中铁隧道股份有限公司河南郑州
摘要：地铁盾构施工过程复杂，地面沉降相对比较常见。该施工过程中需要考量的相关内容和专业要素比较多。施工单位要结合具体工程背景，科学分析地铁盾构施工地面沉降原因，提出具体应对方法，达到良好的工程效果，为后续地铁工程各项施工奠定良好基础。
关键词：地铁盾构；地面沉降；土层压力
城市地铁线路日渐增多，规模不断扩大，施工技术及工艺要求比较高。盾构法在地铁工程施工中应用普遍，不仅使地铁工程施工效率明显提高，也有效弥补了传统暗挖施工中的不足。但具体工程实施过程中，经常会出现各类沉降问题，对工程安全和进度产生不良影响。施工单位要严格控制地铁盾构施工过程，消除各类不良影响。
1工程背景
一地铁线路某盾构区间内，属浸滩地形。通过区域地质资料分析，明确施工现场底层二元结构，其上部主要为淤泥质粘土。在该区间内，赋存粘土地下水为孔隙潜水，平均年变化量在0.5m之内。依据地基透水情况可知，地基土具备微透水和弱透水特征。具体工程实践中，因受不良地下水影响，地铁掘进面安全事故频发，经常出现流砂、水涌、坍塌等不良情况。而地质构造、土层压力及外部施工原因等使盾构施工过程中发生地面沉降现象[1]。
2地铁盾构施工中地面沉降原因分析
地质构成。因施工区域有淤泥情况，加之临近水源地，沉降现象明显。每逢遇到雨季，沉降情况便会加剧。这在很大程度上增加了盾构施工难度。土层压力。具体工程实践中，地面沉降与土层压力有关，借助千斤顶，传递土层压力至盾构机，当外部土层压力比盾构机设定的土层压力小，很容易引起盾构地面隆起情况。反之，当外部压力大于盾构机设定土层压力，会出现沉降情况，重则引起地面坍塌。因而，掘进过程中，需要对土层压力进行灵活掌握。推进过程不当。施工试掘进过程中，灵活调试推进压力，如果上下分区调整不过均匀，上部推力过大，会使盾构出现栽头情况，管片下沉引起地表下沉。反之，下部推力过大，出现超挖情况，地表发生隆起，继而沉降。小半径曲线掘进，使外侧超挖，出现沉降。当地层水过大，发生喷涌现象，也会造成出渣过量，地表沉降。外部原因。重型设备或运输车在附近行走，造成地表沉降情况[2]。施工原因。工程实践中，完成各环管片拼装工作之后，需要同步注浆，浆液配比不当、管片质量差、止水条脱落、衬背注浆不饱满等都会发生渗漏水情况，引发沉降问题。
3地铁盾构施工中地面沉降应对方法
3.1地质原因应对方法
首先，依据工程背景，对沉降监测点进行合理布置。正确的测点布置方法为：到达和始发50m范围内及曲线段和联络通道处每5环设置一个点，直线段则每10环一点，在隧道底部两侧对各测点进行合理布置。其次，严格执行频率监测工作。距离推进面50环和100环范围内测点监测频率分别为一天一次和两天一次。沉降监测点与推进面距离超过100环，需要将监测频率控制在每周一次。贯通隧道之后，每隔一个月便要对所有测点进行监测，直至工程验收结束。
3.2土层压力应对方法
借助压力舱内的土压力，实现开挖面土体平衡。采用科学的方法，支护盾构正前方开挖面，依据实际工程背景，对平衡压力和土压力值进行合理设定，推进坡度始终保持平稳，控制纠偏量时还要避免出现土体扰动情况，参照推进速度、出土量、地层变形监测数据等指标，对土压值和注浆量等指标进行科学调整，科学控制轴线，避免出现土层变形情况。经计算，得出正面土压力和水压力值，已知埋深、地面超载等指标，对土压力值进行科学计算。盾构司机要对各项指标参数进行详细记录，结合人工测量、施工经验值等，对盾构机资料及各项参数进行灵活调整，使推进线路与设计要求保持一致。
3.3施工原因应对方法
在盾构施工中，选用同步、二次注浆方法，能够对地面沉降问题进行有效控制。开展掘进施工时，要在脱出盾构后的衬砌背面环形空隙中，及时填充浆液材料。该过程中，需要对浆液配比和压力等各项指标进行科学控制，将注浆作用发挥到最大。依托多次注浆，对同步注浆缺陷加以弥补，避免地表沉降问题。同时，还要对施工过程和盾构姿态等进行严格控制。注重管片接缝控制，管片进场时需要对其进行质量验收，参照施工图纸对弹性密封垫进行粘结，达到良好的管片拼装效果，还要进行嵌缝防水和注浆封堵。借助快干高强度砂浆对环向缝和纵向缝进行封闭处理，并向内凹进1-2cm弧度。并对注浆针头进行补充，借助高压灌浆设备对接缝进行灌浆处理，使用环氧树脂。采用专业方法，对盾构掘进参数进行灵活调整，既要保持速度均匀，还要对出渣量进行控制。推进施工中，科学分析刀盘油压、土舱压力、推进速度、压浆料、盾构坡度等各项指标，并依据地面荷载设计坡度、转弯半径、轴线偏差、盾构姿态等指标，优选参量[3]。
3.4外部因素应对方法
开展地铁盾构施工工作时，要结合实际工程情况，严格落实地面观测工作，施工初期开展原始取样工作，通过对比沉降频率、其他位置情况等，对地面沉降原因进行科学判断和分析，加以应对。定期巡视盾构区间施工，如果周边存在基坑开挖施工或钻孔施工等，需在第一时间进行监测。
3.5其他原因应对方法
依据实际工程情况，对施工图纸进行严格审核，按照图纸要求，对道路、地面土建工程等进行注浆加固。倘若地面沉降达到预警值，需要对施工组织设计和应急预案等进行严格考量，之后进行有序施工，避免该过程过于盲目。
结语
地铁盾构施工直接关系到地铁工程整体性能和建设质量，施工过程非常严格。施工单位及工程负责人要结合具体工程背景和以往施工经验，明确地铁盾构施工中造成地面沉降的原因，并从地质、土层压力、施工过程、外部因素等多个方面进行综合控制，从根本上解决地铁盾构施工中的各类地面沉降问题，将该过程中的不良影响降到最低，保障后续各项施工工作的顺利进行。
参考文献：
[1]陈振溢.盾构施工引起地面沉降的原因分析及控制措施[J].城市建设理论研究：电子版，2016，6（8）：11-12.
[2]荆涛.地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对[J].山东工业技术，2018，（15）：22-23.
[3]白杨.郑州地铁富水砂层盾构下穿河流的沉降分析与应对措施[J].国防交通工程与技术，2018，（3）：43-43.