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地铁隧道盾构法施工中的地面沉降控制韦力

发表时间：2021/7/27 来源：《基层建设》2021年第14期作者：韦力

[导读] 在地铁隧道工程目施工中，隧道盾构法的应用给工程项目的建设进度、工程质量奠定了稳固基础。但是由于隧道盾构法施工过程产生的影响因素较多

        陕西建工集团有限公司 710000
        摘要：在地铁隧道工程目施工中，隧道盾构法的应用给工程项目的建设进度、工程质量奠定了稳固基础。但是由于隧道盾构法施工过程产生的影响因素较多，很容易出现地面沉降问题。因此，为了将地面沉降问题解决，本文以某项目工程实例为研究背景，对地铁隧道盾构法施工中的地面沉降控制思路进行研究。希望探讨后，可给同类工程提供参考。
        关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降；控制措施

        0引言
        对于地铁隧道工程项目而言，由于施工位置都是在地面下施工，隧道地面结构影响难免会出现沉降问题给工程质量、安全性造成影响。因此在地铁隧道盾构法施工的阶段，如何采取科学有效的技术策略规避地面沉降问题出现是本文研究的重点问题。
        1 工程概况
        某地铁线路工程项目拟建设3座车站、4个地下盾构区间，该项目的勘探深度达到了50m，准确的探测该地质条件，分析确定各种地质条件特点。在其中的一个标段内，地下穿越部分的施工，上部道路交通运行量比较大，有比较多的建筑工程结构，盾构施工期间会产生较大的扰动和影响，导致地面沉降发生率较高，因此，该标段进行必要的地面沉降防治有着极为重要的作用。
        2 盾构施工出现地面沉降的形成因素分析
        盾构施工环节，引发地面沉降问题的主要原因如下所示：（1）初期沉降。盾构作业施工的顺利进行，前方滑裂面稳定性下降而产生沉降问题，同时还会存在挤压变形的情况，造成该区间内应力释放比较大，所以导致固结沉降问题的发生。（2）开挖面沉降。盾构施工作业时间较长的情况下，土体应力条件会发生很大的变化，土体应力释放量也会增大，土层塑性变形严重而产生沉降问题。（3）盾构通过时发生沉降。从空间关系角度展开分析，盾构外壳与地面形成的滑动面，会受到比较大的剪切应力作用，进而导致地表发生变形的问题。（4）盾构通过后沉降。施工地带因为孔隙的形成原因，除了管片和盾构壳有空隙外，还有盾构偏移隧道轴线所产生的空隙。（5）盾构后期沉降。这一沉降问题的发生，一般可以认为是固结沉降，其主要反映出地层沉降的时间效应，结合目前已经掌握的技术水平，无法根除这种沉降问题。
        3 盾构施工沉降的控制措施
        沉降控制作为工作标准和要求，选择合适的盾构机设备，保证运行参数、盾构姿态等都要达到科学性的要求，选择最佳盾构施工方法，确保构施工不会发生严重沉降问题。
        3.1 盾构选型的基本要求
        本工程在盾构机选择时，综合分析地质条件因素，确定应用土压平衡盾构机开展施工。这种盾构机的刀片是根据地质条件特殊设定的，其气压下土仓运行安全，达到土压平衡的效果。刀盘开口能够让土体顺利的从切削面进入到土仓内。本次地铁线路的施工中，地质条件复杂多变，且具备一定的黏性，直接把土压经过传感器传输到系统内，随时根据地质条件进行参数的调整。刀盘通过双向旋转的方式，有效的预防发生机器自身转动的情况。盾构刀盘切削面开挖土体的结构，在土仓内进行搅拌处理，让其有足够的土压力，密封土仓壁内安装土压力传感器。结合土压力参数的大小做好螺旋运输机转速控制，保证土仓中的压力时刻是恒定的，能够实现开挖面土侧压力的平衡性设置，进而消除地面沉降的问题。
        3.2 地面初期沉降的控制
        盾构施工的初期阶段，会产生轻微沉降的问题，由于推进力的影响，渗透性不足的软黏地层容易导致这一问题的出现。经过实际测量后发现，开挖面前部大约10m的位置上土层已经存在附加应力，随着施工逐步推进，到达前方5m的位置上应力大约是0.02 MPa。要想有效的控制初期沉降的问题，主要的措施就是调整盾构施工状态，保持连续和均衡性要求，可以有效的缩短中途停机的时间。
        3.3 开挖面沉降的控制
        根据操作的需要进行土仓压力与动态化调节，保证开挖面沉降量控制在合理的范围内。根据要求做好全面计算，保证土仓平衡土压力符合要求，动态调节螺旋机土量、推力、贯入量等数据，保证土仓压力达到稳定状态。

