查慶 趙武強 賈進博

【摘 要】在經濟建設不斷發(fā)展的今天，我國的城市交通運輸業(yè)發(fā)展勢頭良好，特別是地鐵交通的發(fā)展，在路面交通日益擁擠的當下，其不僅能節(jié)省土地，減少噪音干擾，節(jié)約能源，降低污染，而且受到外界的干擾小，出行便捷，使得地鐵逐漸成為了人們出行的首選交通工具之一，盾構機為地鐵隧洞施工的主要工具，其應用的質量往往直接關系著地鐵施工的質量，如果選擇不當很有可能會引起地表沉降，特別是砂卵石地層，因此應該引起我們的重視。本文通過研究砂卵石地層不同盾構機開挖引起地表沉降特征及控制，以期降低盾構機施工對地表產生的影響，保證工程質量。

【關鍵詞】砂卵石地層 盾構機 開挖 地表沉降 特征 控制

1 前言

隨著地鐵建設的不斷發(fā)展，地鐵隧洞所涉及到的地形地勢逐漸復雜起來，本文以某砂卵石地層盾構隧道施工為例，研究不同盾構機開挖引起的地表沉降特征。其中工程地形較為平坦，地勢為西高東低，土層巖性包含有雜填土、素填土、粉質粘土、粉土、細砂土和卵石土。工程施工中不良的地質是存在細砂土及液化的粉土。工程地下水的賦存形式為第四系的孔隙水，主要在砂卵石土里，由于砂卵石地層透水性較強，滲透系數(shù)較大，而地下水的含水量較多，因此，在進行盾構機施工時存在地表沉降的風險。

2 不同盾構機開挖引起地表沉降特征及控制

本文研究的盾構機分別是海瑞克盾構機和NFM盾構機，兩種盾構機在同一路段相向開挖，為了對比兩種盾構機掘進情況以及對地層的適應性，選擇掘進的多個斷面情況進行對比。

2.1 海瑞克盾構機掘進路段沉降特征

2.1.1 橫向沉降特征

掘進后進行統(tǒng)計，從表1得知海瑞克盾構機掘進路段斷面沉降的最大值大部分是在地鐵隧道中心線上，最大沉降值較大，特別實在YDK17+630的中心線位置逐漸接近17mm。由于盾構穿越底層主要是砂卵石的地層，各個斷面掘進情況皆不一致，因此地表沉降會有所差異，選擇沉降較為明顯的Y16+580、Y17+630和Y17+090作為研究，其中Y16+580應該是掘進的試驗階段，盾構機正處于調試和適應期間，掘進參數(shù)設置并不合理，該線路主要是曲線段，而在Y17+630和Y17+090斷面應該是盾構機進入到交叉線路，使得其斷面變化較大，但是從整體上來說，斷面沉降控制在-2～17mm左右，其沉降值控制較好。海瑞克盾構機掘進路段整個斷面主要呈現(xiàn)出中心線沉降大而兩邊小的趨勢，特別是離中心線越遠，沉降越小[1]。

表1 海瑞克盾構機掘進路段斷面沉降情況

具體里程 埋深情況（m） 具體里程 埋深情況（m）

YDK16+580 9.92 YDK17+090 13.42

YDK16+645 10.33 YDK17+210 15.73

YDK16+910 11.70 YDK17+630 9.41

2.1.2 縱向沉降特征

圖1為海瑞克盾構機掘進路段的縱向沉降情況，從圖1得知，在與盾構掘進面相距35m后，監(jiān)測點的斷面沉降情況逐漸趨向于穩(wěn)定，且沉降也逐漸趨向于平緩，而在35m之前，地面沉降的變化較大，且速率比較快，沉降量甚至是最終沉降量的70%[2]。

圖1 海瑞克盾構機掘進路段的縱向沉降情況

2.2 NFM盾構機掘進路段沉降特征及控制

2.2.1 橫向沉降特征

由于NFM盾構機掘進路段有房屋，安置地標測點比較困難，因此布置的斷面只有兩個，即：里程為Z19+795，埋深情況是9.85m；里程為Z19+827，埋深情況是9.12m。從圖2可知，NFM盾構機掘進路段沉降值最大點皆處于中線點的位置，斷面在20m的范圍里，沉降較大，這表示NFM盾構機在進行掘進時情況并不良好，其對于砂卵石地層的適應性不高，施工參數(shù)還應該繼續(xù)摸索[3]。

圖2 NFM盾構機掘進路段沉降值

2.2.2 縱向沉降特征

從圖3可知，NFM盾構機掘進路段中，在與盾構掘進面相距50m后，監(jiān)測點的斷面沉降情況逐漸趨向于穩(wěn)定，且沉降也逐漸趨向于平緩，而在35m之前，地面沉降的變化較大，且速率比較快，沉降量甚至是最終沉降量的80%。

圖3 NFM盾構機掘進路段縱向沉降特征

2.3 控制措施

從橫向沉降上來看，海瑞克盾構機和NFM盾構機雖然穿越地層皆為砂卵石地層，但是其地面沉降情況卻并不一致，這表明施工因素的影響還是較大，其中施工因素包括盾構機的構造、性能、開挖時候的土壓平衡力情況、同步注漿情況以及輔助施工等，因此為了降低施工因素對地面沉降的影響，施工人員應該加強對施工的檢測，合理改變測量的頻率，并根據(jù)施工的實際情況和反饋情況調整施工方案，保證施工的有序進行。從縱向沉降上來看，NFM盾構機掘進之后在較長的時間里地面沉降還處于發(fā)展階段，這表明NFM盾構機在掘進之后實施同步注漿或者二次注漿的質量并不理想，另外NFM盾構機掘進所涉及的路面存在較多的房屋，使得其存在一定的掘進風險。而海瑞克盾構機在掘進時，能看出其地面的總體沉降情況變化也較為明顯，沉降表現(xiàn)出了不穩(wěn)定性，對比兩種盾構機在施工過程中對于掘進的控制發(fā)現(xiàn)，施工應用NFM盾構機較為理想，特別是對NFM盾構機進行進一步的調試改造之后，如通過對盾構掘進參數(shù)進行調整，能讓地面沉降趨于平緩，其掘進的速度和施工質量也會有較好的提升。

3 結語

本文通過以某砂卵石地層盾構隧道施工為例，研究海瑞克盾構機和NFM盾構機在砂卵石地層隧道施工中的掘進情況以及對地層的適應性，用斷面掘進情況分析兩種盾構機開挖時引起的地表沉降特征，從橫向沉降和縱向沉降開始分析，找出解決控制措施，以期選擇更為適合的盾構機，提高工程質量，推動砂卵石地層盾構隧道的建設和發(fā)展，供讀者參考借鑒。

參考文獻：

[1] 李博，蘇華友，趙旭偉.成都地鐵盾構隧道地表沉降分析[J].城市軌道交通研究，2014（04）：124-125.

[2] 劉招偉，王夢恕，董新平.地鐵隧道盾構法施工引起的地表沉降分析[J].巖石力學與工程學報，2013（08）：67-68.

[3] 張海波，殷宗澤，朱俊高.地鐵隧道盾構法施工過程中地層變位的三維有限元模擬[J].巖石力學與工程學報，2013（05）：152-153.