摘要：随着社会的发展，我国水利交通采矿以及城市地下工程等领域发展迅速，科技进步使人们对施工的要求越来越高，盾构施工产生的安全隐患逐渐显现。本文就针对盾构机过上软下硬地层的施工，阐述盾构施工对周围建筑物的安全影响，并对该施工方法中产生的建筑物安全问题提出处理措施，希望能为工程技术人员提供有益参考。
关键词：盾构施工；建筑物；安全影响；措施
1 上软下硬地层特点
上软下硬地层主要是指盾构在掘进的过程中上半部或者大半部分都处于花岗岩、混合岩全风化层及残积土层或者砂层、淤泥层以及软塑状黏土层中，而下半部分则处于花岗岩、混合岩、灰岩以及含砾砂岩等岩层中，由于硬岩地层和软弱地层的地质特性不一，盾构掘进的过程中往往很难两者兼顾，对施工的顺利进行造成了很大的困扰。
上软下硬地层中的软弱层主要是花岗岩、混合岩的风化层或者是残积土层或者是砂层、淤泥层以及黏土层，其构成成分比较复杂，具有以下2个特性：①成分构造不够均匀，土层的强度不一致，风化层、残积层在遇到水的时候容易出现崩解、软化现象，导致土层的强度降低；②风化层和残积层颗粒具有鲜明的“两头大，中间小”的特点，地层颗粒主要是直径＞0.5 mm 的粗颗粒和＜0.075 mm 的细微颗粒组成，并且这些颗粒以长石、石英等颗粒类型为主，而处于 0.075～0.5 mm 之间的颗粒成分则比较小，这种情况下，盾构在掘进中一旦水压力较大，就会出现管涌、流土等现象。
2 盾构机过上软下硬地层对地面建筑物的安全影响
地表建筑物通常是砖混结构，一旦地层的扰动过大，那么就会使得建筑物的基础和结构出现破坏，进而导致建筑物的沉降或者开裂。盾构在穿越上软下硬地层时首先要考虑的就是建筑物安全风险，详细了解建筑物的主要结构形式和桩基的承载能力，然后再选择合适的方法来降低风险，例如，盾构机在通过之前就预先埋好注浆管，在通过之后再根据建筑物的沉降变化情况来实施跟踪注浆，进而控制建筑物的沉降程度。
2.1 盾构施工对深基础建筑物的影响
盾构施工对深基础的建筑物的影响主要分为两方面，其一是受基础四周地层变形而产生的影响，其二是受基础底部土层变形的影响。具体表现方式为：
(1)土体向周边或侧向变形引起桩的侧向变形。
(2)桩周围的土体发生沉降产生的负摩阻力引起桩的附加沉降。
(3)当桩底在隧道上方时,桩底土的性质变化和沉降会导致桩端承载力的大部分或全部丧失，从而引起桩的沉降现象。
2.2 盾构施工对浅基础建筑物的影响
盾构施工对浅基础建筑物的影响也被分为两方面：其一是地表水平变形对建筑物的影响，其二是地表垂直对建筑物的影响。需要注意的是，本文针对较浅的基础建筑物四周地层移动的影响不列入考虑范围之内，而仅仅考虑建筑物基础底部的土层变形产生的影响。
（1）地表水平变形影响
地表的压缩和拉伸统称地表的水平变形,水平变形对建筑物的破坏作用非常大。地表压缩变形对建筑物的破坏主要表现为使围墙或纵墙产生褶曲、门窗洞口挤成菱形、屋顶鼓起等。地表拉伸变形则表现为拉伸地表产生的裂缝，比如薄弱的门窗位置、砖砌体的结合缝处等等。总的来看，建筑物抵抗压缩的能力远远大于抵抗拉伸的能力。
（2）地表垂直变形的影响
地表垂直变形对建筑物破坏的主要原因是地面的不均匀隆起或沉降。地面均匀隆起或沉降对于建筑物的影响并不太明显。地表隆起和地表沉降差值会引起结构构件因剪扭曲受到破坏。地表曲率正负之分，若地表呈正曲率，则会使建筑物基础的下部受压,、上部受拉，两端悬空,导致建筑物产生倒八字形裂缝。若地表呈负曲率影响，建筑物基础就会像两端受支承的梁，下部受拉、上部受压，中间悬空，最终使建筑物呈八字形裂缝。
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3 减少盾构施工对周围建筑物影响的处理措施
