盾构法施工地面沉降机理与防治探究

采用盾构法施工时，一般在地表均会有变形，地面变形的程度与隧道的埋深、直径、地层特性、盾构施工方法、地面建筑物基础形式等有关。

1．地面沉降机理

（1）地表变形的规律。

盾构法施工时，沿隧道纵向轴线所产生的地表变形，一般在盾构前方约与盾构埋深相等的距离内地表开始产生隆起，在盾构通过以后地表逐渐下沉，其下沉量随着时间的推移由增加而最终趋于稳定。其变形规律如图12-2-18所示。

不同的盾构施工方法，其变形规律及影响范围大致相同，但变形量的差异很大。一般全封闭挤压盾构推进时，地表隆起幅度最大，土压平衡式盾构或泥水平衡式盾构施工时，地表隆起现象相对较小。一般隆起越多盾构过后沉降越大。施工时掌握得好，地表沉降量可控制在50 mm左右，最大不超过100 mm。

盾构法施工中地表变形问题应予以足够重视，特别是在城市街道或建筑群下施工时，更应采取各种技术措施，严防地表下沉或隆起危及地表建筑物的正常使用。

图12-2-18　地表变形纵向沉降规律

（2）导致地面沉降的因素。

在盾构法施工中，导致地面沉降的主要因素有以下几种：① 盾构掘进时，开挖面土体的松动和崩塌，破坏了地层平衡状态，造成土体变形而引起地表变形。② 盾构法施工中应采用降水疏干措施时，因地下水浮力消失，土体自重压力增加，地层固结沉降加速，引起地表下沉。③ 盾构尾部建筑空隙充填不实导致地表下沉。施工纠偏及弯道掘进的局部超挖，均会造成盾构与衬砌间建筑空隙的不规则扩大，而这些扩大量有时难以估计，或无法及时充填，给地表下沉带来影响。另外，施工速度快慢，衬砌结构的受力变形等都会导致表面的微量下沉。(www.xing528.com)

总之，盾构法施工导致地表变形是一个综合性的技术问题，目前世界各国仍在进行研究。在城市地下工程中应用时，一定要采取多种辅助措施，选择好施工方法，否则，不能进入城市繁华街道及密集建筑群下施工。

2．地表变形及隧道沉降的控制

盾构法施工中做不到完全防止地表变形，但能够设法减小地表变形，并使地表下沉得到控制，可以采取如下措施：

（1）采用灵活合理的正面支撑结构或适当压力的压缩空气来疏干开挖面土层，以此保持开挖面土体的稳定。

（2）采用技术上较先进的盾构，如土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构、复合式盾构等，基本不改变地下水位，严格控制开挖面的挖土量，防止超挖。

（3）及时、有效、足量地充填衬砌背后的建筑间隙，必要时还可通过在管片上的注浆孔进行二次加固注浆。浆液材料要严格控制其稠度、含水率和浆液中的黏粒含量，要根据盾构注入和拌浆设备的具体条件，优选浆液的材料和配合比。同时要控制注浆压力，防止影响管片衬砌环的正常使用。

（4）提高隧道施工速度，减少盾构在地下的停搁时间，尤其要避免长时间的停搁。

（5）严格控制盾构施工中的偏差量。盾构施工偏差增大，不但影响地下铁道线路、限界等使用要求，还会过多地扰动地层而导致地面沉降量的增加。为了减少纠偏推进对土层的扰动，应限制盾构推进时每环的纠偏量。

为了防止隧道下沉而使竣工后的隧道高程偏离设计轴线，影响隧道的正常使用，通常按经验估计一个可能的沉降值，施工时适当提高隧道的施工轴线，以使产生沉降后的轴线接近设计轴线。