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摘要：随着城市交通建设的迅速发展，盾构施工法在地铁施工领域得到了广泛的应用，地铁施工引发的地面沉降问题逐渐受到了人们的重视。因此，探讨地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对具有重要的作用。本文首先对地铁隧道施工的沉降现象进行了概述，详细探讨了地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对措施，旨在促进地铁的发展。
关键词：地铁盾构施工；地面沉降原因；应对
盾构法具有不影响地面交通、对周围建（构）筑物影响小、适应复杂地质条件、施工速度快等众多优点而在地铁工程建设中广泛应用。但盾构法隧道工程是在岩土体内部进行的，无论其埋深大小，开挖施工都不可避免地会对周围土层产生扰动，从而引起地面沉降（或隆起），危机邻近建筑物或地下管道等设施的安全。因此，施工能产生多大的沉降或隆起，会不会影响相邻建筑物的安全，是地铁隧道盾构施工中最关键的问题
1 地铁隧道施工的沉降现象
盾构施工过程中，地表沉降具有横向和纵向两种表现形式。纵向的地表沉降又可分为先行沉降、开挖前沉降、盾尾沉降、盾尾空隙沉降以及后续沉降等。引起地面沉降的原因是多样化的，包括盾构施工掘进造成地面损失引发的沉降；盾构施工引起地下水流失造成的地下水位降低，引发了地层的固结沉降。盾构施工中存在的地质资料与建筑物基础资料与实际状况不符，造成施工措施不当引发建筑物开裂。盾构衬砌结构的变形以及地层原始应力的改变等。
2 影响地铁盾构施工质量的因素
2.1人的原因
地铁盾构质量问题、安全问题出现的主要原因就是人，人员的违规操作或其它行为直接诱发安全质量问题。施工过程中少数施工人员为了方便，未按照施工规范操作或是省略部分环解，无视安全管理。人员作为地铁盾构施工的主要组成部分，做好相关控制工作具有现实意义。
2.2设备因素
地铁施工企业主要是依靠各种先进设备进行工作。因为很多设备都容易对人体造成伤害，不能直接进行控制，所以要利用各种设备进行操控。如果地铁施工过程中，设备出现问题，使施工不能顺利进行，或发生一些意外反应，就会导致施工质量要求达不到；严重者，如机器设备存在安全问题，或者设计不当、或者质量不足、材料选择欠佳，就会造成严重的人身财产安全问题。
2.3材料因素
目前在许多施工项目中，由于管理制度的问题，导致监管人员不负责任，对进入施工现场的材料没有经过严格的检测，导致材料的质量严重下降，严重影响工程整体的施工质量。即便对于检测合格的施工材料，由于管理制度的不完善，导致后期的存储以及施工未按照严格标准，影响项目最终的施工质量，还加大了施工成本，加剧了施工中的浪费现象。
3 地铁盾构施工地面沉降原因
3.1土层压力
地面沉降与土层压力设定之间存在关系，22根千斤顶将土层压力传递给盾构机，当外部土层压力小于盾构机设定的土层压力时，就会造成盾构地面出现隆起情况，反之则会出现沉降情况，当这个情况严重时直接造成地面坍塌。所以掘进过程中要准确掌握土层压力。
3.2地层损失引发地面沉降
地铁隧道的施工中，盾构施工将对相应的土体产生扰动，从而引发一定范围内土体成为松土而造成地层的损失，根据相应的理论分析和实际工程项目实例的总结，引起地层损失的因素包括开挖面的土体移动；盾构的后退；土体挤入了盾尾空隙；推移方向的改变；盾构正面障碍物，从而使地层在盾构通过后产生的空隙难以压浆填充引发地层损失；盾壳在移动后对地层产生了摩擦和剪切；在土体压力的作用下，地铁隧道的衬砌产生了形变引发的地层损失；当隧道衬砌具有较大的沉降时也将引发地层损失。
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3.3施工原因
地铁盾构施工过程中，每环管片拼装完同步注浆是一个较为重要的环节，很多时候注浆的浆液配比也会对地面产生影响，同时在盾构施工过程中如管片自身质量缺陷、管片止水条脱落、管片衬背注浆不饱满、掘进过程中推力不均匀、管片拼装质量控制不严格、转弯处转弯环选型不准确等原因导致的出现渗漏水现象，同样也会出现沉降问题。
4 地面沉降的应对措施
4.1加强量测和监控工作
第一，施工期间，要求全程监测，要关注框架桥、地表管线的变化。一旦监测值达到警戒线，就要停止开挖，在洞内加固支撑，确保框架桥和管线的安全。第二，地下管线测点布置。首先确定管线的位置和类型，如果具备开挖条件，就要开挖暴露管线，并且直接在上面布置观测点。不具备开挖条件，就要在对应的地面上设置观测点。数量控制在每个管线上有3～5个。第三，洞周收敛测点布置。隧道内部的围岩应力状态发生改变，其最直观的表现就是净空收敛，对其进行测量可以推断出隧道的稳定程度，从而为二次衬砌提供依据。
4.2拆除临时支撑引起的沉降控制措施
第一，初期支护封闭成环、衬砌段加长以后，开挖面暂停施工，确保洞内的二次衬砌作业长度大于13m。第二，拆除支撑钢架时，将拆除长度控制在6m，同时绑扎好钢筋，对隧道仰拱进行混凝土的填充。完成后方可继续向前拆除。第三，在拱圈内要设置防水板，然后二次衬砌钢筋绑扎、浇筑混凝土，将浇筑长度控制在6m。第四，隧道没有一次模筑的，洞内稳定性差，这时需要开挖、衬砌相互交替才能进行，从而确保隧道内部的安全。
4.3管棚施工引起的沉降控制措施
第一，施工过程中使用大管棚，在拱部采用双层管棚、两侧边墙采用单层管棚。在洞口的管棚一端设置导向墙，用来支撑桩基，同时桩基要伸入基岩。如此一来，管棚的两端分别支撑围岩和导向墙，起到纵梁的效果，从而控制隧道周边的地层变形和沉降。第二，控制钻进速度，尽量保持低速钻进，可以使用拉管机拉回钻管后进行注浆，固结后再次钻进。第三，如果有回填物改变了钻杆的预设路径，可以通过反复旋转、进退的方式将回填物清除。必要时可以使用气动潜孔锤，然后继续钻进。第四，为了避免出现地面沉降，要确保实际出土量在理论出土量之下，同时控制水量对地层造成的扰动。
5 结束语
综上所述，探讨地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对措施对提高地铁盾构施工质量具有重要的作用。因此要进一步提高和完善地铁地面沉降的应对措施，这样才能有效地推动地铁行业的快速发展。
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论文作者:何柳
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第17期
论文发表时间:2019/3/16
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