鄧建峰

摘? 要：文章以某工程實(shí)例為依托，分析了隧道盾構(gòu)施工中的地表沉降情況，在此基礎(chǔ)上提出控制地表沉降的有效措施。期望通過本章的研究能夠?yàn)橥惞こ烫峁┙梃b參考。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法;隧道施工;地表沉降

中圖分類號(hào)：U231.3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）26-0057-02

Abstract： Based on an engineering example， this paper analyzes the ground settlement in the shield tunnel construction， and puts forward effective measures to control the ground settlement. It is expected that the research of the text can provide reference for similar projects.

Keywords： shield method; tunnel construction; ground settlement

近年來，我國的隧道工程呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，而盾構(gòu)法以其自身所具備的諸多優(yōu)勢(shì)，在隧道施工中得到廣泛應(yīng)用。盾構(gòu)隧道施工中，由于受到一些因素的影響，使得地表常常會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。為確保隧道盾構(gòu)開挖的安全、有序進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)合理、行之有效的措施，對(duì)盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降進(jìn)行控制。

1 工程概況

某隧道工程采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工，其中盾構(gòu)區(qū)間的左右線全長(zhǎng)分別為1196.59km和1190.76m，左線與右線的間距為12.0-24.2m。在該隧道盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)設(shè)有聯(lián)絡(luò)通道及廢水處理泵房，盾構(gòu)區(qū)間的隧道直徑為6.0m，拱頂最大埋設(shè)深度為28.6m，最小埋設(shè)深度為11.1m，隧道結(jié)構(gòu)底板的埋設(shè)深度為31.8m。在本工程中，盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)的地形相對(duì)比較復(fù)雜，以臺(tái)地為主，最大與最小高度的差值為17.0m左右。工程場(chǎng)地內(nèi)的土體從上到下依次為人工素填土、可塑性黏土、硬塑性黏土、全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。孔隙水為山層滯水，隧道施工場(chǎng)地內(nèi)地下水的最大埋深標(biāo)高為30.4m。施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在該隧道施工過程中，地表出現(xiàn)沉降，具體的變化情況如下：隧道開挖初始階段，地表沉降值的變化幅度在5.0mm以內(nèi)，隨著開挖的不斷深入，地表沉降量隨之增大。為保證隧道施工的安全、有序進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)采取合理可行的方法和措施，對(duì)地表沉降加以控制。

2 盾構(gòu)隧道施工引起地表沉降的處理

2.1 地表沉降監(jiān)測(cè)

為在該隧道盾構(gòu)施工中，對(duì)地表的沉降值進(jìn)行準(zhǔn)確獲取，選擇沉降量變化較大的截面布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。距離隧道軸心位置處的兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從2月6日到2月28日的監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖1所示。

從圖1中可以看出，該點(diǎn)位處的沉降量變化相對(duì)比較顯著，在施工一周后，地表的下沉情況趨于緩慢，后續(xù)的沉降主要是固結(jié)引起。

從圖2當(dāng)中可以清楚的看出，從2月28開始，到3月14日時(shí)，沉降基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。然而，因監(jiān)測(cè)點(diǎn)處容易出現(xiàn)超挖的狀況，由此會(huì)導(dǎo)致地層損失增大，進(jìn)而引起地表沉降。為避免這一問題的發(fā)生，需要在施工中采取行之有效的控制措施。

2.2 明確沉降控制思路

在盾構(gòu)隧道施工中，由于受到各方面因素的影響，常常會(huì)引起地表沉降。為了對(duì)地表沉降進(jìn)行有效地控制，精確預(yù)測(cè)出盾構(gòu)施工過程對(duì)地層產(chǎn)生的種種干擾，據(jù)此對(duì)整個(gè)施工進(jìn)行把握，保證隧道盾構(gòu)安全、有序進(jìn)行。需注意的是，如果僅僅是簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)出盾構(gòu)施工對(duì)地表沉降可能造成的危害顯然是不夠的，而是應(yīng)將預(yù)測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為實(shí)際控制，減少并避免地表沉降變形。以地表沉降預(yù)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)施工方案進(jìn)行合理編制，以此來達(dá)到控制沉降的目的。隧道盾構(gòu)施工中，地表沉降的控制有兩類較為有效的措施，一類是主動(dòng)控制，另一類是被動(dòng)控制。前者是指在采用盾構(gòu)法進(jìn)行隧道施工前，制定相應(yīng)的保護(hù)措施，避免地表沉降問題的發(fā)生，其中比較有效且實(shí)用的措施是調(diào)整施工參數(shù)，該措施需要以地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ);后者則是在盾構(gòu)施工中，地表發(fā)生較大的沉降變形后，采取加固等技術(shù)措施進(jìn)行補(bǔ)救。

2.3 控制地表沉降的技術(shù)措施

在本工程中，可以采用如下措施對(duì)盾構(gòu)施工引起的地表沉降進(jìn)行控制，從而確保隧道開挖安全、有序進(jìn)行。

2.3.1 盾尾注漿

在盾構(gòu)隧道施工中，比較常用的盾尾注漿方式有兩種，一種是同步，另一種是二次。盾尾注漿的主要作用是對(duì)盾構(gòu)管片的位移變形進(jìn)行有效控制，以此來確保隧道開挖時(shí)，襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。不僅如此，通過盾尾注漿還能使隧道本身的抗?jié)B性得到進(jìn)一步增強(qiáng)，從而減小地表土體的實(shí)際損失量，達(dá)到解決地表沉降的目的。

