盾构法隧道施工地层变形管控分析

盾构法隧道施工地层变形管控分析

熊浩荡

广东华隧建设集团股份有限公司   广东广州  510000

摘要：随着我国城市快速发展和现代化经济水平的快速发展，交通运输业发展迅速，地铁由于污染小、容量大、空间利用率高等优点成为公众首选。地铁因其具有节省土地、减少干扰、节约能源等优点，在城市的交通出行中占据越来越高的比重，出于线路规划的需要等原因，后续待建设的线路不可避免地要与既有线路交叉，因此会产生相互影响，尤其是对已运营线路的影响不可忽视。施工过程中稍有不当，即可能造成既有线路隧道甚至轨道变形超限，影响行车安全，造成安全事故，引发不良社会影响。

关键词：盾构法；地层变形；管控对策

引言

为准确掌握地铁盾构近接施工的风险等级，以近接既有隧道施工断面的地表沉降变形监测成果为基础，先分析研究其变形规律，再利用累计变形判据和变形速率判据实现近接施工的风险等级评估。但也存在一定不足，如层次分析法具有一定的主观性，难以完全客观评价各类近接影响因素，与之对应，变形监测成果是所有近接环境因素影响的综合表现，以其为研究基础具有明显的优越性。

1下穿既有线主要安全风险分析

1.1黏土地层中刀盘结泥饼施工风险

盾构隧道洞身穿越地层为2黏土层，掌子面的黏土受到刀具切削、刀盘挤压后形成细小的土颗粒，在刀盘中心位置形成附着的泥饼，在高温、高压作用下不断变厚变硬，最终导致刀具被渣土糊住，刀盘失去削土能力，导致掘进速度过慢，掘进过程中易出现堵舱、刀盘结饼、刀具异常损坏等情况，造成施工无法正常进行。

1.2开挖施工不规范

施工规范性是地铁隧道管理中的重点内容，如果在施工中出现施工不规范的现象，就很有可能会出现管涌，发生突然下沉，对工程的进度控制和成本控制产生很大影响。此外，开挖过程中的流沙也可能导致突然沉降。而且在开挖时，覆土过浅，一旦出现这种现象，很容易造成盾构机扬程上升。另外，施工过程中对土体的扰动、衬砌管片的受压变形、施工速度的快慢等都会导致地层变形，引起地表发生沉降。

2盾构掘进施工关键技术

2.1土压力的管理

在软土土体环境中盾构掘进时，应确定土压平衡，一般情况下土压力的P0根据静止土压力为中心范围进行取值，取值的上限不得超过水压力和被动土压力之和，下限不得低于水压力和主动水压力之和，同时在施工过程中应动态跟踪P0数值，结合覆土深度和地基变化监测的数据灵活调整。针对难以建立土压的承压水地层，施工人员通过压注高压空气和压注泡沫的方式管理土仓，建立适当的土压平衡。

2.2盾构掘进施工

根据该工程项目隧道的埋深以及地质情况，确定管片拼装点位。盾构掘进施工，首先需要完成注浆工作，在开始注浆时，采用同步注浆和二次注浆相结合的方式，在注浆时，根据经验公式计算及设计要求，注浆量取每环不低于5.3m3，实际注浆量可根据施工时地面沉降情况略微调整。在注浆过程中，出现管片裂缝漏水现象时，若墙面轻度渗水时，不注浆，只注入环氧树脂进行处理；如渗水较大，在本环或相邻环进行二次注浆处理。针对施工中的水平运输，该机车额定牵引力为104kN，最大行走速度为25km/h，轨距900mm，轴距2600mm，制动方式包含电控制动、空气制动和手制动。为了确保管片结构具备一定的防水性，按照清扫管片→用钢丝刷刷掉止水槽混凝土斑点、泥点→用毛刷刷掉止水条里的粉尘→在止水条和止水槽表面涂刷粘合剂→粘贴密封垫→用橡胶锤敲打,保证止水条和止水槽粘结紧密的流程，完成密封垫止水条安装。在施工现场，为保证隧道内运输安全，机车在洞内的运输，应指派经过专业培训的人员操作。在机车启动前，要求检查各节机车连接牢靠，在确保没有任何问题的情况下，统一指挥协调机车组的运输。当机车到达预定的位置装卸料时，要将事先加工制作好的防溜器械放在车辆前后轨道上，保证洞内的安全运输工作。