3.1 合理地组织施工与步骤，提前预防不当影响
制定合理的施工方法有利于盾构安全通过建筑物且不会对建筑物造成消极影响。第一步应该明确盾构进行施工时会影响到的范围，然后对该范围的建筑物进行调研，确定该范围建筑物的尺寸和形状以及使用功能，明确该建筑物地基的土体特征、基础类型、建造年代、使用情况等等。第二步，分析出已有建筑物最大的容许变形量，预测施工时对该范围内建筑物的影响，选择合理的测量计划、盾构机掘进方法等。常用的预测方法有两种：意识将建筑物和土层作为整体考量的整体分析法。而使将两者分开考量的隔离法。第三步，按照计划谨慎的开展施工工作，运用仪器对该范围的建筑物进行定时监测，将施工动态情况与预定容许值进行比较，将得出结果反馈到施工当中，使整个施工过程都能在安全的前提下进行，尽量减少对周围建筑的不良影响。
3.2 地表扭曲和构筑物变形的处理措施
地表的水平和垂直变形归根结底是由于盾构进行施工时对土体的扰动引起的。所以，为了减少盾构施工对周围建筑物的影响就必须减小对土体的扰动。除了采用先进的盾构以外，还可以研制具有多种情况适应能力的施工参数控制系统，减少盾构施工使对周围土体的扰动。
(1)对盾尾建筑空隙及时注浆，并采用收缩性小、流动性较好、结硬性好的同步注浆浆液。
(2)盾构推进轴线要尽量和在建建筑的设计轴线保持一致，及时纠正偏差的轴线，且一次纠偏量应该控制在5mm以内。
3.3 盾构通过建筑物时的处理措施
由于预防措施和施工参数不可能完全满足盾构施工时的安全控制要求，所以可以在此基础上采取其他工程保护措施，保证建筑物的安全和今后的正常使用。常用方法如下：
（1）基础托换法
在某些盾构工程中，一般可以将建筑物对桩基的载荷通过托换的方法转移到新的桩基上去，拆除老旧桩基，增加荷载力。
（2）.隔断法
该方法指的是在进行盾构施工时，在周围建筑物附近通过在建筑物和盾构隧道之间设置隔断墙等方法，达到阻断盾构机掘进时造成的地基变位等，避免盾构施工时对建筑物产生破坏。隔断体也可以由树根桩、钢板桩、深层搅拌桩、挖孔桩和地下连续墙等构成，以达到承受地基差异沉降产生的负摩阻力和侧向土压力，减小建筑物靠盾构隧道侧的土体变形。
（3）土体加固法
土体加固法指的是包括建筑物地基的加固和隧道周围土体的加固和。采用土体加固法一般采用喷射搅拌和化学注浆等地基加固方法进行施工。当建筑周围地面具备土体加固条件时，一般采用从地面进行喷射搅拌和注浆的方法进行施工。而当建筑周围的地面不具备施工条件时，一般采用洞内注浆的处理的方式。
（4）建筑物本体加固
顾名思义，建筑本体加固法就是对建筑物本身进行的加固，使建筑物的结构刚度加强，以达到适应地基土变形而引起建筑物变形的目的。该种工程措施具有很多种，比如通过加固墙、设置支撑，或是通过加固锚杆等，在实际操作中要根据建筑物的特点选用合适的方法。
4 结束语
现代城市的建设离不开盾构施工，盾构施工的影响利大于弊，由于盾构施工的方法限定，其对周围建筑物的影响也是无法避免的，但是只要我们在施工前做好足够的施工准备和一系列监测工作，在施工过程中根据实际情况及时调整施工参数，辅以一定的安全处理措施，保证周围建筑物的安全，就会将盾构施工带来的消极影响降至最低。
参考文献
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[4]李长山. 盾构在上软下硬地层中穿越建筑物施工控制.[J].山西建筑，2015（6）.
论文作者:颜明义
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/17
标签：盾构论文; 建筑物论文; 地表论文; 地层论文; 土层论文; 基础论文; 方法论文; 《基层建设》2016年32期论文;