地铁隧道盾构施工的沉降监测研究

地铁隧道盾构施工的沉降监测研究

张翰明

深圳地铁运营集团有限公司  广东省深圳市

摘要：地铁盾构施工虽然具有机械化程度高、掘进速度快、对周边环境影响面少等优点，但还是会引起地层的扰动，使地层和周边建筑物产生变形和沉降。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。基于此，本文主要分析了地铁隧道盾构施工的沉降监测。

关键词：地铁隧道；盾构施工；沉降监测

引言

在对地铁隧道工程进行施工时，盾构施工具有安全性和效率高等优于其他施工方式的特点，因而被广泛应用在地铁施工中。为了实时监控盾构施工时对周围环境产生的影响程度和范围，应布置不同类型的监测点进行施工现场监测，并对监测成果进行分析研究，使其可以及时获取盾构施工过程中的形变动态信息，有效保障盾构施工的安全。

1盾构法施工原理

盾构施工主要原理是在盾构机罩的掩护下进行开挖，在开挖期间它的主要功能是对尚未开挖的隧道进行临时支护，承担四周岩体的压力和地下水的压力，防止地下水进入隧道；开挖完毕后，在盾壳的掩护下进行管片的组装和灌浆。盾构施工要求一口始发作业井、一口接收作业井。始发作业井用于盾构机、后配套设备的装配、反力架、负环的安装以及出土、管片运输等始开挖工作。接收工作井用于完成盾构机到达、解体等有关工作。目前，地铁的起始和接收工作大都设置在车站末端。普通盾构施工开始后，根据设计的轴线进行作业，并在期间进行横向、纵向的数值监测，及时纠正；纠正过程中应遵循“缓纠、慢纠、勒纠”的原则，避免“急纠”。并做好背面注浆和二次注浆，对沉降进行控制[1]。

2地铁盾构施工的影响因素

第一，对地铁隧道施工安全风险的重视程度还不够高。由于应在实施准备阶段进行地铁隧道项目规划和设计，其安全风险只能在施工或运营阶段才能，因此，安全风险容易在规划或设计阶段被忽视。因此，在充分意识到项目建设各个阶段风险关联性的同时，也要通过有效的方法辨识影响安全管理的因素，并在相应的阶段进行有效规避。大量的地铁隧道施工安全事故表明，人们对地铁隧道施工安全风险的重视程度不高，安全意识有待进一步加强。第二，不良地质对地铁盾构施工的安全影响分析还不够充分。在地铁盾构施工中，通常面临着不同的地质，对地质的分析是必不可少的，但地质因素也是最容易被忽略的。

3地铁工程盾构法施工的特点

地铁盾构施工是一种自动化程度极 高的施工方法，其特点表现为节省人力 且施工速度快，能够一次成隧道，不受气 候影响，不仅在开挖时可控制地面沉降， 减少对地面建筑物的影响，而且水下开 挖时不影响水上交通。

首先，盾构法施工开挖速度快，适用范围广，安全系数高，机械性高。盾构施工实现自动化和机械化的同时，也带来了高额的租赁费用。其施工成本较高，对技术人员的要求也较高。对于断面的尺寸不固定的路段，该施工方法适用性较差[2]。其次，盾构机集合了多种机械的功能，极大的降低了人工作业，可以短时间内快速完成施工，具有比较高的作业效率。在进行开挖中，可以一次性成形，最大限度地避免了重复施工的现象。

4沉降监测目的及内容

地铁盾构施工中，盾构施工掘进，四周的土体就会出现很大变化，此时地面和建筑物就会出现变性，因为四周环境的影响就会导致工程事故发生。按照我国颁布的《城市轨道交通工程监测技术规范》要求，采取盾构施工要针对地面和建筑物采取实时的检测。如果地面或者是建筑物出现了沉降和倾斜，就要上报施工方和监理单位，需要采取针对性地措施处理，例如，对于施工参数调整，采取加固措施，或者是控制施工进度等方面，要按照监测信息作为一项施工的参考和指导，才能确保施工的质量和安全性。与此同时，进行盾构施工时，要利用现场监测将施工中动态数据全部做到采集，绘制出各种形态的曲线图，给现场施工提供预测和预报，另外，针对施工现场要及时地调整施工参数，同时在盾构施工中采用现代信息化施工，不仅确保施工的安全和稳定性，同时还能提高其施工效率[3]。

