1、1盾构施工引起的固结沉降分析摘要：隧道的盾构施工，容易干扰原土层的平衡性，引起固结沉降。固结沉降会造成地表变形，譬如盾构机掘进过程中，顶部发生微量隆起现象，在盾尾脱离后，地表快速下沉。为了解决盾构施工引起固结沉降的问题，本文将在了解盾构施工引起固结沉降基本规律的基础上，对如何控制盾构施工时的固结沉降，展开系统性分析探讨。 关键词：盾构施工，固结沉降，隧道工程 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 一、盾构施工引起固结沉降的基本规律 国内外很多学者针对盾构施工引起的固结沉降问题，通过构建分析模型，并结合大量的工程实际勘测资料，从各个层面分析固结沉降的基本规律： （1）盾构到达前沉降规律
2、。盾构推进开挖，在没有达到沉降或者隆起的检测点之前，主要的沉降问题是由密封仓压力波动引起的，当压力偏低，盾构的开挖面就会释放出来应力，牵引地面沉降，此时如果挤压开挖面的土体，则会出现地面隆起现象。 （2）盾构到达时沉降规律。盾构推进开挖，在到达开挖面之后，释放在土体的应力，会引起土体的弹性变形或者塑性变形，从而造成地面沉降。反之，如果开挖面所设定的压力大于标准值，则会引起隆起。 （3）盾构通过时沉降规律。在盾尾离开开挖测点后，地面所出现的2沉降或者隆起，是因为盾壳往前移动的摩擦力和剪切力引起的。盾构施工时候，盾壳外表容易沾上浆液，使得盾壳体外尺寸增大，挤占了盾构空隙，加剧地表的变形。 （4）盾
3、尾建筑空隙的沉降规律。在盾尾离开测点并发生沉降之后，地层中会留下数量不等的建筑空隙，这些空隙需要注浆填充，以控制地表的变形。但由于注浆时间或者注浆量控制不适当，未能及时填充空隙，在盾尾脱离后，失去支撑力的软土会自行填充建筑空隙，从而造成沉降。（5）后期地表的沉降规律。在盾构施工后的一段时间，空隙中的水分被蒸发，土体潜移默化的蠕变而塑性变形，最终出现主固结沉降和次固结沉降。 二、盾构施工引起固结沉降的控制措施 鉴于盾构施工引起固结沉降几种基本规律，在控制固结沉降的时候，需要合理选择掘进模式、掘进压力，然后进行壁后注浆，以及控制盾构循环出渣量和控制地层出水等。 （一）选择掘进模式 在盾构掘进之前，
4、需要对地质条件进行勘测，结合地质条件选择合适的掘进方式。掘进模式通常有敞开式、土压平衡式、加压平衡式、混合式等，针对隧道硬岩、含水软岩、粘土、饱和含水软土等地质，进行掘进模式的选择。譬如具有足够稳定性的中风化硬岩层，可以采用敞开掘进的模式，如果以上地质的地下水压力在 1kg/cm31.5kg/cm3 之间，则需要选择半敞开掘进的模式。混合掘进的模式，则适合变化频繁的地3质。笔者认为，无论选择哪种掘进的模式，都需要建立在全面地质勘察基础上，方可为掘进提供良好施工环境，控制地表沉降。 （二）选择掘进压力 在盾构掘进的过程中，开挖面的水平支护应力大小，是决定地层损失沉降的关键。为了控制水平支护应力，
5、需要合理选择盾构掘进的压力，根据地层土压力、地下水压力、预备压力等设定。盾构施工压力，要求考虑隧道的埋深，因为浅埋隧道和深埋隧道的分界埋深，所造成的坍塌高度，是正常坍塌高度的 2 倍左右。另外还需要计算深埋隧道的土压力，结合围岩的结构设计，根据地基的状态变化情况，以试掘进的方式，确定最佳的控制压力。而浅埋隧道施工，则要以静土压力为依据，保持工作面土体的稳定性，在发现围岩结构不稳定的时候，以朗进理论，计算出主动土压力和被动土压力。最后是加强监测地表固结沉降状况，以适当调整盾构推进压力，控制好开挖面的稳定性。 （三）壁后注浆 为了防止盾尾空隙引起隧道地表沉降，需要在盾构经过的同时，以壁后注浆的方式
6、，提高隧道管片与周围土体之间的整体结构稳定性。壁后注浆的方式有同步注浆和二次注浆两种方式，前者是在推进盾构的同时，及时将浆液注到盾尾空隙中，以控制围岩变形，这种方式对注浆时间掌握的要求性高，对于自稳能力差的地层，这种注浆方式最为重要。后者则是在同步注浆之后，检查管片背后的注浆情况，如果发现漏水问题，需要进行二次注浆，以提高注浆层的防水性和密实性。在注浆过程中，需要保持浆液良好的流动性，如果发现注浆部位地下水丰富，需要4封堵地下水，以保持浆液的高粘度。另外注浆压力和注浆量的合理控制，也是保证注浆质量的关键。譬如在考虑盾构推进纠偏和浆液渗透等情况的基础上，结合隧道线路情况和地面变形观测，合理调节注
7、浆量。 （四）其他措施 控制盾构循环出渣量和控制地层出水，也是盾构施工固结沉降控制的重要措施。前者需要结合掘进进度和地层的松散系数，保持挖土量和出土量的平衡。后者则需要在发现砂浆渗漏、涌水等情况之后，检查盾尾的密封性和铰接的密封性，避免水或者砂浆的流失。 三、结束语 综上所述，针对盾构施工引起的固结沉降问题，需要通过构建分析模型，并结合大量的工程实际勘测资料，从各个层面分析固结沉降的基本规律。在控制固结沉降的时候，需要合理选择掘进模式、掘进压力，然后进行壁后注浆，以及控制盾构循环出渣量和控制地层出水等。 参考文献 1徐成家，王俊东.盾构法隧道始发段引起的地表沉降分析J.铁道勘察，2009， （6）：91-93. 2敖日汗，张义同.盾构施工引起的固结沉降分析J.岩土力学，2011， （7）：2157-2161.
