盾构施工对软土地层地表沉降分析及控制措施

房海勃

【摘 要】近些年，我国地铁建设规模飞速增长，常用的地铁修建方法主要是明挖法、浅埋暗挖法和盾构法，与其前二种方法相比，盾构法由于其机械化程度高、土层适用广、施工进度快、施工安全、不影响地面交通与设施且其施工不受天气影响等优势而被广泛使用，但盾构施工却有地下工程、周边环境复杂、自身风险大的特点，施工中易出现地面沉降和变形的事故，因此，通过分析盾构施工中引起软土土层扰动及地表沉降机理、地表沉降的规律原因， 提出控制地表沉降的措施和保护周围环境的处理方法。

【关键词】地铁修建方法；盾构施工；软土地层；地表沉降；控制措施

【中图分类号】U455.4

【文献标志码】A

【Abstract】Rapid growth in recent years， the scale of the subway construction in China， the commonly used method of subway construction is mainly excavation method， shallow tunnel excavation method and shield tunneling method， compared with the former two methods， shield method applied widely due to its high degree of mechanization， soil， fast construction progress and construction safety， does not affect the ground traffic and facilities and its construction is not affected by the weather and other advantages and is widely used， but have underground engineering of shield construction， the characteristics of the complex peripheral environment and their own risk， construction accident of ground subsidence and deformation， which were liable to occur as a result， through the analysis of shield construction in soft soil and soil disturbance caused by the surface subsidence mechanism， the rule of surface subsidence reasons， proposes measures to control the surface subsidence and protect the surrounding environment.

【Key words】Method of subway construction，Shield construction，Soft soil layer，Surface subsidence，Control measures

【CLC number】U455.4

【Document code】A

盾構法在城市地铁施工中，引起的地层变形不可避免 ，其主要表现施工过程地层发生位移，即地层损失、地层原始应力状态的改变、土体的固结及土体的蠕变效应、衬砌结构的变形等。隧道开挖造成地层原始应力状态的改变，从而引起地层位移，因建筑物空隙以及超、欠挖或其他土层流失；盾构的推进，引起的土体孔隙水压力变化，或因降水引起地下水位下降，引起土体的股结沉降；管片结构变形及土体的次固结和流变。这些都会严重影响地面交通和隧道安全，缩短隧道的使用寿命，因此盾构施工所引起地表沉降的危害是相当严重的。

1. 地表沉降的原因分析

国内外实践表明，盾构法施工都会扰动地层而引起地表沉降，导致地表沉降的原因很多，主要有以下几个原因。

1.1 地层原始应力的变化。

当采用敞胸式盾构，在盾构掘进时，开挖面应力处于释放状态，开挖面土体受到水平支护应力小于原始侧向应力，则开挖面上方土体失去平衡向盾构内侧移动，引起盾构上方地表的沉降。盾构推进时，如作用于土体正面推应力大于原始侧向应力，则正面土体受到盾构挤压作用，使其向上、向前滑动，造成欠挖引起盾构前方土体隆起。对于闭胸式挤压盾构，由于出土过多或过少，或工作面上土压力或泥浆压力不稳定时，都会对工作面土体造成松弛或挤压，，使工作面土体原始应力状态发生改变而导致地表下沉或隆起。此外，盾构为修正蛇行和曲线上推进而进行超挖，也会使周围土体松弛范围扩大从而助长了地表下沉。有时，由于盾构千斤顶漏油回缩可能引起盾构后退，开挖面土体失去支撑造成土体塌落或松动，也会引起地表沉降。

1.2 地下水位的变化。

盾构隧道施工中往往要采用降低地下水位的措施。由于降水会产生固结沉降，采用井点降水引起的地表沉降将涉及井点降水的漏斗曲面范围，其沉降量和沉降时间与土的孔隙比及渗透系数有关，在渗透系数较小的黏性土中，固结时间较长，因而沉降较慢。

1.3 盾尾空隙充填压浆不足。

盾尾后面隧道外围建筑空隙必须及时充填压浆，充填压浆不及时，或压浆量不足，压浆压力不适当时，，会使盾尾后周土体失去原始三维平衡状态，而向盾尾空隙中滑动，造成地层损失特别是对含水不稳定地层，盾尾空隙充填压浆不足造成的地层损失很容易导致地表沉降。

1.4 衬砌变形。