盾构施工地面沉降控制措施探析

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1、盾构施工地面沉降控制措施探析甘肃铁科建设工程咨询有限公司甘肃兰州730000摘要：当前盾构法己成为我国地铁隧道施工中一种重要的施工方法，被广泛应用于地铁施工中。从过去的施工经验来看，施工过程中所带来的地表沉降是不可避免的。在盾构施工过程中采取相应的控制措施是为了确保地表沉降在合理的范围的，保证盾构施工的安全和地铁线路的正常运营。文章概述了不同施工阶段地表沉降特点，分析了盾构施工地面沉降控制原因，并提出了相应的控制措施。关键词：盾构施工；沉降原因；控制措施引言地下铁路是现代城市交通体系重要的组成部分，在城市建设、经济发展和提高人民牛活水平方面发挥了重要作

2、用。由于地铁主要设施位于地面以下，使得地下施工成为地铁建设工程的主体。在地铁地下施工过程中，地面沉降、塌陷和开裂等问题时有发牛，不仅造成城市环境破坏，也给地铁工程自身带来巨大安全隐患。在地铁工程中，盾构结构施工往往会引发地表沉降现象，针对地铁盾构施工地表沉降问题进行深入研究，制定安全防范措施，对应数量和规模不断呈现上升趋势的地铁工程来说无疑是十分重要的。一、不同施工阶段地表沉降特点概述随着地铁盾构施工的不断推进，因其引发的地表和土体沉降也在不断发牛着变化，根据施工进展，与其对应的地表沉降也随之分为五个发展阶段，即初始沉降、开挖面前方变形、盾构通过时、盾

3、尾空隙沉降、后续沉降。1、初始沉降阶段当盾构机运转挖掘前进时，地下水流原有结构发牛破坏，地下水位发生下降，从而导致附近一定范围内地面发牛沉降，从开挖路线前方某处发牛沉降,直至挖掘面到达该处，这一过程的沉降称之为初始沉降阶段。2、开挖面前方变形阶段当挖掘面逐渐接近前进路线上某处时，在距离该点几米吋，会导致该处附近地面发生沉降和隆起，这-•现象从出现直至挖掘面到达该处这--过程称之为开挖面前方变形阶段。导致这一现象的原因是盾构机推力不稳定，开挖面土层压力忽高忽低，不断发生变化造成的。3、盾构通过时沉降阶段从开挖面到达前进路线某处，直至盾尾到达该处，这一过程

4、中发生的沉降称之为盾构通过时沉降。导致其发生的原因是盾构机经过时对土体造成的剧烈扰动。4、盾尾空隙沉降阶段当盾构机盾尾经过前进路线上某处时，由于盾尾间隙内的土体突然失去来自盾构的支撑作用，或者由于管片壁后没能按时施工要求进行注浆导致附近土壤应力释放都会造成沉降发生。这一阶段的沉降称之为盾尾空隙沉降。5、后续固结沉降阶段盾构机经过以后，经受扰动的土地发生固结和蠕变后续实效变形造成的沉降称之为后续固结沉降。二、盾构施工地面沉降的影响因素1、注浆在盾构推进中地层沉降控制效果受到注浆的影响。注浆包括注浆压力、注浆量、有效注浆范围、加固体的强度提高程度、后挖隧道

5、对其产生的扰动等诸多因素的综合制约，注浆对改良地层性状、有效降低地面沉降可起到积极的控制作用。2、盾尾建筑空隙当盾构刚开始顶进土体，管片尚未脱出盾尾吋，周边土体紧贴盾壳外周表面，盾尾建筑空隙可以认为为零。当盾构继续向前推进，盾尾环状钢壳随着盾构千斤顶顶出而前移，致使第一环管片脱出的瞬吋，在周边土体和管片外侧之间形成空隙在没有及吋注浆的情况下周边土体势必因失去受力平衡而产生位移、塌落，直至填满所有空隙并达到新的应力平衡状态。3、地表硬壳的影响现场测试和理论计算均表明盾构推进的正常情况下浅表层与深层土体沉降是一致的，但深层土体沉降量大，对施工较为敏感。城市

6、地丧表层往往存在坚硬的混凝土地坪、柏油路面层等，具有比下覆土层大得多的变形模量、抗弯刚度及抗变形能力，因而导致地面沉降量远远小于深层扰动土体的沉陷量，易造成地层沉降小的假象，同吋因硬壳层和下伏地层的脱开、孔隙扩人而带来潜伏的隐患。4、其它因素对地面沉降的影响盾构施工中的一些技术问题，如盾构纠偏、盾构临时停顿或后退及推进速度、出土量的变化等，都对地表沉降有影响。但这些因素较复杂，有的影响是局部的。三、盾构施工地面沉降控制措施1、地基变形预测与监测为了能很好地减少地基的变形，盾构推进前，首先得进行预测，方法是依据过去的实际和有限单元法等，根据预测结果再设定

7、管理基准值，与此同时在推进时需要设定监测点，地点在隧道中心向上的部分及其两侧的范围内，当地表沉降监测显示沉降量过大时，需要暂吋停止出土，建立土压平衡，加大同步注浆或进行二次注浆，同吋要进行水准测量，并调整施工及其参数依据监测的结果,总结这次的经验以方便后面的施工需求。总之，施工时地层的变化是导致盾构法施工地基变形的主要原因。加之地基的变形产生是一个过程性的，因此只要及吋补偿地层的损失就可达到控制地层的损失的目的。2、开挖过程中水土压力不均衡防治措施土压平衡式盾构和泥水加压式盾构的控制措施有所不同，前者可通过调整推进速度、螺旋式排土器的转速、另外可根据需

8、要注入适当的添加剂来增加开挖土的塑性流动性，从而使压力舱内不产生空隙；后者则是根据围岩的透水性