（1）注漿壓力。盾構(gòu)隧道施工中，地表土體的沉降位移與注漿壓力有著較為密切的關(guān)聯(lián)，如果注漿的過程中，壓力過大，會(huì)使盾構(gòu)管片產(chǎn)生出瞬時(shí)壓力，這樣可能會(huì)造成土體劈裂。若是壓力低于正常壓力，則會(huì)造成注漿回填的速度不夠，無法及時(shí)完成漿液的填充，這樣可能會(huì)引起土體朝著隧道方向發(fā)生位移沉降。通過大量的實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，在綜合考慮多種影響因素的前提下，注漿壓力值應(yīng)當(dāng)為靜止水壓力的1.2倍，且略大于拱頂?shù)耐馏w壓力即可。在隧道盾構(gòu)開挖的后期階段，可通過二次注漿的方式，對(duì)地表沉降進(jìn)行控制。

（2）注漿量。為避免引起地表沉降，可以按照如下因素對(duì)注漿量進(jìn)行合理確定：盾尾空隙、地質(zhì)條件、開挖方式等等。由于盾構(gòu)隧道施工中使用的注漿材料可能會(huì)出現(xiàn)收縮的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致填充量不足，因此實(shí)際的注漿量應(yīng)當(dāng)大于理論注漿量，防止出現(xiàn)填充不足的情況。

2.3.2 超前加固與土體改良

在本工程中，對(duì)隧道進(jìn)行盾構(gòu)施工時(shí)，為防止引起地表沉降，可對(duì)地表進(jìn)行超前加固，通過注漿的方法，提高地表土體的穩(wěn)固性，避免沉降問題的發(fā)生。具體的加固措施如下：可在上臺(tái)階時(shí)，設(shè)置臨時(shí)的仰拱，并在一些比較特殊地段上設(shè)置鋼支撐，對(duì)地表沉降進(jìn)行有效控制。此外，可根據(jù)工程場(chǎng)地內(nèi)的巖體情況，采用深層注漿等技術(shù)措施，對(duì)隧道盾構(gòu)開挖的周圍土體進(jìn)行局部加固處理，借此來改善土體的特性，從而達(dá)到增強(qiáng)巖體強(qiáng)度，避免地表沉降的目的。

2.3.3 排放地下水

地下排水能夠提高盾構(gòu)隧道開挖面周圍的土體強(qiáng)度，但若是排水量控制的不到位，則可能導(dǎo)致沉降量增大。鑒于此，在施工過程中，合理控制地下水的抽取和排放量?？梢圆捎玫募夹g(shù)措施主要有旋噴樁、止水帷幕等。需注意在輪換掌子面時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)停止排水，并通過注漿的方法確保作業(yè)面穩(wěn)定。此外，可在盾構(gòu)開挖的過程中，按照土體的性質(zhì)對(duì)導(dǎo)管注漿的施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

2.3.4 合理開挖增強(qiáng)支護(hù)

按照盾構(gòu)開挖土體的特性，對(duì)實(shí)際的開挖尺寸進(jìn)行合理確定，確保開挖作業(yè)面的穩(wěn)定性，從而達(dá)到控制地表沉降的目的?？蓪⒍軜?gòu)開挖進(jìn)尺限制在定值范圍以內(nèi)，這樣可以防止進(jìn)尺過大的情況發(fā)生。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)隧道盾構(gòu)的初期支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行增加，可以采取的措施有以下幾種：減小導(dǎo)管的布置間距、增大注漿導(dǎo)管及主筋的直徑、縮小格柵的間距等。

2.3.5 二次襯砌

相關(guān)研究結(jié)果表明，隧道盾構(gòu)施工中，產(chǎn)生附加應(yīng)力的孔隙水基本上都是處于動(dòng)態(tài)變化當(dāng)中，而孔隙水并不是靜止不變的。由于地下水中含水量較為豐富的區(qū)域容易出現(xiàn)緩慢的滲透，此時(shí)盾構(gòu)隧道的周圍地層則會(huì)出現(xiàn)較大的范圍沉降現(xiàn)象，從而使地層間的相互作用和支護(hù)作用都得到進(jìn)一步增強(qiáng)。土體在盾構(gòu)開挖的過程中要比平時(shí)表現(xiàn)的更加軟弱，開挖后土體需要一段時(shí)間才能恢復(fù)到最初的穩(wěn)定狀態(tài)，為避免發(fā)生沉降，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行二次襯砌。

3 結(jié)束語

綜上所述，采用盾構(gòu)法對(duì)隧道進(jìn)行施工的過程中，容易引起地表沉降問題，為確保隧道開挖能夠安全、有序進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)采取合理可行的方法和技術(shù)措施，對(duì)地表沉降進(jìn)行控制，從而確保隧道工程能夠按質(zhì)、按量、按時(shí)完成。

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