中圖分類號：U231.3 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2096-6903（2025）03-0040-03

0 引言

盾構(gòu)法因其安全、先進等優(yōu)勢被地鐵建設(shè)項目廣泛采用。但由于地鐵工程大多位于市中心地區(qū)，且周圍有許多結(jié)構(gòu)及管道，因此盾構(gòu)掘進時不可避免地會對地層造成一定的干擾，從而導(dǎo)致地面沉降。隨著盾構(gòu)法的不斷推進，地表結(jié)構(gòu)物的沉降也將越來越嚴(yán)重，給地表建筑物的安全與穩(wěn)定性帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，在城市軌道交通建設(shè)中，加強對城市軌道交通建設(shè)中的地表沉降問題的研究與防控，具有十分重大的現(xiàn)實意義。

1地鐵隧道盾構(gòu)法施工原理

盾構(gòu)隧道掘進機集機電液傳感等多種技術(shù)于一身，并根據(jù)地質(zhì)條件“量體裁衣”地進行設(shè)計和生產(chǎn)，對可靠性提出很高的要求。盾構(gòu)機施工會對周邊土壤產(chǎn)生擾動和影響，造成地層出現(xiàn)位移，導(dǎo)致地層結(jié)構(gòu)的喪失。因此，必須弄清因地層流失而引起的地面沉陷問題。針對這一點，選用不同的地層損耗量。研究成果顯示，地面沉降與地層損耗呈線性相關(guān)，即盾構(gòu)機對地層的擾動效應(yīng)顯著，且隨著地層損耗的增大，地面沉降也隨之增大。

2地鐵隧道影響地面沉降主要因素

2.1盾構(gòu)深埋因素的影響

目前盾構(gòu)掘進深度對地表沉降有很大的影響，特別是在軟弱地層中，為確保施工的合理性，盾構(gòu)掘進深度通常為 6～10m 。在這一環(huán)節(jié)中，運用目前的系數(shù)進行計算，其沉降量為 0.976 當(dāng)盾構(gòu)掘進半徑為 3.2m 時，地層損失約為 2% 。隧道開挖時，隧道開挖深度與隧道寬度系數(shù)有很強的相關(guān)性，且隨著開挖深度的增加而增加。

2.2地層損傷率的影響

在對地層損耗進行分析中，在建設(shè)階段，地層損失率與地表沉陷之間存在著一定的聯(lián)系，在計算時，目前的估算方法與實際地層損失率偏高的情況下，存在著不合理的地方。比如，考慮到地層損失率小于 5% ，取整為整數(shù)，將盾構(gòu)埋入 10m ，目前的盾構(gòu)半徑和跨越土層的數(shù)值保持不變，通過計算可以看出，目前的地層損失率的寬度系數(shù)已經(jīng)發(fā)生顯著的變化，而沉降也在不斷增加。

2.3盾構(gòu)穿越土層性質(zhì)因素影響

受地層特性等因素的影響，地鐵隧道施工過程中所產(chǎn)生的地表沉降也有顯著差異。與之相比，砂土地基的沉降槽寬度系數(shù)較小，且在保持其施工技術(shù)不變的前提下，其所引起的沉降也比較顯著。在研究中發(fā)現(xiàn)，在地層損失率為 2% 的情況下，盾構(gòu)的埋深設(shè)定為 10m ，而施工的盾構(gòu)半徑為 3.2m ，經(jīng)過計算，得出兩者存在一定的相關(guān)性。此時將對粘性層的作用進行分析，確定沉降槽寬度因子造成的結(jié)果。

2.4盾構(gòu)半徑的因素影響

在建設(shè)過程中，不同的工程所選用的盾構(gòu)半徑也會有很大的差異，比如自前采用的單孔土壓力和雙圓土壓平衡法，其半徑一般為 ，在跨?；蚪淼澜ㄔO(shè)中，為確保其高效的施工，其盾構(gòu)半徑一般都會比較大。經(jīng)過假定計算，目前正在研制的單孔盾構(gòu)、雙環(huán)盾構(gòu)和跨江盾構(gòu)，其半徑可視具體條件而定，如 3m ， 4.5m， 7.5m 等，當(dāng)盾構(gòu)埋入 10m 時，地層的損失率為 2% ，經(jīng)過合理的計算和分析，得出目前的沉降狀況和沉降面積主要取決于當(dāng)前水平沉降槽的寬度系數(shù)，隨著寬度系數(shù)的增大，沉降的影響也會越來越大。

