盾构施工引起固结沉降研究

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1、盾构施工引起固结沉降研究　　摘要：隧道的盾构施工，容易干扰原土层的平衡性，引起固结沉降。固结沉降会造成地表变形，譬如盾构机掘进过程中，顶部发生微量隆起现象，在盾尾脱离后，地表快速下沉。为了解决盾构施工引起固结沉降的问题，本文将在了解盾构施工引起固结沉降基本规律的基础上，对如何控制盾构施工时的固结沉降，展开系统性分析探讨。关键词：盾构施工，固结沉降，隧道工程中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：一、盾构施工引起固结沉降的基本规律国内外很多学者针对盾构施工引起的固结沉降问题，通过构建分析模型，并结合大量的工程实际勘测资料，从各个层面分析固结沉降的基本规律：（1）盾构到达前沉降规律。盾

2、构推进开挖，在没有达到沉降或者隆起的检测点之前，主要的沉降问题是由密封仓压力波动引起的，当压力偏低，盾构的开挖面就会释放出来应力，牵引地面沉降，此时如果挤压开挖面的土体，则会出现地面隆起现象。5（2）盾构到达时沉降规律。盾构推进开挖，在到达开挖面之后，释放在土体的应力，会引起土体的弹性变形或者塑性变形，从而造成地面沉降。反之，如果开挖面所设定的压力大于标准值，则会引起隆起。（3）盾构通过时沉降规律。在盾尾离开开挖测点后，地面所出现的沉降或者隆起，是因为盾壳往前移动的摩擦力和剪切力引起的。盾构施工时候，盾壳外表容易沾上浆液，使得盾壳体外尺寸增大，挤占了盾构空隙，加剧地表的变形。（4）盾

3、尾建筑空隙的沉降规律。在盾尾离开测点并发生沉降之后，地层中会留下数量不等的建筑空隙，这些空隙需要注浆填充，以控制地表的变形。但由于注浆时间或者注浆量控制不适当，未能及时填充空隙，在盾尾脱离后，失去支撑力的软土会自行填充建筑空隙，从而造成沉降。（5）后期地表的沉降规律。在盾构施工后的一段时间，空隙中的水分被蒸发，土体潜移默化的蠕变而塑性变形，最终出现主固结沉降和次固结沉降。二、盾构施工引起固结沉降的控制措施鉴于盾构施工引起固结沉降几种基本规律，在控制固结沉降的时候，需要合理选择掘进模式、掘进压力，然后进行壁后注浆，以及控制盾构循环出渣量和控制地层出水等。（一）选择掘进模式5在盾构掘进之

4、前，需要对地质条件进行勘测，结合地质条件选择合适的掘进方式。掘进模式通常有敞开式、土压平衡式、加压平衡式、混合式等，针对隧道硬岩、含水软岩、粘土、饱和含水软土等地质，进行掘进模式的选择。譬如具有足够稳定性的中风化硬岩层，可以采用敞开掘进的模式，如果以上地质的地下水压力在1kg/cm3—1.5kg/cm3之间，则需要选择半敞开掘进的模式。混合掘进的模式，则适合变化频繁的地质。笔者认为，无论选择哪种掘进的模式，都需要建立在全面地质勘察基础上，方可为掘进提供良好施工环境，控制地表沉降。（二）选择掘进压力在盾构掘进的过程中，开挖面的水平支护应力大小，是决定地层损失沉降的关键。为了控制水平支护

5、应力，需要合理选择盾构掘进的压力，根据地层土压力、地下水压力、预备压力等设定。盾构施工压力，要求考虑隧道的埋深，因为浅埋隧道和深埋隧道的分界埋深，所造成的坍塌高度，是正常坍塌高度的2倍左右。另外还需要计算深埋隧道的土压力，结合围岩的结构设计，根据地基的状态变化情况，以试掘进的方式，确定最佳的控制压力。而浅埋隧道施工，则要以静土压力为依据，保持工作面土体的稳定性，在发现围岩结构不稳定的时候，以朗进理论，计算出主动土压力和被动土压力。最后是加强监测地表固结沉降状况，以适当调整盾构推进压力，控制好开挖面的稳定性。（三）壁后注浆5为了防止盾尾空隙引起隧道地表沉降，需要在盾构经过的同时，以壁后

6、注浆的方式，提高隧道管片与周围土体之间的整体结构稳定性。壁后注浆的方式有同步注浆和二次注浆两种方式，前者是在推进盾构的同时，及时将浆液注到盾尾空隙中，以控制围岩变形，这种方式对注浆时间掌握的要求性高，对于自稳能力差的地层，这种注浆方式最为重要。后者则是在同步注浆之后，检查管片背后的注浆情况，如果发现漏水问题，需要进行二次注浆，以提高注浆层的防水性和密实性。在注浆过程中，需要保持浆液良好的流动性，如果发现注浆部位地下水丰富，需要封堵地下水，以保持浆液的高粘度。另外注浆压力和注浆量的合理控制，也是保证注浆质量的关键。譬如在考虑盾构推进纠偏和浆液渗透等情况的基础上，结合隧道线路情况和地面变

7、形观测，合理调节注浆量。（四）其他措施控制盾构循环出渣量和控制地层出水，也是盾构施工固结沉降控制的重要措施。前者需要结合掘进进度和地层的松散系数，保持挖土量和出土量的平衡。后者则需要在发现砂浆渗漏、涌水等情况之后，检查盾尾的密封性和铰接的密封性，避免水或者砂浆的流失。三、结束语5综上所述，针对盾构施工引起的固结沉降问题，需要通过构建分析模型，并结合大量的工程实际勘测资料，从各个层面分析固结沉降的基本规律。在控制固结沉降的时候，需要合理选择掘进模式、掘进压力