道路桥梁工程师评职论文范文交通工程施工研究

　　摘要：不同城市地铁隧道工程的地质条件、地面环境、隧道埋深、上部结构对地基变形的适应能力和使用要求具有很大差异,地铁隧道地面沉降问题时有发生，南昌地铁盾构施工穿越地层主要以中、粗砂、圆砾、砾砂层为主，部分区间含有强风化千枚岩和少量石英岩脉，基于南昌地质特殊性，结合目前南昌城市已施工盾构沉降原因分析，提出对于南昌轨道交通工程盾构施工避免沉降的应对措施尤其重要。

　　关键词： 盾构,沉降,措施

　　城市地铁隧道盾构施工不可避免的会对周围岩土体产生不同程度的扰动或破坏,造成地层位移与变形,甚至诱发地面沉降、地下管线等建(构)筑物受损等环境影响或灾害问题。南昌轨道交通1号线一期工程有25个盾构区间，浅析南昌轨道交通工程盾构施工沉降原因及应对措施对于南昌轨道交通工程建设质量安全管理至关重要，盾构区间隧道的贯通将直接影响全线通车目标。

　　一 沉降概论

　　盾构法具有不影响地面交通、对周围建(构)筑物影响小、适应复杂地质条件、施工速度快等众多优点而在地铁工程建设中广泛应用。但盾构法隧道工程是在岩土体内部进行的,无论其埋深大小,开挖施工都不可避免地会对周围土层产生扰动,从而引起地面沉降(或隆起),危机邻近建筑物或地下管道等设施的安全。因此,施工能产生多大的沉降或隆起,会不会影响相邻建筑物的安全,是地铁隧道盾构施工中最关键的问题。

　　二 沉降机理

　　盾构隧道施工产生地面沉降的机理主要源于开挖面的应力释放、附加应力等引起地层产生的弹塑性变形，地面沉降主要包括开挖卸载时开挖面周围土体向隧道内涌入所引起的地面沉降,支护结构背后的空隙闭合所引起的地面沉降,管片衬砌结构本身变形所引起的地面沉降以及隧道结构因整体下沉所引起的地面沉降,可称为开挖地面沉降，盾构施工引起的地层损失和隧道周围受扰动或剪切破坏引起的土体再固结,是造成盾构法隧道工程性地面沉降的根本原因。

　　三 沉降影响因素

　　地层沉降大小的影响因素有内因和外因之分,但归纳起来主要有以下几点。

　　1、 地质条件的影响

　　实测和实验研究均表明,隧道埋深对地表沉降的影响因地层情况各异。盾构法施工地表沉降槽的宽度主要取决于最接近隧道拱顶的土的特性。

　　2、 土体性质的影响

　　土体的非均质性、各向异性、弹塑性和粘塑性使得盾构隧道施工引起的地层沉降进行准确预测是十分困难的,正因为此,说明土体的性质对地层沉降有着很大的影响。

　　3、覆土厚度和盾构外径的影响

　　盾构外径越大,由盾构施工引起的单位长度的地层损失就越大,在相同地面沉降槽宽度下,最大地面沉降也随着增大;而隧道覆土厚度越大,则最大地面沉降值就会越小,但地面沉降槽宽度会越大。

　　4、地下水位变化的影响

　　盾构隧道施工中往往要采取降低地下水位的措施,降水使地层产生固结沉降。此外,施工过程中地层中水位的变化,也会引起地层变形,导致地面沉降。

　　5、盾构施工姿态调整的影响

　　盾构施工过程中的纠偏、仰头、叩头和曲线推进以及后退等姿态调整均会引起多余的地层损失,导致地层沉降。另外,盾构推进过程中,土压舱压力过大或压力过小,也会引起地层变形。

　　6、注浆的影响

　　由于盾壳与管片之间会留有一定的空隙，工程中普遍采用同步注浆或二次注浆的方法来减小由盾尾空隙引起的地层损失。若压浆不及时,或因注浆量不足,或因注浆压力不适当,将会使盾尾后部隧道周边的土体失去平衡,向盾尾空隙塌陷,致使地层沉降。

