甄精蓮 賈瑞晨

(湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421001)

1 盾構施工簡介

在對盾構施工進行研究之前，必須先說明盾構機的定義。其是一種在軟土地區(qū)用于隧道挖掘的重要的施工器械設備。其外表被金屬外殼包裹，在設備的內部有管片拼接和相關的輔助設備。在盾構機工作的過程中，其利用外殼對內部機械進行保護，進而從事挖掘工作，最終可以達到隧道一次施工成型的效果。該種設備目前被廣泛運用在地鐵工程的建設活動中。

利用盾構法進行施工即利用前文提到的盾構機在地面層以下進行隧道暗挖的一種施工方式和手段。盾構法施工的工作原理就是在盾殼前面安裝相關支撐設備和相關掘進設備。通常情況下，都會在掘進設備的中部位置安裝千斤頂設備，在整個工作設備內部一般會將一至二環(huán)預制的隧道襯砌環(huán)進行拼裝。盾構施工設備在建設的過程中每前進一段距離，盾構施工設備都會在挖掘路徑中安裝一段襯砌環(huán)，同時及時將施工過程中產(chǎn)生的空隙進行壓緊，通過這種施工方式可以防止隧道下沉或者對周邊的建筑物造成影響。

2 地鐵盾構施工對鄰近建筑物產(chǎn)生影響的原因

在影響原因方面，國內外學者都進行了充分研究。其主要原因是地鐵隧道挖掘工作會造成地層產(chǎn)生損失，地面原有的平衡結構遭到了破壞。具體而言，有以下五點原因：

1)在盾構施工開展的前期階段，需要對地面內部的地下水進行抽取，在進行地下水抽取的過程中可能會對土壤結構的支撐力有所破壞，造成地面沉降，破壞周邊的建筑物。

2)掌子面水平變化。在地鐵隧道挖掘的過程中，會用相關的支撐設備對支護面產(chǎn)生支撐力，當這種支撐力和原始土壤結構的側向應力互相平衡時，在開挖面的土體結構會和盾構方向保持同向移動，此種同向移動將會引發(fā)地面沉降，最終導致對周邊的建筑物穩(wěn)定性產(chǎn)生相應影響。

3)在利用盾構法進行隧道施工的過程中，可能會由于人工操作誤差、機器設備工作誤差導致掌子面土壤層塌落對地面穩(wěn)定程度造成影響，進而影響周邊建筑物的穩(wěn)定性程度。

4)在地鐵施工的過程中會造成土體擠入盾尾形成相應的空隙。在盾構施工機械中一般刀盤的直徑都要大于盾體的直徑，這種設備構造會導致盾體的周圍與周邊土體之間形成一個圓環(huán)狀的縫隙。這種縫隙在施工到一定程度以后需要填注材料進行壓實。如果不能夠及時的將縫隙進行填充，可能會導致地表形變較為嚴重，進而對周邊建筑物產(chǎn)生影響。

5)在地鐵隧道施工的過程中，相關管道會由于土壤壓力和水分壓力產(chǎn)生一定程度的形變，這種形變將會導致少量的地層損失。

3 盾構施工對臨近建筑物的影響

在城市地鐵隧道挖掘的過程中，由于該項工作需要對原始的地層進行破壞和改造，因此無論采用哪種施工方法都會對周邊的線路管道、建筑物、公共道路產(chǎn)生一定的危害和不利影響。一般而言，地鐵設施都修建在人流量密集、建筑物密集的區(qū)域，只有這樣才能夠充分利用地鐵設施運力大、運輸效率高的特點。但是在城市密集區(qū)進行施工，在避免對周圍設施產(chǎn)生影響方面又會有較大的難度。