3地鐵隧道盾構(gòu)法施工中的地面沉降觀測方法

3.1觀測儀器分析

在進行地面觀測時，工作人員根據(jù)當(dāng)前階段的觀測設(shè)備，采用精密水準(zhǔn)儀、銦鋼準(zhǔn)尺、鋼卷尺等進行測量，并根據(jù)當(dāng)前建筑表層的沉降狀況，對其誤差進行控制，特別是鄰近高程誤差，提高總體精度。

3.2進行沉降觀測點布置

應(yīng)該結(jié)合自前的實際情況進行測量，在隧道的中心線之上，設(shè)置相應(yīng)的間距點。間距控制在 5m 以內(nèi)，每4個布設(shè)點設(shè)置一個探測剖面，在每個布設(shè)點上按實際條件布設(shè)5個觀測點，以實現(xiàn)觀測目標(biāo)。對于現(xiàn)階段的軟土或淺埋區(qū)，在進行設(shè)計時，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前的具體情況，對其條件因子的影響進行分析，并對監(jiān)測點的設(shè)置進行合理的布置。

在觀測過程中，要考慮到目前的實際狀況，盡量不讓路面硬殼產(chǎn)生沉降的誤差，從而防止路面出現(xiàn)空洞的現(xiàn)象。根據(jù)目前的實際情況，選取合適的測量方法，對目前的模型進行優(yōu)化，結(jié)合當(dāng)前的實際情況進行測量，才能符合當(dāng)前發(fā)展的需要，達到合理的監(jiān)測目的[1]。

3.3 沉降監(jiān)測頻率分析

合理地控制地面沉降，就必須結(jié)合當(dāng)前的實際狀況，對目前的觀測頻率進行分析，從多方面來了解其真實狀況。一般在它的頭部 10m 或后面 20m 的位置，都要確保它能得到合理的觀測。對自前各個觀測點的實際狀況進行分析，并且要確保它的觀測頻率是合理的，直至在施工地點的土層頻率能夠滿足實際需求。對于地面沉降、地面隆起等現(xiàn)象，在當(dāng)前的頻率區(qū)間內(nèi)，要結(jié)合具體情況進行實測，以確保其符合工程要求[2]。

4地鐵隧道盾構(gòu)法施工技術(shù)分析

4.1盾構(gòu)出洞準(zhǔn)備

盾構(gòu)出洞施工是關(guān)鍵，工作人員要提高對這一點的重視。要從不同的方面進行創(chuàng)新，根據(jù)目前的實際情況，確定施工中需要注意的問題，做好施工設(shè)備和人員的準(zhǔn)備，比如各種材料的準(zhǔn)備，以確保以后的施工效率。工作人員也要做好隧道掘進機的檢查工作，在隧道出洞后，要進行嚴(yán)密的檢查，以確保整個工程的安全，符合當(dāng)前的建設(shè)需要，給員工們創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境，消除工程中的安全隱患，提高工程質(zhì)量。要做好施工中的加固和檢測工作，出洞后要加強地基的加固，確保周邊的穩(wěn)定，并對地下管道進行分析，防止其對施工造成影響[3]。

4.2地鐵盾構(gòu)機掘進

在這一步驟中，可以將隧道劃分為初步的掘進實驗和正式的掘進施工兩個階段。在施工期間，工作人員需要針對具體的施工條件進行有針對性的處理，確保工程的質(zhì)量。

4.3特殊工況處理

由于實際的建筑本身的特性，使得在施工時很容易被外部因素所影響，從而導(dǎo)致施工質(zhì)量和施工效率的下降。特別是由于地質(zhì)原因，在一些類似于粉質(zhì)粘土的環(huán)境中，更易于施工。在某些砂土地層中，往往會給施工造成一些困難，因此工作人員應(yīng)該按照目前的需要，按照具體的情況，選用合適的施工工藝，來處理這一土層中可能發(fā)生的噴砂現(xiàn)象，對土體進行整體的控制，并對地基的流動性和止水能力進行分析，從而減小其對工程的影響，提高工程質(zhì)量[4。

