摘要：不同城市地鐵隧道工程的地質(zhì)條件、地面環(huán)境、隧道埋深、上部結(jié)構(gòu)對地基變形的適應(yīng)能力和使用要求具有很大差異,地鐵隧道地面沉降問題時有發(fā)生，南昌地鐵盾構(gòu)施工穿越地層主要以中、粗砂、圓礫、礫砂層為主，部分區(qū)間含有強(qiáng)風(fēng)化千枚巖和少量石英巖脈，基于南昌地質(zhì)特殊性，結(jié)合目前南昌城市已施工盾構(gòu)沉降原因分析，提出對于南昌軌道交通工程盾構(gòu)施工避免沉降的應(yīng)對措施尤其重要。

　　關(guān)鍵詞： 盾構(gòu),沉降,措施

　　城市地鐵隧道盾構(gòu)施工不可避免的會對周圍巖土體產(chǎn)生不同程度的擾動或破壞,造成地層位移與變形,甚至誘發(fā)地面沉降、地下管線等建(構(gòu))筑物受損等環(huán)境影響或災(zāi)害問題。南昌軌道交通1號線一期工程有25個盾構(gòu)區(qū)間，淺析南昌軌道交通工程盾構(gòu)施工沉降原因及應(yīng)對措施對于南昌軌道交通工程建設(shè)質(zhì)量安全管理至關(guān)重要，盾構(gòu)區(qū)間隧道的貫通將直接影響全線通車目標(biāo)。

　　一 沉降概論

　　盾構(gòu)法具有不影響地面交通、對周圍建(構(gòu))筑物影響小、適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件、施工速度快等眾多優(yōu)點(diǎn)而在地鐵工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用。但盾構(gòu)法隧道工程是在巖土體內(nèi)部進(jìn)行的,無論其埋深大小,開挖施工都不可避免地會對周圍土層產(chǎn)生擾動,從而引起地面沉降(或隆起),危機(jī)鄰近建筑物或地下管道等設(shè)施的安全。因此,施工能產(chǎn)生多大的沉降或隆起,會不會影響相鄰建筑物的安全,是地鐵隧道盾構(gòu)施工中最關(guān)鍵的問題。

　　二 沉降機(jī)理

　　盾構(gòu)隧道施工產(chǎn)生地面沉降的機(jī)理主要源于開挖面的應(yīng)力釋放、附加應(yīng)力等引起地層產(chǎn)生的彈塑性變形，地面沉降主要包括開挖卸載時開挖面周圍土體向隧道內(nèi)涌入所引起的地面沉降,支護(hù)結(jié)構(gòu)背后的空隙閉合所引起的地面沉降,管片襯砌結(jié)構(gòu)本身變形所引起的地面沉降以及隧道結(jié)構(gòu)因整體下沉所引起的地面沉降,可稱為開挖地面沉降，盾構(gòu)施工引起的地層損失和隧道周圍受擾動或剪切破壞引起的土體再固結(jié),是造成盾構(gòu)法隧道工程性地面沉降的根本原因。

　　三 沉降影響因素

　　地層沉降大小的影響因素有內(nèi)因和外因之分,但歸納起來主要有以下幾點(diǎn)。

　　1、 地質(zhì)條件的影響

　　實(shí)測和實(shí)驗研究均表明,隧道埋深對地表沉降的影響因地層情況各異。盾構(gòu)法施工地表沉降槽的寬度主要取決于最接近隧道拱頂?shù)耐恋奶匦浴?/p>

　　2、 土體性質(zhì)的影響

　　土體的非均質(zhì)性、各向異性、彈塑性和粘塑性使得盾構(gòu)隧道施工引起的地層沉降進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測是十分困難的,正因為此,說明土體的性質(zhì)對地層沉降有著很大的影響。

　　3、覆土厚度和盾構(gòu)外徑的影響

　　盾構(gòu)外徑越大,由盾構(gòu)施工引起的單位長度的地層損失就越大,在相同地面沉降槽寬度下,最大地面沉降也隨著增大;而隧道覆土厚度越大,則最大地面沉降值就會越小,但地面沉降槽寬度會越大。

　　4、地下水位變化的影響

　　盾構(gòu)隧道施工中往往要采取降低地下水位的措施,降水使地層產(chǎn)生固結(jié)沉降。此外,施工過程中地層中水位的變化,也會引起地層變形,導(dǎo)致地面沉降。

　　5、盾構(gòu)施工姿態(tài)調(diào)整的影響

　　盾構(gòu)施工過程中的糾偏、仰頭、叩頭和曲線推進(jìn)以及后退等姿態(tài)調(diào)整均會引起多余的地層損失,導(dǎo)致地層沉降。另外,盾構(gòu)推進(jìn)過程中,土壓艙壓力過大或壓力過小,也會引起地層變形。

　　6、注漿的影響

　　由于盾殼與管片之間會留有一定的空隙，工程中普遍采用同步注漿或二次注漿的方法來減小由盾尾空隙引起的地層損失。若壓漿不及時,或因注漿量不足,或因注漿壓力不適當(dāng),將會使盾尾后部隧道周邊的土體失去平衡,向盾尾空隙塌陷,致使地層沉降。