3.1 影響范圍

雖然盾構施工會減少對周圍建筑物的影響，但是仍然會根據(jù)影響程度的大小，將影響區(qū)劃分為以下三類：需要采取相應措施的地區(qū)，需要注意的地區(qū)和無影響區(qū)域。對于無影響區(qū)域而言，由于這部分地區(qū)往往距離隧道施工場所較遠，一般情況下施工不會對該類區(qū)域產(chǎn)生影響，因此將其劃分為無影響區(qū)域。需要注意的區(qū)域和需要采取相應措施的區(qū)域，則需要根據(jù)受施工影響程度的大小，進行定性分析和定量分析。如果已經(jīng)達到了一定的影響標準則需要采取相應的方式進行處理。但是對于影響范圍的劃分，在業(yè)界目前都沒有統(tǒng)一的標準。一般而言，建筑基礎底部向下臥層地基土擴散附加應力的有效范圍，應當與隧道施工地點與隧道上方土地受到破壞的區(qū)域保持一定的距離，防止后期因為客觀條件變化產(chǎn)生的地面沉降，從而產(chǎn)生對建筑物和相應設施的影響。

3.2 影響形式

在進行地鐵隧道施工的過程中，由于施工過程會導致地面狀態(tài)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生地面水平位置的沉降和相應的變形，這種變形和沉降有其自身的規(guī)律和特點，一般而言在隧道施工時，可以在短時間內引起程度較大的位移。對于周圍建筑物和相關設備而言，在短時間內進行快速的位移產(chǎn)生的不利影響將更大。對周圍建筑物和相關設施的影響程度的大小，不僅僅和形變的大小有關，還和受影響的建筑物的結構和基礎形式，以及建筑物所處的位置和建筑物、周圍土地結構和性質有直接的關系，通常而言，地鐵設備施工對鄰近建筑物的損害可以分為直接損害和間接損害兩種?；谏衔闹袑τ绊憛^(qū)域的分類，在需要采取措施的地區(qū)分布的建筑物和相應設施，一般受到的損害都為直接損害，在需要注意的區(qū)域內產(chǎn)生的損害，一般為間接損害，例如因為地鐵施工產(chǎn)生的地下水水位變化產(chǎn)生的對環(huán)境的影響，從而對周圍建筑物產(chǎn)生的相應影響是典型的間接損害。表現(xiàn)如下：

1)地面沉降。

在地鐵隧道挖掘的過程中，會引起周圍地表和周圍建筑物相關設施的整體下沉。這種整體下沉一般而言都是較為均勻的，較為均勻的整體下沉通常情況下不會對建筑物的安全性和穩(wěn)定問題形成太大的影響，但是如果這種均勻的整體下沉的幅度過大，即便是均勻沉降也有可能對周圍建筑物產(chǎn)生較大的損害，因此在施工的過程中要防止沉降量過大，將地表沉降量控制在合理范圍內。

2)地表傾斜。

相較于地面的整體沉降而言，地表傾斜對于周圍建筑物和相關設施的影響和危害更大。地表傾斜會引起周圍建筑物與地表建筑物同時發(fā)生傾斜，建筑發(fā)生傾斜會引起建筑物內部重心發(fā)生變化，從而導致建筑內部應力結構產(chǎn)生相應的變化，對建筑物或其他設施產(chǎn)生較嚴重的損害。

3)地表曲率發(fā)生變化。

地表曲率發(fā)生變化會導致地表傾斜程度發(fā)生改變，建筑物修建之時所依托的地面的原始坡度隨時發(fā)生改變，可能會對建筑產(chǎn)生相應的損害。這種損害對于高層建筑物的影響更為明顯，與地表傾斜造成的損害機理相同，地表曲率產(chǎn)生變化會導致建筑和其他相關設施的內部結構應力發(fā)生變化，從而造成相應的損害。

4)地表水平變形。

在地鐵施工的過程中，可能造成地表水平發(fā)生變形，這種變形主要有拉伸和壓縮兩種，這種變化對于建筑物和其他相應設施的破壞作用非常大，由于建筑物的抵抗拉伸變形的能力相較于抵抗壓縮變形的能力較小，因此在遭遇到地表水平發(fā)生拉伸變形時，地表上附著的建筑物設施的安全性將在很大程度上受到影響。在現(xiàn)在的建筑物設計方式中，對地表拉伸變形的抵抗程度較弱，在受到地表拉伸的建筑物上，建筑物的基礎側面受到了向外水平力的作用。這種向外的水平推力會導致建筑物開裂。這種開裂往往發(fā)生在建筑物的結構相對薄弱處，對建筑物產(chǎn)生的不利影響較為明顯。