果不能第一時間解決地面沉降問題，將會誘發(fā)嚴重的后果，給民眾生命財產(chǎn)安全造成極大影響。因此深入研究與分析盾構(gòu)施工地面沉降問題具有現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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