试论淤泥地层盾构掘进中的沉降控制

邹洋

摘 要：本文对淤泥地层盾构掘进中的沉降控制问题进行了探讨，文章从阐述淤泥地层的特性及沉降问题入手，进一步分析了淤泥地层盾构掘进出现沉降的根本原因，最后提出了淤泥地层盾构掘进中的沉降控制措施。

关键词：淤泥地层；盾构掘进；沉降问题；根本原因；控制措施

1 前言

随着建筑施工行业的迅速进步，各种新的工程类型不断涌现，新的施工技术也层出不穷，比如，地铁就是随着城市现代化进步、交通体系不断完善而出现的，而盾构掘进施工技术作为地铁施工的常用技术，也得到了越来越多的关注，因盾构掘进而引起的土层沉降问题，也必须得到相关的重视和解决。

2 淤泥地层的特性及沉降问题

淤泥、淤泥性质的土壤中，往往含有较大比例的水分，因此其具有明显的压缩性高，孔隙比大，抗剪能力弱等等特征。在原状土一旦受到压力或者震动之后，就很容易转变为稀释的状态，并且可能会引发进一步的侧向滑动问题，使得土层发生沉降和基底变形的不利局面。软土除了会因为排水固结的原因导致变形问题外，还可能因为受剪应力的作用下出现缓慢而持续的剪切变形，这都会给建筑的地基带来不利，使其发生沉降或不稳的问题。淤泥地层属于高压缩性的土质，因此很容易因为体积的收缩出现地面和建筑物沉降的问题。加上软土透水性弱的特质，使得地基排水固结出现问题，这也会导致地基强度受损的后果。淤泥地层因为平面和厚度的分布不够均衡，而形成不均匀沉降的情况，也是常见的问题类型。

3 淤泥地层盾构掘进出现沉降的根本原因

3.1 地层损失

地层损失指的是在盾构的施工阶段所形成的实际开挖土体体积与竣工隧道体积的差，而导致地层损失出现又往往是因为几个方面的具体原因。

首先，如果土仓的压力设计不科学，就会使得开挖面的土体出现一定的移动。在盾构掘进的过程中，如果开挖面土体所受的推力会比原始的侧向力更低，那么土体在后者的助推下会往盾构方向发生位移，从而出现地层损失状况，盾构上部的地面会有一定的沉降问题。而与之相反，推力更大时，挤压会导致土体向上、向前发生位移，最终地层损失，最终造成盾构前上方的土体出现隆起问题。

其二，盾构后退回缩。因为盾构机采取的是液压推进的方式，所以盾构暂停工作时，油缸压力释放会导致盾构有一定程度的后退，盾构刀盘和开挖面间存在缝隙，使得土体向下塌落，使得盾构前方出现地层损失的问题。

其三，注浆充填不及时。在利用盾构法进行施工时，隧道的衬砌外围会有一定的地层空隙，此时往往会采取随盾构推进而注浆填充的方法加以处理。在施工阶段，如果注浆压力施加不合理，就可能会注浆量偏小、操作不及时等问题，使得衬砌外围的土体向空隙中偏移，并且导致地层出现一定程度的损失。

3.2 受扰动土的固结

盾构隧道土体会因盾构施工而受到一定的干扰，会在盾构隧道的周边构成一个超孔隙水压力区。在盾构经过地层时，孔隙中的水被挤压排出，导致地层出现一定的移动、地面有所下降。不仅如此，在盾构推进时，其带来的挤压、注浆效应也会在周边地层产生正值的超孔隙水压区。在盾构隧道在施工结束后的近期内会因为孔隙水压力复原而出现排水固结变形现象，这也是地面沉降问题发生的原因之一。

4 淤泥地层盾构掘进中的沉降控制措施

4.1 地层状况及沿线建筑物调查

在施工作业之前，需要对隧道施工现场周边的地层基础条件、沿线建筑物分布问题加以调查，从而设计出合理的沉降控制方案，以此起控制沉降的作用。结合当前的地铁施工实际状况看，地层的调查分析工作已经相对到位，而建筑物信息的搜集却因为工作量太大的原因而存在一定的不足，从而给工程施工带来十分不利的影响。

4.2 优化盾构掘进参数

在盾构施工中，参数是一个非常关键的要素，其中包括推进的速度及力度、同步注浆、正面土压等等，这些参数也会和地表沉降发生千丝万缕的联系。所以，在盾构施工之前，就需要结合具体的地质基础状况和相关的设计要点，选择科学的参数，保证施工工作顺利进行，使得盾构在施工作业环节一直处于最佳的控制掘进状态。

首先，试掘进明确参数指导施工。因为地层条件、周围环境和盾构机的不同，会在后期的盾构施工作业环节，采取试掘进的恰当操作，来科学确定不同的推进参数。在施工阶段，往往会把始发掘进的前100m范围确定为试掘进的地段。在这一地段内的盾构施工过程中，必须通过分析尝试确定并最终明确出具体的施工参数。

其次，土仓压力的控制方面，土仓压力会对开挖面的土体移动问题构成直接的影响。如果土压偏小，那么可能会引发土层向下沉降问题，反之则可能引起土层向上隆起。在淤泥质粘土层的土质条件下，其对应的掘进土仓压力往往偏大，所以会把土仓压力确定为理论值的 110%～125%。

其三，控制合理的同步注浆参数。同步注浆是控制或减少地层损失的关键措施。设置合理的注漿压力和注浆量、选用优配的注浆材料等，在盾构推进过程中及时填充衬砌外围土体空隙，能有效控制地表沉降。目前，盾构掘进同步注浆已普遍采用“厚浆”技术，浆液材料具有良好的长期稳定性及流动性、早期强度好、抗地下水稀释性能好，且固结后体积收缩小、泌水性小。

4.3 信息化施工的指导

在盾构掘进的工作实践中，结合前期监测到的数据和各个施工参数的大小，进行对比研究，并且在全面考虑工程现场状况基础上，对施工参数做必要的调整，以此起到使掘进参数合理化、降低地层出现变形现象几率的的作用。

5 结语

综上所述，加强对淤泥地层盾构掘进中的沉降控制的探讨，意义重大。相关工作人员需要明确淤泥地层的特性及沉降问题，把握淤泥地层盾构掘进出现沉降的根本原因，如地层损失、受扰动土的固结等等；在此基础上，提出淤泥地层盾构掘进中的沉降控制措施，做好地层状况及沿线建筑物调查，优化盾构掘进参数，加强信息化施工的指导。

参考文献：

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