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        3.3.2 土压的动态化控制
        掘进作业时，需要加强螺旋输送机工作条件的控制，出土的均衡性符合要求，避免土压波动过大。拼装环节综合分析施工进度信息，每环停止掘进前，都要保留较高的土压值，如果时间延长，会造成土压降低的情况，所以可以通过间歇推进憋土稳压的办法，以达到土压稳定性的标准。
        3.3.3 贯入量的控制
        贯入量的控制也是极为重要的，可以避免给土体产生过大的作用力，防止出现地层沉降严重的情况。粉质黏土地质条件特殊，贯入量较大时，极易产生泥饼，结合现场条件与土压平衡盾构机特点，确定贯入量为20~50 mm/r效果较好，还要做好推进速度的控制，最终确定该参数为25 mm/r。
        3.3.4 盾构掘进参数的控制
        掘进施工中，需要分析的参数比较多，此时要达到平衡的状态，不能出现大幅变动的情况，确保土压达到设计参数的要求。根据工程的具体情况，初步设定参数，然后随时了解施工条件，采取必要的优化和控制措施，具体可见下表1。

        3.3.5 盾构姿态的控制
        （1）滚动纠偏。通过应用盾构刀盘反转的方法以进行偏差的纠正，滚动偏差控制在1.5°以内，如果超出该参数，系统会发出警报，盾构机进行刀盘旋转进行调整。（2）竖向纠偏。盾构机在正常工作中，主要是通过千斤顶的推力进行方向的控制，这样会导致盾构姿态变化量关系较为离散，完全通过操作人员的经验进行控制。盾构机下俯时，需要增加下端推力；盾构机上仰时，应该增加上端推力以纠偏。（3）水平方向纠偏。和竖向纠偏是基本相同的，需要在左侧增大千斤顶推力以实现纠偏处理。（4）特殊地层条件之下的姿态控制。盾构机在复合地层条件下开展工作，需要综合分析掌子面的情况，合理的应用液压推进缸的方式实施分区作业。
        3.3.6 渣土改良
        由于粉质黏土的地质条件比较特殊，通过采取必要的调整措施以减少泥饼形成量。土仓渣土也要达到流塑性的要求，同时透水性较低，内部压力均匀分布到各个位置上，达到均衡的条件，让螺旋机能够顺利的出土。粉质黏土最好是应用泡沫材料进行处理，和水的比例控制在1%~3%内。粉质黏土比例较大的情况下，适当的增大泡沫剂的加入比例，在硬塑或者可塑状地层条件施工，应该在刀盘中心位置进行注水处理。
        3.4 盾构通过时的沉降控制
        盾构通过时沉降发生时间段，容易在短时间内产生大面积的沉降问题。因此，需要结合实际的施工情况，调整筒体直径，保证盾构首尾直径是相同的。盾构机作业环节，各个要素关系得以协调控制，实现连续性掘进作业，保证盾构姿态符合要求。
        4 结语
        地铁是现代交通重要的形式，对于社会的发展影响巨大。在地铁隧道施工中，盾构法施工较为常见，但是容易发生地面沉降问题。基于此，在盾构法施工阶段，加强沉降控制，提高施工技术水平，满足地铁运行安全性、稳定性的标准。
        参考文献：
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        作者简介：姓名：韦力性别：男民族：汉族籍贯：陕西澄城出生年月：1992年2月15日