盾构施工对周围环境的影响及控制措施

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1、盾构施工对周围环境的扰动与影响特性及控制措施摘要：盾构机在城市地铁建设中得到了广泛的应用，但在盾构掘进过程中会引起地层损失，过大的地层损失，可导致较大的地面沉降，对地面建筑物、地下管线等设施产生不利影响甚至会导致破坏，引起较大的经济损失。本文主要讲述了盾构施工对周围环境的一些影响及一些控制措施。关键词：盾构施工；周围环境；影响；控制措施1前言自1823年布鲁诺采用盾构法在泰晤士河建造隧道以来，已经近180年的历史，盾构法隧道因其具有对周围环境的影响较小等独特优点而在隧道施工领域独树一帜，尤其是二战后，随着世界各国，主要是欧洲、日本、美国、加拿大等城市隧道，包括地铁隧道、给排

2、水隧道、电缆隧道以及城市共同沟的大量兴建，盾构施工方法也从最初的手工式盾构、半机械式盾构发展成机械式盾构甚至盾构机器人，其应用水平越来越高，应用范围也越来越广泛。但现在对环境控制的要求越来越高，尤其是对盾构穿过城市中心重要建筑时的影响要求极为严格。从而，盾构施工对周围环境的影响就是一个急待研究的课题。本文主要讲述了盾构施工对周围环境的一些影响及其可能产生的因素，以及适当地阐述了一些控制措施。（其中的图表来自南京地铁一号线穿越金川河和玄武湖区间隧道的监测数据。）2盾构施工对周围环境的影响2.1盾构推进中的地层损失盾构推进引起的土体位移一般由三部分组成：先于盾构前方的地表位移；

3、盾构通过时的位移：盾构离开后的土体固结。对于土压平衡式盾构，由于盾构机刀盘前方土压力接近静止土压力，因此先于盾构前方的地表位移可能较小。盾构机通过后，盾尾空隙闭合，通常是引起地表较大位移的原因。而固结沉降大小依赖于土的类型、盾尾空隙注浆的方案以及盾构机推进对土体的扰动情况。固结沉降与时间有关，通常经过几个月后才能稳定。2.2对建筑物沉降影响实测表明，在盾构正常掘进地段，建筑物的沉降形式与地表沉降一致，部分房屋沉降曲线见图1所示，最大沉降发生在盾尾脱出管片阶段，在主要沉降影响区的房屋（在盾构隧道轴线两侧3m范围）沉降大，主沉降区的房屋沉降一般在-15mm到-25mm;在主沉降

4、区外的房屋沉降小，沉降值小于-10mm，距隧道轴线较远（10m以上）地段，盾构掘进基本对房屋没有影响，其沉降变化量在-4mm以下。另外，基础刚度较大的房屋沉降相对较小，且比相应位置的地沉降略小。在特殊地段，如许一南区间盾构铰接油缸出现漏油地段，房屋沉降达-83.7mm;玄一新区间软流塑淤泥质粉质粘土层，房屋沉降也较大，沉降值达到-48.1mm，软流塑淤泥质地层为高压缩高灵敏度地层，对扰动敏感，在房屋荷载和盾构掘进扰动的作用下，地层产生压缩再固结沉降，地层后期变位大。而且在这种地层，盾构姿态和掘进控制难度增大，同步注浆对控制变位的影响减弱，主要是地层呈流塑状时，盾尾空隙不能完

5、全由浆液充填，部分被淤泥充填，因而地层损失较大。图3盾构掘进地下水位变化-刀盘距离曲线图(1)Fig.3Alterationofgroundwatertablewiththedistancerelativetothefaceofshieldmachine(1)团丨历QSJ几阱〜力钮fH尚大示曲玖Fig,1Relationcurvesofsettlementofbuildingandthedistancefromthefaceofshieldmachine2.3对地下管线的沉降影响隧道周地下管线主要有煤气管、给水管、排污管。与隧道正交的横断面沉降基本呈正态曲线分布，与盾构掘进

6、引起的地表横向沉降槽相适应（图2）。在地下管线埋深较浅时，也可以地表沉降来代替地下管线的沉降。且此时地下管线的沉降长度较小。管线在盾构掘进主要影响区内的管线沉降大，主影响区外沉降小。2.4对地下水位的影响采用土压平衡模式开挖，对地下水位影响较小，水位变化与盾构掘进历程有关，盾构掘进过程中水位变化曲线见图3、4。在距盾构较近的测孔（图3），盾构切口距测点30m左右水位就有上升影响，在盾构切口到达前地下水位上升幅度最大，最大上升约43cm，主要是由于盾构土仓压力设置大时，对正面土体有压密疏干效应，从而使地下水位上升;盾构通过和盾尾脱出阶段，水位下降15cm20cm，下2煤气竹道

7、沉降纵向曲线Fig.2Longitudinalsettlementcurveofgaspipe降幅度不大，这跟同步注浆参数（压力、注浆量等）设置时能及时充填盾尾间隙有关；在盾尾过后，由于浆液收缩和地层固结沉降等因素水位总体下降16cm60cm，之后水位会慢慢恢复至比原有水位略低；距盾构较远的测孔（图4），水位基本呈下降趋势，但数值不大，累计最大下降3cm刀盘折离（o图4盾构掘进地下水位变化-刀盘距离曲线图(2)Fig.4Alterationofgroundwatertablewiththedistancerelat