地铁盾构区间施工沉降处理技术研究

地铁盾构区间施工沉降处理技术研究

江国仲

合肥市轨道交通集团有限公司安徽合肥230000

摘要：当前形势下地铁工程的有效建设，为城市道路交通压力的缓解提供了重要支持。在进行地铁盾构区间施工作业时，为了实现对这方面沉降问题的科学处理，增加处理工作进行中的技术含量，则需要考虑相应的处理技术使用，进而保持地铁盾构区间良好的施工状况。

关键词：地铁；盾构区间；沉降；处理技术

引言

在城市化建设过程中，必须要明确人口快速增长所带来的交通问题，通过地铁建设来缓解交通压力，其运量大且速度快，能够减少环境污染问题，因此必须要加强地铁建设质量控制。盾构施工法的应用过程中，往往会改变土体原状，尤其是极易引发地表沉降，影响已有设施的正常使用，甚至会对社会群体的生命安全造成威胁。在此种情况下，对地铁盾构区间施工沉降处理技术进行研究，具有一定现实意义。

1地铁盾构区间施工沉降的原因分析

1.1人的原因

地铁盾构质量问题、安全问题出现的主要原因就是人，人员的违规操作或其它行为直接诱发安全质量问题。施工过程中少数施工人员为了方便，未按照施工规范操作或是省略部分环解，无视安全管理。人员作为地铁盾构施工的主要组成部分，做好相关控制工作具有现实意义。

1.2不利地质因素的影响

在地铁盾构区间施工作业开展期间，由于不利地质因素的影响，引发施工中的坍塌问题。具体表现为：盾构到达段断面内存在的地层分界面处的地下水较丰富，为喷涌的形成创造了有利条件，给地铁盾构区间施工带来了一定的困难，导致施工出现坍塌问题的几率加大。同时，不利地质因素影响下会给地铁盾构区间施工埋下安全隐患，加大施工难度。

1.3其他方面的原因

在分析引发地铁盾构区间施工坍塌问题原因的过程中，也需要对以下方面的原因加以思考：

1）施工中所需的工作体系不够完善，应急处理方面的作业计划实施不到位，制约着地铁盾构区间施工水平的提升。2）在制定与实施地铁盾构区间施工方案的过程中，由于相关施工企业对方案的科学性、技术含量等因素考虑不充分，加上施工中刀盘结泥饼、喷涌现象的出现，可能会导致地铁盾构区间施工地面沉降问题的发生，再加上施工效益、施工质量等缺乏保障，加大了盾构区间施工难度。

2地铁盾构区间施工沉降机理

在地铁盾构区间施工过程中，随着盾构区间施工的进行，极易改变原有地层应力平衡状态，应力被释放的情况下，地层就会出现变形。就地层条件来看，其是盾构施工中地表沉降出现的一个重要因素，除此之外还包括开挖速度、掘进压力以及灌浆压力等因素。通过工程实测数据进行系统分析可知，地铁盾构施工过程中所引起的地表变形主要包含以下几个方面：其一是先期变形，为盾构到达之前。盾构施工过程中需要排水，地下水位下降的情况下，地层孔隙水压力发生明显变化，这就会导致地表出现不同程度变形。其二是地表变形，为盾构到达时。盾构掘进施工中，于前方工作面顶进加大压力，土体受到强烈挤压，地表隆起，而在压力减小时，就会导致前面土体出现松动，也就会出现地表沉降。其三是盾构通过时的地表变形。在盾构施工的干扰作用下，盾构机与土体之间存在相对位移，地层就会出现一定损失，两侧土体以外侧为方向进行移动，地表变形随之出现。其四是盾构通过后的地表变形。也就是说，在盾构机通过之后，空隙存在于盾构机和衬砌之间，若注浆不及时或者注浆量不够的情况下，极易导致地层塌落，地表沉降也随之出现。

3地铁盾构区间施工沉降的处理技术

3.1制定有效的施工坍塌处理方案

1）为防止地表注浆时浆液包裹盾构机和掌子面再次坍塌，立即用填充物置换出土仓中及盾构机与围岩间隙中的空气，并对地表进行钻孔注浆，为地铁盾构区间施工计划实施提供安全保障；2）选用性能可靠的材料，应对地铁盾构体的径向实施开孔注浆操作，避免盾构应用中出现被包裹现象，减少施工中坍塌问题的发生。实践中，通过对这些措施的配合使用，可完善施工坍塌处理方案，从而为地铁盾构区间施工作业的顺利开展提供科学指导，减少施工中可能存在的安全隐患。

