城市地铁盾构施工法与路基沉降的防治技术分析
来源:用户上传
作者:胡凯
【摘 要】盾构施工法是最为常见的城市地铁施工方法，能够有效提升城市地铁的施工效率以及建设质量，但是盾构施工法的应用往往会对地铁地基的牢固性和稳定性产生一定的影响，容易造成路基沉降问题，影响地铁运行的安全性和可靠性。论文主要针对城市地铁盾构施工法与路基沉降的防治技术进行探究。
【Abstract】The shield construction method is the most common method of urban subway construction， which can effectively improve the construction efficiency and quality of urban subway. However， the application of shield construction method often has a certain impact on the firmness and stability of subway subgrade， which is easy to cause subgrade settlement and affect the safety and reliability of subway operation.This paper mainly discusses the shield construction method of urban subway and the prevention and control technology of subgrade settlement.
【关键词】城市地铁;盾构施工法;地基沉降
【Keywords】 urban subway; shield construction method; subgrade settlement
【中图分类号】U231+.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）09-0131-02
1 引言
盾构施工法在最近几年来普遍应用于松软含水土层的隧道的修建过程中，在城市地下铁道的修建中的应用尤为广泛。但是在盾构法具体施工的过程中，往往会引起隧道上方地表的沉降，造成路基沉降问题，导致各种不稳定因素的发生，带来较大的安全隐患。因此，加强对城市盾构施工法的探究，明确路基沉降的防治技术是十分必要的。
2 路基沉降的主要原因和规律
根据相关研究表明，在地铁盾构施工过程中，施工条件和地质特性直接关系着地表沉降量和沉降速率，降水地层原始应力状态的改变、管片环变形、盾构机扰动以及盾尾空隙充填不足都会引起路基的变形与沉降。首先，在盾构隧道施工过程中，通常需要应用到排水和降水的相关技术，在隧道正常掘进期间也会经常性地进行排水和堵水，这样会使得地层中原有的水位发生改变，转变成漏斗状，曲面的水位会增加含水地层中的应力，产生固结沉降。在原来处于稳定状态的地层环境中进行隧道开挖时，也会对周围的土体产生扰动。在盾构掘进作业开始之后开挖面土体的挤压、松动以及坍塌会改变地层原始应力状态，破坏土体极限平衡状态而引起地表的隆起或者下降。
其次，隧道衬砌脱出盾尾之后，在压力的作用之下会挤压管片之间的缝隙及防水层，也会使得管片环发生轻微的变形，使管片环更加趋向于椭圆环而引起地表的少量沉降。另外，盾构掘进或者开挖都会不同程度地对周围的土层产生挤压和干扰。在盾构掘进的过程中，当遇到弯道或者需要进行垂直纠偏以及水平纠偏时，会使周围的土体受到扰动挤压，从而引发地表变形问题，地表变形的大小、程度与隧道的埋深和地层的土质密切相关。此外，还必须要及时充填盾尾的建筑空隙，尤其在不稳定地层施工时必须要注意盾尾建筑空隙的充盈度、压浆材料的充填量以及自身的性能对地表沉降速度以及地表沉降量造成的影响[1]。
3 城市地铁盾构法施工所造成的路基沉降的防治技术
3.1 优化掘进参数
工作人员需要结合城市地铁盾构施工的实际工作特点以及工程项目的建设情况进行参数的科学计算以及合理设置，要求盾构掘进过程中对周围地面的影响以及地层的影响控制在最小的范围，具体表现为地层受到的扰动小、强度下降小、超孔隙水压小、盾尾脱离开之后的实际沉下的幅度小。工作人员必须要将推进中的参数进行合理地分析与设置，主要针对土舱压力、刀盘油压、推进速度、压浆料、压浆压力、盾构姿态、盾构坡度以及管片拼装等环节进行分析研究，合理地设置地面荷载坡度以及转弯半径、轴线偏差和盾构姿态以及隧道上覆土地质条件等相关参数，为后续施工活动的顺利开展提供有效的数据支持[2]。
3.2 纠偏和衬砌接缝漏水
盾构法施工所造成的路基沉降的根本原因在于开挖面引起的土地损失以及地层的再固结，纠偏是引起地层损失的主要原因，接缝渗漏是造成地层再固结的主要原因。在盾构施工法运用的过程中，需要合理地控制應力和荷载，使盾构机的推进轨迹与设计的主线保持完全一致。由于管片制作误差、地层的不均匀性以及施工操作的差异，会造成直线推进的隧道产生一定的轴线偏差，需要及时对这些偏差进行纠正，避免隧道轴线与盾构之间形成夹角。工作人员可以通过调整盾构推进各区域的千斤顶油泵压力或者适当地伸长缩短某一区域千斤顶的行程以改变盾构姿态。选择合理的压浆量和注浆位置来最终实现纠偏的目的，工作人员需要注意的是，不能一次过大地进行纠偏，要分布均匀地进行，使得盾构纠偏轴线和顺，减少纠偏过程中所造成的路基沉降风险。其次，接缝漏水会造成隧道周围地层孔隙水的流逝，增加土地的有效应力而引起地层的再压缩固结问题，从而造成地表的沉降，影响路基的支撑力度和承载力度。所以，在具体的施工过程中，需要有效控制衬砌接缝的抗渗和防水性能，满足施工项目使用功能的需求，有效控制地面沉降量。可以采取在衬砌接缝处设置氯丁橡胶以及遇水膨胀橡胶复合而成的弹性密封垫的方式进行防水，管片的辅助防水线可以通过嵌缝防水进行设置。
4 结语
综上所述，盾构施工过程中普遍存在的路基沉降问题严重影响地铁施工的安全性和可靠性，不利于工程项目的顺利稳定开展。因此，要加强对盾构施工中地面沉降的分析研究，明确沉降的主要原因并采取针对性的措施进行控制，减少盾构施工地面沉降造成的安全事故及经济损失，提高施工进度以及施工效率，使得地铁盾构施工可以顺利科学地进行。
【参考文献】
【1】张海波，殷宗泽，朱俊高.地铁隧道盾构法施工过程中地层变位的三维有限元模拟[J].岩石力学与工程学报，2017，24（5）：755-760.
【2】刘银利.黄土地区隧道盾构法施工引起的地表沉降分析[J].地下空间与工程学报，2017，3（7）：1224-1227.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/4/view-15050223.htm