5地鐵隧道應(yīng)用盾構(gòu)施工沉降的措施

5.1對盾構(gòu)機進行選型

此次盾構(gòu)機的選型是基于對地質(zhì)情況的準(zhǔn)確調(diào)查，根據(jù)工程地質(zhì)情況，研制一種新型的盾構(gòu)刀盤，它的特點是能在空氣壓力作用下，在土槽中能很好地保持土壓平衡。對于地鐵隧道工程場地復(fù)雜、多變、粘性強的地點，將土壓力直接傳遞給土壓力傳感器，并能方便地切入切割表面，清除障礙，鉆孔等方法來解決土層問題。為避免機床本身發(fā)生自轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)兩個方向的回轉(zhuǎn)。盾構(gòu)刀頭切割出開挖面上的土層，然后在土倉中進行攪拌，并在土倉中保持一定的土壓力，并在密閉土倉壁上安裝土壓力傳感器。在土壓力作用下，通過對螺桿輸送機旋轉(zhuǎn)速度的控制（也就是改變排土數(shù)量），使土槽中土壓力保持不變，從而實現(xiàn)對基坑周圍土體的側(cè)向壓力的均衡，從而實現(xiàn)對地表沉降的控制。

5.2有效控制地面初期沉降

盾構(gòu)施工初期只有微小的沉陷，在滲透率較低、粘性較差的軟弱粘性地層中，很容易發(fā)生這種情況?，F(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，開挖面前 10m 范圍內(nèi)已有附加應(yīng)力，且隨著工程的進行，當(dāng)開挖面前方 5m 范圍內(nèi)，其應(yīng)力達到 0.02MPa 左右。為控制早期沉降，對盾構(gòu)施工過程中各階段的工作狀態(tài)進行合理的調(diào)整，從而減少停工期。

5.3合理控制開挖面沉降

通過設(shè)置土槽壓力并動態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對基坑表面沉陷的控制。對攪拌頭的出土量、推力和灌入量等進行動態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)土槽壓力穩(wěn)定的目的。

5.3.1 動態(tài)化控制土壓

在開挖過程中，必須對輸送帶的工作狀況進行嚴(yán)格的控制，確保出礦均勻，降低土壓力的波動幅度。組裝階段根據(jù)施工進度，每環(huán)停鉆之前建立一個比較高的土壓，如果隨著時間的推移，土壓力會逐漸降低，可以采用間歇式壓土穩(wěn)壓等措施，在壓力作用下保持土壓力的穩(wěn)定。

5.3.2 控制貫入量

為減小對基坑周圍土體的擾動作用，應(yīng)加強對鉆孔灌注量的控制，以防止產(chǎn)生地層沉陷。針對淤泥質(zhì)粘性土的特殊地質(zhì)狀況，在鉆進過程中容易形成泥皮，結(jié)合工程實際及土壓平衡盾構(gòu)的工作特點，提出采用20～50mm/r 較為適宜，并結(jié)合推進速率，最后取25mm/r 為宜。

5.3.3 控制盾構(gòu)姿態(tài)

滾壓校正是通過將盾構(gòu)機刀盤反向旋轉(zhuǎn)來修正滾轉(zhuǎn)誤差。隧道掘進過程中，允許滾轉(zhuǎn)誤差為 ，超過 則會發(fā)出警報，隧道掘進機就會在旋轉(zhuǎn)過程中旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)反向校正。

隧道掘進過程中，千斤頂單向推力是影響掘進方向的重要因素，其與掘進過程中的位姿關(guān)系較為離散，需依賴于操作者的經(jīng)驗。在隧道掘進過程中，增加下部千斤頂?shù)耐屏ΑＴ谒淼谰蜻M機發(fā)生上傾時，通過增加上部千斤頂?shù)耐屏砑m正。

橫向校正是根據(jù)垂直方向修正的原則，左偏心增大左邊千斤頂?shù)耐屏Γ疫呍龃笥仪Ы镯數(shù)耐屏Α?/p>

當(dāng)盾構(gòu)穿越復(fù)雜地層（工作面土的抗壓強度等力學(xué)特性參數(shù)相差較大）時，可依據(jù)開挖面的地質(zhì)條件，對液壓推進油缸進行分區(qū)作業(yè)。