3.2优化盾构掘进施工参数

在地铁盾构区间施工过程中，为有效处理沉降问题，必须要对盾构掘进施工参数进行优化。结合整个地铁工程项目的实际情况出发，把握其土质特征、盾构覆土厚度等情况，明确地下含水情况，结合以往地铁盾构区间施工经验出发，对盾构操作工艺参数进行初步制定，这一方面所涉及到的参数包括土压推进速度、注浆及二次补注浆压力的次数和数量、加泥量等。在确定盾构操作工艺参数之后，发挥测绘人员的作用，于盾构沿线地层对永久性观点进行规范布设，以现代信息技术为支持进行监控，确保监控的全面化和实时化，以便更好的把握地面及各个地层在盾构掘进阶段的具体反映，并以此为依据来对盾构掘进技术工艺参数进行优化调整，从而为整个地铁盾构区间施工的顺利进行提供可靠支持，降低沉降的发生几率。

3.3优化盾构掘进方式

1）合理设置土压力，防止超挖。在盾构推进的过程中，根据理论计算、前期掘进数据和监测数据合理设定土压力值，严格控制盾构掘进参数，科学合理地设置土压力及相宜的推进速度等参数；以减少对土体的扰动，主要体现在控制地层损失率以及盾构推进压力上。

2）做好渣土改良。渣土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速的一项不可缺少的重要技术手段。通过渣土改良，使渣土具有流塑性和较低的透水性，形成较好的土压平衡效果，从而稳定开挖面，控制地表沉降；盾构掘进至泥岩地层时，能防止土仓及刀盘结泥饼。

3）控制出土量。出土量管理是盾构掘进的根本，是保证控制地层损失率最直接、最有效的手段。盾构掘进每环出土量采取体积和重量双重控制，以渣土体积控制为主，重量复核为辅。掘进速度和出土量一定要相适应，保证土仓内压力适宜，不能超量出土。发现出土量较理论量的偏差过大，应进行调查分析，同时，加大同步注浆量，并结合监控量测数据和地面巡视情况，必要时采取地面注浆加固等措施，防止地面出现较大沉降或塌陷。

4）做好注浆控制。根据不同的目的，壁后注浆分为同步注浆、二次注浆以及洞内跟踪注浆。当管片在盾尾处安装完成后盾构机向前推进，管片与土层之间形成建筑间隙时，及时采用浆液材料填充此环形间隙则有利于防止和减少地层变形，提高结构的稳定性。为减少同步注浆浆液早期强度低、隧道受侧向反力影响大的问题，在管片出盾尾后，通过管片注浆孔向管片外周进行二次注浆，二次注浆浆液宜为瞬凝性且具有较高早期强度的水泥-水玻璃双液浆。盾构通过后，利用注浆孔或吊装孔打设注浆管进行洞内跟踪注浆加固，对于盾构通过后的滞后沉降以及盾构隧道后期的防水也至关重要。

5）加强地面变形的预测与监测。地面变形，需要根据施工现场的实际情况，选用有效的施工方法，并在施工过程中全面实施监控量测，获取准确的测量数据，有针对性地进行施工前的地质勘查分析，推进前根据以往类似工程的经验和有限单元法进行预测，以预测结果为依据来初步设定掘进参数；在推进过程中，对隧道中心线上及两侧一定范围内设定的观测点进行水准测量，并将这一结果应用到后续区段的施工管理中。实践证明，采用“勤试测、勤调整施工参数”的信息化施工方法，可将地面沉降量控制在理论计算出的地面沉降限值范围内。

4结语

总而言之，地铁工程大多处于城市繁华地段，周围存在较多建筑物和地下管线等，一旦沉降事故发生会严重影响正常生活，甚至加大工程成本。地铁盾构区间施工过程中，必须要通过有效的技术措施来处理沉降问题，以维护整个地铁工程项目的综合效益。

参考文献：

[1]张建齐.地铁盾构施工对地表沉降的影响研究[J].城市建设理论研究（电子版），2018，264（18）：119.

[2]苏国琳.地铁盾构区间施工沉降处理技术探讨[J].工程建设与设计，2019（09）.