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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:
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[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).