钟莉
广东重工建设监理有限公司510670
摘要：随着我国现代化城市建设的推进，地铁建设规模不断扩大，对施工技术也提出更高的要求。目前地铁隧道施工中普遍使用盾构法，这种方法可以提高施工效率，改善传统暗挖法的不足，但施工过程中也会出现沉降等问题，影响到施工安全与进度，需要查明原因采取有效的解决措施。
关键词：地铁盾构；地面沉降原因；应对措施
1地铁盾构施工工艺原理
地铁盾构施工主要是利用盾构机体作为掩护，支撑掌子面实现在地下进行持续的地层开挖和管片衬砌支护等施工。盾构施工应用的盾构机主要由盾构壳体、人闸系统、铰链装置、管片拼接机、膨润土设备、刀盘、螺旋输送机、盾尾密封、管片整圆器以及盾构推进、刀盘驱动、泡沫发生、数据采集、隧道导向等设备和系统共同构成。主要施工工序是盾构安设、土体开挖、衬砌拼装、盾构拆卸和防水等。盾构施工主要依据地铁规划设计图纸，选择隧道某处采取明挖法进行基坑开挖施做盾构始发井，之后在始发井中安装盾构机。当盾构安装完成后，首先向开挖方向进行掘进，掘进距离与装配式衬砌具有相同的宽度（标准环相同），通常是1.5m，同时对盾构反力架等相关设备进行安装，使其具有足够的外部支撑，之后在盾壳的掩护作用下，通过盾构驱动马达，使盾构刀盘在地层中切削，泥水平衡盾构机是土仓内渣土通过送泥管和排泥管循环置换、输送排出；复合式土压平衡盾构机是刀盘掘进下来的渣土，通过螺旋机排出的方式不断向前掘进，进入土层中，实现对地层的不断开挖与装配衬砌。直接控制型泥水盾构机的内部构造如图1所示。
图1直接控制型泥水盾构的内部构造图
2地铁盾构施工中地面沉降原因分析
2.1地铁工程概况
某工程为建设一轨道2号线，从某市的原有站点建设到城市北侧，部分工程已经开始施工，工程道路的宽度为90m，建设范围区内部分地段具有地形差异，项目区内的高差在5m左右。线路主要占用了规划用地、拆迁用地以及部分草地，建设轨道的长度为1050m，采用的主要施工方法为盾构法。对现场进行了地质勘测，由于地质地貌存在土层类别、岩石类别以及成形的时间长短等不同，土层及岩石主要都是于第四系时代形成的，从下而上分为风坡积层、冲湖积层、冲洪积层和人工回填土壤层。
2.2沉降原因分析
2.2.1盾构设备
盾构设备施工过程中，隧道衬砌从设备出来后，由于管片与土层之间有空隙，同步注浆和二次注浆不饱满，或受到周围土壤的压力，使管片环变形，造成地表的沉降。盾构过程中出土量过大，对原状土扰动也会造成地面沉降。
2.2.2土层压力
对土压力的设定会影响到地面的沉降，盾构机的土压力是由22根千斤顶传送个盾构机的，当设定的土压力比盾构机外部土压力大时候，会导致地面隆起，相反当设定的土压力比盾构机外部土压力小的时候，会导致地面沉降，严重情况甚至会导致地面的坍塌。因此掘进过程中盾构司机对土压的设定非常的重要。
2.2.3外界原因
区间地面附近，因其它施工或行走重型设备、运输车，导致地面沉降。
3地面沉降应对措施
3.1地质原因的应对措施
（1）布设测点：沉降监测点在到达和始发50m范围内、曲线段和联络通道处每5环设一个点，直线段每10环设一个点，测点在隧道底部的两侧。
（2）频率监测：距推进面50环的范围内的测点，1次/d；距推进面50～100环范围内的测点，1次/2d；距推进面100环以上的观测，1次/周；隧道贯通后所有测点30d/次，直至验收。
（3）地面加固。对地质条件差的地层提前进行搅拌桩或旋喷桩加固。
3.2盾构土压的应对措施
