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摘要：当前形势下地铁工程的有效建设，为城市道路交通压力的缓解提供了重要支持。在进行地铁盾构区间施工作业时，为了实现对这方面沉降问题的科学处理，增加处理工作进行中的技术含量，则需要考虑相应的处理技术的合理使用，进而保持地铁盾构区间良好的施工状况。本文在分析时，主要针对导致地铁盾构区间施工沉降出现的原因以及具体的处理措施进行了深入和全面的探讨。
关键词：地铁盾构区间；施工沉降；沉降处理
盾构法施工技术具有智能、安全、快捷、地层适用性广等特点，基于以上诸多优点其在我国地铁工程建设过程中得到迅速普及，但此工法在施工过程中仍然可能引起地表沉降和地面坍塌等风险。如何减少施工造成对地面及周边建筑物的影响，积累工程相关方面的经验与教训，是盾构技术人员有待解决的课题。
1 地铁盾构区间施工沉降问题成因分析
1.1 土层沉降
天然土体大多为三相体系，包含矿物颗粒骨架体、孔隙水和气体填充骨架体。饱和土的组成元素为土颗粒和水，土颗粒表现为粘结与非粘结状态，但都具备荷载传递功能，可形成土骨架来进行传力。土体上的外荷载主要由是孔隙水和土骨架承担。当土体出现变形时，其孔隙流体及气体体积减小，颗粒重新排列，骨架体也出现错动。孔压力降低与土的渗透性及其在土中位置存在一定关系。土体受到外力作用后，土粒与孔隙内流体表现出位移状态，以基础为支持来将建筑物压力传递至地基的过程中，或者土石方开挖导致土层下部失去支承的情况下，极易导致土体内部出现应力变形，进而出现地基或地表下沉的情况。
1.2 岩石层沉降
岩石层自身特点是导致岩石层出现沉降的一个重要因素，在地质演变过程中，岩石出现不同程度的褶皱、裂隙和断层等，所形成的地质构造差异化。地铁盾构施工过程中，若地铁隧道与褶皱走向一致，则极易出现岩层顺层滑动的情况。裂隙和断层的存在，极易导致地铁盾构区间施工中出现坍塌等事故，存在一定安全隐患。
1.3 施工方面的成因
地铁盾构区间施工实践中引发坍塌问题属于施工方面的原因，主要包括在盾构掘进过程中，出现施工超方情况，这是导致出现地铁盾构区间出现沉降问题的主要施工成因。而在地铁盾构施工过程中，会出现较多的施工挠动操作，这种操作会导致施工土层出现松软现象。其次是不注重注浆质量，如果注浆压力不够，或浆液配合比不合适就很容易引起塌方；最后，如果施工方法不当，盾构施工区域的结构状况会发生变化。当掌子面失稳时，就会引起塌方；且施工过程中未能全面实施监控量测，或监控量测数据有误，就很有可能引起较大沉降。
2 地铁盾构区间施工沉降问题的有效预防处理措施
2.1 优化盾构掘进施工参数及掘进方式
（1）优化掘进参数
在地铁盾构区间施工过程中，为有效处理沉降问题，必须要对盾构掘进施工参数进行优化。结合整个地铁工程项目的实际情况出发，把握其土质特征、盾构覆土厚度等情况，明确地下含水情况，结合以往地铁盾构区间施工经验出发，对盾构操作工艺参数进行初步制定，这一方面所涉及到的参数包括土压推进速度、注浆及二次补注浆压力的次数和数量、加泥量等。
（2）优化掘进方式
一要合理设置土压力，防止超挖。在盾构推进的过程中，根据理论计算、前期掘进数据和监测数据合理设定土压力值，严格控制盾构掘进参数，科学合理地设置土压力及相宜的推进速度等参数；以减少对土体的扰动，主要体现在控制地层损失率以及盾构推进压力上。
二要做好渣土改良。渣土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速的一项不可缺少的重要技术手段。通过渣土改良，使渣土具有流塑性和较低的透水性，形成较好的土压平衡效果，从而稳定开挖面，控制地表沉降；盾构掘进至泥岩地层时，能防止土仓及刀盘结泥饼。
三要严格控制出土量。出土量管理是盾构掘进的根本，是保证控制地层损失率最直接、最有效的手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆盾构掘进每环出土量采取体积和重量双重控制，以渣土体积控制为主，重量复核为辅。掘进速度和出土量一定要相适应，保证土仓内压力适宜，不能超量出土。发现出土量较理论量的偏差过大，应进行调查分析，同时，加大同步注浆量，并结合监控量测数据和地面巡视情况，必要时采取地面注浆加固等措施，防止地面出现较大沉降或塌陷。
