富水砂卵石地層盾構施工沉降控制技術

邵建國　汪丹丹

[摘 要] 蘭州地鐵1號線由于處于富水砂卵石底層盾構區間，且區間上方為交通主干道，兩側多為高層建筑，施工難度大。因此，采用各種預防措施對盾構施工期間的沉降控制進行探討，以供參考。

[關 鍵 詞] 富水砂卵石底層；盾構施工；沉降技術

[中圖分類號] U455.43 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）23-0170-01

由于蘭州地鐵1號線富水砂卵石底層具有特殊性，給施工帶來極大的難度。在采用盾構施工后，周圍的土層受到影響，從而直接導致沉降，為周圍的高層建筑等基礎設施埋下隱患。隨著施工的遠去，沉降現象趨于穩定，但是在一段時間后，此處底層又會突然發生沉降現象，被稱為滯后沉降，嚴重導致地面塌陷。因此，如何控制好蘭州地鐵1號線富水砂卵石底層盾構施工的沉降，提高此處的施工質量，是蘭州地鐵重點研究的項目。

一、施工概況

蘭州地鐵1號線是一條通向城市東西的主干道，均分布于主城區。在盤旋路站至五里鋪站間為盾構區間，區間上方車流量大，兩側均為高層建筑，且隧道埋深約12.2～17.2m。地下管線眾多，地下水豐富，當豐富的全斷面紅砂巖層遇到地下水后極易軟化，致使施工難度大。另外，該地層有長約130m的全斷面卵石底層，卵石顆粒主要以灰巖、花崗巖為主，顆粒較大且交錯排列，采用砂礫石進行填充，在掘進的過程中對地面攪動過大，極易導致下沉，涌水、涌砂現象時有發生。

二、沉降原因分析

（一）即時沉降原因

即時沉降是指底層在短時間內向上釋放而出現的地面沉降現象。蘭州地鐵1號線在施工和掘進的過程中，使得附近的土體發生擾動從而松散剝落；當掘進工程異常時，較大的超挖量會導致土體上方的底層損失較大，極易發生地面塌陷事故。此時的沉降被稱為即時沉降，在一段時間后，沉降結束土體又迅速趨于穩定，形成的土體顆粒排布相當松散，顆粒之間存在空隙，但其土體的承受力卵石骨架較為連續，具有相對穩定性[1]。

（二）滯后沉降原因

滯后沉降往往伴隨著暴雨或者大雨，具有隱蔽性和突發性的特點。在上述提到的即時沉降滯后，土體相對較穩定，但是在多次暴雨的沖刷下，地下水位突發上升，經過一段時間的浸泡，導致土體松散，并在地下水流的沖刷下被分解填充到下層的顆粒縫隙中，逐漸將下層的土層變得密實。而在上層，在地下水的作用下不斷被搬運，顆粒空隙越來越大，有的甚至出現空洞，隨著地下水位的上升，地面釋放底層受到損失，造成地面再次沉降。

三、具體控制技術措施

（一）有效控制渣土

蘭州地鐵1號線富水砂卵石底層盾構施工過程中出現地面沉降的首要原因是渣土控制力度不夠。解決渣土在土體中的含量首先是進行渣土改良。改良后的渣土必須滿足盾構機在掘進過程中的具體要求，調整渣土流態，其出渣量與盾構機的運作速度相匹配。同時，通過對盾構機的有效控制，時刻調整掘進過程中的姿態，避免出現偏差，防止超挖，控制好渣土方量和稱重的比重，對于松散的地層或者是易沉降段可以通過加大同步注漿的方法進行彌補。與此同時，需對整個掘進推進的過程實行24小時監測，根據周邊地面等情況及時對底層動態進行相適應的分析，并反饋各個階段的施工情況。

（二）注漿加固

在盾構機掘進的過程中，因此段底層的特殊性導致出渣出現超排，土體上方出現空洞或者松動。因此，可以及時采用注漿的方式，嚴格控制注漿量，進行壓力控制。根據實際注入的漿液量判斷土層的松散情況，評估底層的損失量，并采用二次注漿的方式對其加以判斷，折算出損失情況。

（三）地表注漿

通過上述的及時注漿或者二次注漿之后，如果評估這兩次注漿不能做到有效填充預防地面塌陷，可以采用地質鉆機對地表打孔的方法，檢查地表以下是否存在空腔。如果有空腔存在，可以注入C15細石混凝土填充空腔。填充部位需距離地表3m，等到混凝土強度達到80%以后，可進行夯實修復地面。

（四）地面檢測控制

根據蘭州地鐵1號線之前地面沉降的觀測資料，給施工帶來極大的難度，涌砂、涌水情況時有發生[2]。因此，可以通過制作詳細的沉降速率圖，根據實際沉降情況對該地層的損失情況進行判斷。如果沉降速度超快并持續時間長，則地層損失較大。反之，地層損失程度較小。根據以往的結果分析可以發現，對即將可能發生滯后沉降的底層，可采用頂管注漿的方式進行處理。主要是在即時沉降發生之后或者正在發生時對整個地層的攪動影響，采用顆粒進行填充，彌補地層的損失，從根本上根除滯后沉降可能發生的條件。采用頂管注漿的處理方法，在隧道內洞頂進行選點，在大直徑的注漿管后壓住漿液，在洞內對掘進的過渡段實行深層注漿，從而達到鞏固路基的目的。

四、結語

通過在蘭州地鐵1號線的施工實踐經驗可得出，蘭州地鐵1號線富水砂卵石底層在盾構施工后極易發生沉降現象。因此，必須高度重視施工中的技術安全，要在確保地面安全的前提下，針對即時沉降和滯后沉降進行有效防治，從而為國內的相似工程提供參考，體現其研究價值。

參考文獻：

[1]周顯剛.富水砂卵石地層盾構機小曲線半徑掘進控制技術[J].城市建設理論研究：電子版，2016（4）：169-171.

[2]劉品德.富水砂卵石地層地鐵盾構施工若干問題及對策[J].工程技術：文摘版，2016（11）：67.