　　7、管片變形的影響

　　土壓力作用下,隧道管片產(chǎn)生的變形也會引起少量的地層損失,導(dǎo)致地面沉降。

　　8、受擾動土體變形的影響

　　盾構(gòu)隧道周圍土體受到盾構(gòu)施工的擾動后,形成超孔隙水壓力區(qū),在盾構(gòu)離開后的地層中,因土體應(yīng)力釋放,隧道周圍的超孔隙水壓力下降,孔隙水排出,引起地層移動和地面沉降。此外,盾構(gòu)推進(jìn)中的擠壓作用和盾尾壓漿作用等施工作用,也使周圍地層形成超孔隙水壓力區(qū),在盾構(gòu)隧道施工后的一段時間內(nèi)超孔隙水壓力消散,地層產(chǎn)生排水固結(jié)變形,引起地面沉降。

　　除上述因素外,還有一些如:隧道滲水、涌水、攜帶泥砂、坍方等其它因素,從而導(dǎo)致地表變形。總之,地鐵隧道施工引起的地面沉降是諸多因素的綜合作用結(jié)果,合理的設(shè)計與巧妙的施工是盾構(gòu)隧道控制地面沉降的關(guān)鍵。

　　四 沉降安全性判斷與控制

　　不同城市地鐵隧道工程的地質(zhì)條件、地面環(huán)境、隧道埋深、上部結(jié)構(gòu)對地基變形的適應(yīng)能力和使用要求具有很大差異,地鐵隧道地面沉降的安全判斷,通常需要考慮地面建(構(gòu))筑物和地下管線的安全及地層穩(wěn)定等因素后綜合確定，目前國內(nèi)地鐵隧道地面沉降多根據(jù)經(jīng)驗控制在+10mm～-30mm以內(nèi)，但實(shí)際工程中要按照不同地區(qū)、不同地質(zhì)和周邊環(huán)境區(qū)別對待,以確定科學(xué)、合理且經(jīng)濟(jì)的沉降安全性控制標(biāo)準(zhǔn)。

　　南昌地鐵盾構(gòu)施工穿越地層主要以中、粗砂、圓礫、礫砂層為主，部分標(biāo)段含有強(qiáng)風(fēng)化千枚巖和少量石英巖脈，靠近贛江邊的地段地下水普遍較豐富，且和贛江水系直接連通。基于南昌地質(zhì)特殊性(砂層盾構(gòu)施工地面沉降反映速率較快)，南昌地鐵盾構(gòu)隧道施工若按照經(jīng)驗控制在+10mm～-30mm以內(nèi)具有很難的操作性，尤其是地面沉降控制值。

　　五 沉降應(yīng)對措施

　　地面沉降控制的總原則是,采取各種措施保持隧道周圍巖土體穩(wěn)定,防止水土流失,進(jìn)而控制地面沉降。

　　1、針對不同區(qū)間段、工程不同施工階段的具體情況,結(jié)合地面沉降的規(guī)律,在盾構(gòu)始發(fā)和接收階段采取注漿、旋噴樁、攪拌樁加固和素混凝土墻等一系列措施,對盾構(gòu)隧道上覆和兩側(cè)地層進(jìn)行加固,有效預(yù)防和控制盾構(gòu)始發(fā)和接收時引起的地面變形與發(fā)展。

　　2、第一時間將各種施工參數(shù)上傳至綜合監(jiān)控平臺，一旦監(jiān)控數(shù)據(jù)有異常，綜合監(jiān)控系統(tǒng)將立即顯示報警信號，相關(guān)人員將即刻按有關(guān)程序做相應(yīng)的應(yīng)急處理。相關(guān)參建單位成立現(xiàn)場巡查小組，負(fù)責(zé)每天的地面和主要施工參數(shù)的巡查和檢查工作，發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)場及時提醒和督導(dǎo)，重大質(zhì)量安全問題及時上報。

　　3、綜合考慮地表建(構(gòu))筑物、地下管線及地層和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等因素,分別確定其允許的地表沉降值,并取最小值作為控制基準(zhǔn)值，做好對盾構(gòu)穿越區(qū)重大地面建(構(gòu))筑物進(jìn)行統(tǒng)一的排查和鑒定工作。在具體施工過程中,設(shè)置預(yù)警值、報警值和極限值來進(jìn)行分級控制，一旦發(fā)生危險情況，立即啟動應(yīng)急救援程序，將事態(tài)控制在最小影響范圍之內(nèi)。

　　六 總結(jié)

　　城市地鐵隧道盾構(gòu)施工不可避免的會對周圍巖土體產(chǎn)生不同程度的擾動或破壞,造成地層位移與變形,甚至誘發(fā)地面沉降、地下管線等建(構(gòu))筑物受損等環(huán)境影響或災(zāi)害問題。針對盾構(gòu)施工可能產(chǎn)生的地面沉降等環(huán)境影響或災(zāi)害問題制定相應(yīng)的控制方法和措施，尤其應(yīng)該針對城市地質(zhì)等實(shí)際工況，全面分析工程盾構(gòu)施工沉降原因，提出對軌道交通工程盾構(gòu)施工避免沉降的應(yīng)對措施尤為重要。

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