2.2 做好注浆控制
根据不同的目的，壁后注浆分为同步注浆、二次注浆以及洞内跟踪注浆。当管片在盾尾处安装完成后盾构机向前推进，管片与土层之间形成建筑间隙时，及时采用浆液材料填充此环形间隙则有利于防止和减少地层变形，提高结构的稳定性。为减少同步注浆浆液早期强度低、隧道受侧向反力影响大的问题，在管片出盾尾后，通过管片注浆孔向管片外周进行二次注浆，二次注浆浆液宜为瞬凝性且具有较高早期强度的水泥一水玻璃双液浆。盾构通过后，利用注浆孔或吊装孔打设注浆管进行洞内跟踪注浆加固，对于盾构通过后的滞后沉降以及盾构隧道后期的防水也至关重要。
2.3 加强地面变形监测
地面变形，需要根据施工现场的实际情况，选用有效的施工方法，并在施工过程中全面实施监控量测，获取准确的测量数据，有针对性地进行施工前的地质勘查分析，推进前根据以往类似工程的经验和有限单元法进行预测，以预测结果为依据来初步设定掘进参数；在推进过程中，对隧道中心线上及两侧一定范围内设定的观测点进行水准测量，并将这一结果应用到后续区段的施工管理中。实践证明，采用“勤试测、勤调整施工参数”的信息化施工方法，可将地面沉降量控制在理论计算出的地面沉降限值范围内。
2.4 严格控制土仓压力
对于砂卵石层来说，在盾构区间施工过程中要控制好掘进施工速度，这与掘进土压波动幅度大存在一定关系，在这一方面土压控制也存在一定难度。在盾构掘进过程中，要掌握好推进的速度，确保螺旋输送机转速适宜，并在加泥和泡沫的过程中控制好加入量，通过各个方面的协调配合，来对土仓压力进行科学控制，确保其处于稳定范围之内。土仓压力的有效控制，需要对螺旋输送机出土量与掘进速度之间关系进行调整，这就必须要依据信息技术来准确检测洞内外各项数据信息，并基于此来对土样进行具体分析，对围岩变化进行科学判断，此种方式下可以对地层特性进行反演，便于对土仓中设定平衡土压力进行科学调整，为整个地铁盾构区间施工的规范进行提供支持。
2.5 合理拼装管片
在拼管片的同时需要将这一部位的千斤顶收起，待拼装完成后，需令千斤顶处于顶紧的状态，之后方可对下一管片进行拼装。应当注意的是，若盾构处于长时间停顿状态，盾构机自身重量和上部土体压力往往会对盾构机机头产生作用，导致其出现下沉或者后缩的情况，前方土压明显降低，地面沉降随之出现。针对此种情况，在地铁盾构区间施工沉降的处理过程中，要注意顶紧盾构自身千斤顶，于后部衬砌或另外加设千斤顶，对盾构下半部和后部衬砌管片进行有效支撑，这就能够对盾构机前方土压和上方土样进行有效平衡。
2.6 保证线性准确
曲线段推进盾构机时，盾构环环纠偏的情况下，必须要控制好每次纠偏量，并坚持勤纠。若存在曲线及坡度变化或者软硬均匀度不足的问题，极易导致盾构机掘进过程中出现偏差，这就需要对盾构机姿态进行科学控制，对蛇形进行规范纠偏修正，最大程度上避免地层损失导致地层变形问题的出现。这一环节必须要控制好管片拼装方向，为盾构正确掘进提供支持条件。
3 结语
地铁工程大多处于城市繁华地段，周围存在较多建筑物和地下管线等，一旦沉降事故发生会严重影响人们的正常生活，甚至加大工程成本。地铁盾构区间施工过程中，必须要通过有效的技术措施来处理沉降问题，以彰显整个地铁工程项目的综合效益。
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[3]谭佳,瞿南.地铁盾构隧道施工横向地表沉降分析[J].现代测绘,2018,41(06):3-7.
论文作者:杨世勇
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第7期
论文发表时间:2019/10/12
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