对于土压平衡式盾构掘进机其原理是利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体。从而对盾构正前方开挖面支护，平衡压力的设定是盾构施工的关键，所以在盾构施工中要根据不同的土质和覆土厚度，配合监测信息的分析及时调整土压力值的设定，同时要求推进坡度保持相对的平稳，控制一次纠偏量，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件，同时根据推进速度，出土量和地层变形的监测数据，及时调整初设定的土压值和注浆量，从而将轴线和土层变形控制在最佳状态下。
盾构掘进由操作司机在中央控制室内进行，由工地技术人员经计算初设正面土压力+水压力值。土压力值根据埋深、土层性质和地面超载计算。设定值约为计算值的1.05～1.1倍。盾构司机及时做好显示屏上各项指标参数的记录，并参照仪表显示以及其它人工测量和施工经验调整盾构机姿态和各项参数，使盾构始终按设计的轴线推进。
3.3盾构施工原因的应对措施
3.3.1应对方案
盾构施工中同步注浆与二次注浆最大程度减少地面沉降情况的出现，掘进施工过程中要及时将足量的浆液材料填充到脱出盾构后的衬砌背面环形空隙中。依据具体施工条件选择合适的浆液配比与压力等内容，充分发挥注浆的作用。通过二次或以上注浆方式弥补同步注浆的不足，有效减少地面沉降出现概率与可能。
注浆目的：通过注浆减少地基沉降量以保证环境安全；确保管片衬砌的稳定性与安全性；衬砌防水的初道防线确保长期防水功能。注浆方式分析：充填盾构壳体与管片圆环间的空隙与减少后期土体变形的主要手段就是掘进过程的同步注浆与二次注浆，也可以通过这种方式提高隧道的稳定性，确保施工质量。盾构机掘进施工利用注浆方式回填管片与土体之间的空隙，利用运浆车将浆液运送到洞内，同步进行注浆与掘进。注浆选择是通过及时、均匀的将水泥浆液压注其中，确保及时与足量的浆液填充；根据地层变形监测数据确定浆液注浆量与注浆压力，依据浆液凝固所需时间确定浆液配比，合理调整水泥配比。安排专业负责注浆过程中，详细记录注入为主、注入量与注浆压力值，根据地层变形监测信息及时调整注浆顺序与量，提高注浆工序的施工效率与质量。
3.3.2控制盾构姿态，调整盾构掘进参数，匀速掘进，控制出渣量
最好的推进施工是盾构施工各项参数最优化，这也是盾构施工中控制地面沉降、保护环境的首要条件和治本办法。要达到这一理想状态必须对推进中的参数即对刀盘油压、土舱压力、推进速度、压浆压力、压浆量、盾构坡度、盾构姿态及管片拼装作分析。对隧道上复土地质条件、地面荷载设计坡度及转弯半径、轴线偏差及盾构姿态等选取合理的参量，以指导施工。
3.4外界原因的应对措施
首先加强地面测量观测，对其施工前进行原始取样，通过沉降频率及累计与其它位置对比，判断分析地面沉降原因，采取应对措施。其次对盾构区间施工通行地面每天要进行巡视，特别是对临近有基坑开挖、钻孔等威胁盾构施工的要立即协调并加大监测力度。
结语
综上所述，在地铁施工中，盾构法具有稳定、对环境的影响小等优点，但也会存在地面沉降的问题。因此，在施工中可以采取必要的措施，尽量减少地面的沉降，避免造成建筑物破坏等损失。因此深入研究与分析盾构施工地面沉降问题具有现实意义。
参考文献
[1]赵晓彦,张肖兵,范智浩,张志学,张士强,崔向寒.面向地表沉降控制的地铁盾构参数研究[J].工程地质学报,2017,25(02):300-307.
[2]张中阳.地铁盾构施工地表沉降及其控制措施[J].科技创新与应用,2015(15):224.