　　7、管片变形的影响

　　土压力作用下,隧道管片产生的变形也会引起少量的地层损失,导致地面沉降。

　　8、受扰动土体变形的影响

　　盾构隧道周围土体受到盾构施工的扰动后,形成超孔隙水压力区,在盾构离开后的地层中,因土体应力释放,隧道周围的超孔隙水压力下降,孔隙水排出,引起地层移动和地面沉降。此外,盾构推进中的挤压作用和盾尾压浆作用等施工作用,也使周围地层形成超孔隙水压力区,在盾构隧道施工后的一段时间内超孔隙水压力消散,地层产生排水固结变形,引起地面沉降。

　　除上述因素外,还有一些如:隧道渗水、涌水、携带泥砂、坍方等其它因素,从而导致地表变形。总之,地铁隧道施工引起的地面沉降是诸多因素的综合作用结果,合理的设计与巧妙的施工是盾构隧道控制地面沉降的关键。

　　四 沉降安全性判断与控制

　　不同城市地铁隧道工程的地质条件、地面环境、隧道埋深、上部结构对地基变形的适应能力和使用要求具有很大差异,地铁隧道地面沉降的安全判断,通常需要考虑地面建(构)筑物和地下管线的安全及地层稳定等因素后综合确定，目前国内地铁隧道地面沉降多根据经验控制在+10mm～-30mm以内，但实际工程中要按照不同地区、不同地质和周边环境区别对待,以确定科学、合理且经济的沉降安全性控制标准。

　　南昌地铁盾构施工穿越地层主要以中、粗砂、圆砾、砾砂层为主，部分标段含有强风化千枚岩和少量石英岩脉，靠近赣江边的地段地下水普遍较丰富，且和赣江水系直接连通。基于南昌地质特殊性(砂层盾构施工地面沉降反映速率较快)，南昌地铁盾构隧道施工若按照经验控制在+10mm～-30mm以内具有很难的操作性，尤其是地面沉降控制值。

　　五 沉降应对措施

　　地面沉降控制的总原则是,采取各种措施保持隧道周围岩土体稳定,防止水土流失,进而控制地面沉降。

　　1、针对不同区间段、工程不同施工阶段的具体情况,结合地面沉降的规律,在盾构始发和接收阶段采取注浆、旋喷桩、搅拌桩加固和素混凝土墙等一系列措施,对盾构隧道上覆和两侧地层进行加固,有效预防和控制盾构始发和接收时引起的地面变形与发展。

　　2、第一时间将各种施工参数上传至综合监控平台，一旦监控数据有异常，综合监控系统将立即显示报警信号，相关人员将即刻按有关程序做相应的应急处理。相关参建单位成立现场巡查小组，负责每天的地面和主要施工参数的巡查和检查工作，发现问题现场及时提醒和督导，重大质量安全问题及时上报。

　　3、综合考虑地表建(构)筑物、地下管线及地层和结构稳定等因素,分别确定其允许的地表沉降值,并取最小值作为控制基准值，做好对盾构穿越区重大地面建(构)筑物进行统一的排查和鉴定工作。在具体施工过程中,设置预警值、报警值和极限值来进行分级控制，一旦发生危险情况，立即启动应急救援程序，将事态控制在最小影响范围之内。

　　六 总结

　　城市地铁隧道盾构施工不可避免的会对周围岩土体产生不同程度的扰动或破坏,造成地层位移与变形,甚至诱发地面沉降、地下管线等建(构)筑物受损等环境影响或灾害问题。针对盾构施工可能产生的地面沉降等环境影响或灾害问题制定相应的控制方法和措施，尤其应该针对城市地质等实际工况，全面分析工程盾构施工沉降原因，提出对轨道交通工程盾构施工避免沉降的应对措施尤为重要。

　　参考文献:

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　　[5]谢君琦.浅谈盾构施工中的地面沉降.山西建筑.2008.

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