5.3.4 改良渣土

針對淤泥質(zhì)粘土的特殊施工條件，采取改進措施，降低泥餅形成量。土倉中的渣土既要具有較高的流塑性，又要具有較低的滲透系數(shù)，在土倉中的土體壓力要均勻地分布在各個部位，保持平衡，這樣才能保證螺桿順利出土。對淤泥質(zhì)的改良，選擇高品質(zhì)的泡沫體，其水配比在 1%～3% 。當(dāng)淤泥質(zhì)粘土含量增大時，應(yīng)同時增加泡沫劑的加入量，當(dāng)遇到硬塑料或塑性地層時，則需分別對刀盤中部注入水。

5.4合理控制盾構(gòu)通過時的沉降

由于盾構(gòu)施工過程中存在著短暫的沉降現(xiàn)象，因此很容易在短期內(nèi)出現(xiàn)大面積沉陷。為此，需要對銅管直徑進行改進，盡量使其前后直徑保持一致。在盾構(gòu)施工

過程中，要協(xié)調(diào)好各因素之間的關(guān)系，以達到連續(xù)掘進的目的，要加強對盾構(gòu)機的姿態(tài)控制，防止出現(xiàn)不合理的糾偏現(xiàn)象。

5.5有效控制盾構(gòu)通過后的沉降

盾構(gòu)穿越后的沉降占整個工程沉降的 40%～45% 因此盾構(gòu)穿越后的控制是整個地表沉降控制的關(guān)鍵。灌漿是盾構(gòu)掘進中最重要的一項技術(shù)，做好這一工作，可以減少盾構(gòu)掘進過程中盾尾空洞區(qū)的地層變形，提升盾構(gòu)隧道的防滲能力，保證盾構(gòu)掘進過程中盾構(gòu)掘進過程中管片的相對穩(wěn)定。

同步灌漿的實施效果與灌漿材料的性質(zhì)存在著密切的關(guān)系，其中惰性灌漿是一種比較適宜的灌漿材料，它的凝固時間比較長，能夠獲得更充分的同步灌漿壓力，從而能夠在很短的時間里將壓力傳遞給隨后的多環(huán)，達到增強灌漿的作用，降低多環(huán)隧道土的時效沉降。

根據(jù)同步注漿的施工需求，可按照以粉煤灰、膨潤土、石灰、砂、水為 300：80：1100：350 為度量比。傳統(tǒng)注漿技術(shù)在施工過程中存在著施工周期長、施工周期長、施工過程中受力嚴(yán)重等問題，容易出現(xiàn)管片上浮、錯臺等質(zhì)量問題。在工程實踐中，采用惰性注漿可以有效地控制地層的沉降，但對于改善隧道工程的質(zhì)量卻沒有多大的幫助[5]。

6 結(jié)束語

隨著城市軌道交通建設(shè)項目和規(guī)模不斷的擴大，使得目前的盾構(gòu)法得到越來越多的應(yīng)用，從而提高目前的建設(shè)水平和建設(shè)周期。但是，盾構(gòu)法在使用過程中仍然存在著很多的問題，應(yīng)該對該技術(shù)進行全方位的改進，對現(xiàn)行的沉降問題進行優(yōu)化，并根據(jù)實際需要來進行測量監(jiān)理，從而從根源上防止其發(fā)生沉降，提高整個建設(shè)的質(zhì)量。

參考文獻

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施研究[J].江西建材，2022（1）：174-176.

[2]劉治富.地鐵隧道盾構(gòu)法施工中的地面沉降問題及處治措施J].智能城市，2021，7（2）：149-150.

[3]隋國梁.地鐵隧道盾構(gòu)法施工質(zhì)量控制重點及措施[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2018，45（20）：103-104.

[4]戚國慶，黃潤秋.地鐵隧道盾構(gòu)法施工中的地面沉降問題研究[].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003（S1）：2469-2473.

[5]劉招偉，王夢恕，董新平.地鐵隧道盾構(gòu)法施工引起的地表沉降分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003（8）：1297-1301