5地铁隧道盾构施工的沉降监测措施

5.1科学规划监测点

监测工作过程中，需要做好监测点的科学规划，提升监测的全面性，让监测人员结合当前工程进度情况进行测量工作，在隧道的中线上方的地面设置合适的距离点，并且每隔四个测点要设置相应的检测横断面，确保测量的规范性。在面对软土层和埋深较浅区域展开设计工作的时候，要对各项条件因素做精准分析，在正确的位置布置监测点。

5.2合理调整盾构半径

合理化调整盾构半径有助于提高施工的有效性，辅助监测工作的顺利进行，要提高半径调整意识。一般状况中，单圆盾构和双圆盾构半径存在区别，相关人员应该加大对半径调整的重视，可以将单圆盾构以及双圆盾构的半径设置为3m左右，并且调整盾构埋深度。并且随着地面沉降面积的增大，可以对宽度系数以及盾构半径进行针对性调节，确保沉降面积更加科学。

5.3把控好监测频率

沉降监测频率的良好把控可以直接避免沉降问题的发生。在具体应用中，可以从多个角度进行数据监测，充分掌握盾构的真实施工情况，在盾构机头前方10m位置或后方20m的位置设定为分析区域，在工程现场对监测点实施科学监控，将监测到的频率准确记录下来，确保施工位置的土层频率与设计要求相一致。如果发生沉降异常或隆起的现象，技术人员必须要对当前频率范围进行测量，为控制地面沉降提供科学依据。如果变形超出规范标准的规定要求，或是场地条件出现较大的变化时，要适当加大观测频率。需要特别注意的是，当现场存在事故风险时，必须连续不间断观测[4]。

5.4成果分析

第一，当施工现场沉降监测工作开展一段时间，或是某一个阶段的施工完毕后，对量测结果总结、分析。利用相应的方法对现场监测所得的原始数据加以整理，可以按照数值的大小排序，以频率分布的形式显示一组数据分布情况，统计数据的特征值。第二，采用反映数据变化规律及发展趋势的函数关系式，预测下一个阶段的沉降观测数据；以实测数据为基础，通过函数近似的方法，求出与测量规律相符但尚未经过实测得到的数据。第三，在对沉降监测等数据整理分析后，提供如下数据：荷载、时间、沉降的过程线以及不同观测时间的沉降线；荷载、时间、水平位移的过程线和断面横向位移分布图。

结束语

盾构施工法是当前我国各大城市地铁施工的主要方法 , 而土压平衡盾构相较于泥水平衡盾构方法具有施工噪音小 , 施工环境好 , 安全性高等诸多优点 , 逐渐成为各地区地铁施 工主要采用的施工方法 , 尤其适用于黏土、软土、泥炭土 等软质土层施工。当前，由于受到盾构方法本身所限，施工阶 段很有可能会出现土体坍塌、沉降等问题。所以，相 关人员必须使用合适的设备进行全面监测，加强施工 控制水平，提前对所有的风险问题进行深入调研，避 免沉降问题的出现。

参考文献

[1]吴晓涛.交叠隧道盾构施工引起的地表沉降及地层加固分析与模拟研究[D].镇江：江苏科技大学，2019.

[2]何志辉.地铁隧道盾构法施工下穿建筑物沉降分析与控制[D].武汉：湖北工业大学，2017.

[3]洪卓众.基于盾构施工的地表监测数据分析及建模预测[J].城市勘测，2018（2）：157-160.

[4]胡愈，姚爱军，张剑涛，等.地铁盾构施工对上覆平行雨污管道影响的试验和数值分析[J].隧道建设（中英文），2018，38（5）：797-804