2.3管片沉降监测技术

地铁隧道盾构施工监测工作当中，需要根据实际情况选择适合的监测方式，保证能够将监测优势充分凸显出来。对路段的沉降及收敛的监测与测量，关键意图是为全过程控制隧道总体的变形程度。管片部分的监测点间距，可在特殊位置合理缩小间隔，监测点区域土体要稳定，并有足够的空间方便操作，点位通常安排于管片上，和收敛点位设置在一个断面。一般情况下，测点间隔是十环，断面则需处于始发区域、连接通道周围、裂缝处以及建设异常的曲线区域。不仅如此，在断面所处地段，可能存在偏移与其他地质条件不好的状况，要适当添加监测断面。在隧道附近，若遇到管道及河流等情况，也需布置监测断面。对于管片沉降的监测处理，需在开挖工序完成后及时开展实地监测，以地铁站中基准点为起始点，使用水准仪实施测量，而后续监测通常安排在早期支护工序结束以后。

3地层变形对策管控

在盾构隧道掘进施工的过程中，由于出土量、掘进速度以及土仓压力等的不同，对施工过程中地层的变形也会产生很大的影响。通过对盾构法隧道施工沉降影响的分析，本文从同步注浆、土仓压力、推进速度和出渣量方面对盾构法引起的地层变形进行控制。在盾构施工中，注浆压力是控制浆液流动的重要因素，所以在注浆时一定要保证注浆压力适当。当注浆压力不够时，会造成空隙无法被完全填充，从而造成地表沉降量增加；当注浆压力过大时，会使四周土体产生扰动，从而造成隧道本身和地层产生位移，且易发生跑浆。在此区间中，注浆压力为０．３～０．４ＭＰａ。注浆量是导致地表沉降的重要因素，因此可以通过合理地控制注浆量来实现对地表沉降的控制。一般情况下，注浆量的多少用填充率来表达，填充率是指注浆的体积与建筑空隙体积的比值。只有当浆液体积与建筑空隙相等时，才可以视为注浆量恰好可以填充满空隙；但注浆时容易出现跑浆、超挖以及凝固时发生体积收缩，因此在实际工程施工中，填充率都会按照大于１００％进行施工。当同步注浆完成后如果空隙没有被很好地填充，或者浆液硬化后有较大的收缩时，仍然需要进行二次注浆。在天水路站至合肥站盾构区间浆液固结收缩率小于５％，填充率为理论填充率的２倍左右。由于在实际工程施工中存在浆液渗透、跑浆漏浆等一系列现象，所以会根据工程的实际施工过程来调整注浆量，实际注浆量往往会大于理论注浆量。根据本区间内的工程地质条件，通常情况下，实际注浆量一般为理论注浆的１．３～１．８倍，并且需要结合实际工程中的地表沉降监测反馈信息来对注浆量进行合理的调整。

结语

为促使盾构始发掘进顺利进行，须依项目实际制定完善的专项作业方案，切实抓好各关键环节施工管控，把好质检关，以为地铁区间隧道建设施工的有序推进夯实根基。为了能够保证地铁的稳定运行，通行的安全性，就要重视盾构施工阶段及在运营中的监测工作，做好全面的分析，明确引发沉降问题的主要因素，并且探寻问题的本质，开展针对性的优化工作，提高监测水平，保证施工质量，多角度分析沉降风险，能够通过监测工作，控制沉降，提高施工质量，进而保障地铁工程的顺利进行。

参考文献

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