淺談地鐵盾構施工對臨近構筑物變形影響

摘? 要：地鐵盾構施工作為一項技術難度較大的工程項目，其對技術人員有著較高的素質要求，同時，長期的地下作業可能會對周圍的構筑物產生較大的影響。基于此，本文介紹了地鐵盾構施工特點，分析了造成地鐵項目臨近構筑物變形的原因，以及地鐵盾構施工對臨近構筑物變形的影響，在此基礎上提出了降低地鐵盾構施工對臨近構筑物影響的有效策略，以期為地鐵盾構施工提供借鑒。

關鍵詞：地鐵盾構施工;臨近構筑物;變形

中圖分類號：U455.43? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

1 地鐵盾構施工概述

1.1 地鐵盾構施工特點

盾構指的是在利用掘進機開展掘進工作過程中，對支撐性管片進行鋪設的一類器械，該類施工技術主要用于地鐵工程隧道的開挖階段。盾構機通常由殼體、擋土裝置、管片機、拼裝裝置以及推進裝置幾大結構組成。盾構施工法是地鐵工程項目建設過程中比較常見的一類施工技術，相較于普通的隧道挖掘技術，該類技術在工程施工中具有較強的應用優勢。在地鐵項目施工過程中，盾構施工需要經歷盾構機推進、襯砌拼裝以及注漿等幾道重要工序，盾構技術應用水平的高低會對地鐵施工的安全性及工程質量產生直接影響。因此，技術人員應不斷加強對盾構施工技術的學習，努力提升自身的技術操作水平，確保工程施工質量具有可靠的技術保障。

1.2 地鐵盾構施工的優勢及不足

一般來看，由于市區內部的地面環境比較復雜，若采用明挖方式來開展隧道施工，往往很容易對路面環境產生影響，從而給城市交通及市民的生活造成極大不便。在實際的地鐵隧道施工過程中，也難免會遇到各類不利的地質條件、天氣條件等客觀因素影響，從而給工程施工帶來阻礙。然而，利用盾構技術進行施工，能夠很好地避免此類問題。首先，盾構施工的施工地點位于地下，施工全過程通常不會涉及到地面，進而也不會對周邊居民的生活及交通情況產生影響，同時，由于是地下施工，盾構施工也不會受到天氣條件等因素限制，這就使得工程效率明顯提高。其次，相較于其他施工方式，盾構施工的成本更低且施工過程管理方便，最終的施工效果也明顯更佳。當然，盾構法施工存在一定的不足，舉例來說，盾構施工的作業條件比較惡劣，施工過程具有較高的危險性，且對施工人員的技術要求也比較高。同時，在表層土較淺、隧道曲線半徑較小等情況下，盾構施工很難順利展開。

2 引發臨近構筑物變形的因素

2.1 受各地區地質條件影響

由于不同地區的環境條件存在著較大的差異，在平原地區、山林地區以及沿海地區土層分布情況往往比較復雜。一般情況下，地鐵線路需要設置在地下二十米到四十米左右，而這些位置的地質條件往往更加復雜，國內部分地區在該段區域會分布有較多的粘性土和淤泥土，而還有些地區則會分布較多的粉土和沙礫。在地鐵工程正式開工前，施工方應安排專門的勘察人員對現場進行考察，對土層的實際情況進行記錄分析。對于一些地下的卵礫石夾層，若施工前未得到準確的數據，就很有可能會導致盾構機在推進過程中出現刀盤被卡情況，從而給工程施工帶來一定阻礙[1]。

2.2 施工工藝及技術水平方面的影響

地鐵項目的施工效果通常以支護壓力比、注漿填充率以及偏心率來衡量，在地鐵項目開工前，施工方應提前制定好科學的施工工藝流程，確保各個施工操作環節能夠依照計劃有序進行。在實際的施工過程中，若盾構機的推進速度未能得到合理的控制，就極有可能會導致周邊土體出現塌陷或隆起等情況，從而給地鐵項目帶來額外的損失。具體來看，導致地層出現變形的原因主要包括[2]：

（1）盾構施工過程中，機器的推進角度出現偏差，從而導致開挖面的面積超出原設計面積。（2）盾構機的殼體與外界發生摩擦剪切情況，從而引起周邊土層發生形變。（3）在隧道施工過程中，若不能及時做好襯砌工作，周邊水土所產生的壓力也會迫使地層表面出現變化。

2.3 盾構尺寸及挖深深度的影響

地鐵盾構施工前，施工方需要依據隧道周邊的環境、實際空間需求等情況，對隧道尺寸進行合理的規劃設計。就目前來看，市面上常見的盾構機尺寸往往都稍大于隧道的直徑，因此在施工過程中給周邊土體所帶來的擾動也會明顯增加。與此同時，在地鐵項目的深度設計過程中，施工方需要綜合考慮周邊各類地下公共設施以及土體壓力等因素影響。在盾構施工階段，周邊土層也會受到掘進及回填過程中的施工周期、土層厚度、隧道外直徑以及承載力大小影響，而出現不同程度的縱向位移。

2.4 附近范圍地表產生橫向及縱向位移

在地鐵隧道開挖過程中，土體的沉降位移往往無法準確估測。從理論上來講，由隧道施工所導致的地表位移變化統稱為地表沉降槽。沉降槽通常包括兩大類，首先是縱向沉降槽，即地表位移方向與開挖方向一致的情況;還有就是橫向沉降槽，即地表位移與開挖方向呈現垂直狀態的情況。一般情況下，橫沉降槽的數據主要用來表示盾構施工后地表、水平面二者之間的角度，而縱沉降槽數據則用來作為施工沉降規律評定的參考。無論是橫向位移或是縱向位移的出現，都極有可能會對施工土體結構產生直接損害，甚至引起嚴重的形變問題。

3 地鐵盾構施工對臨近構筑物變形的影響

3.1 盾構施工對土體產生擾動

地鐵盾構施工對臨近土體產生的擾動主要表現在兩大方面：（1）施工場地周邊與前方區域產生擠壓，從而導致土體出現隆起或被壓縮的情況。（2）盾構施工過程中由于挖掘過度，從而引起土體出現坍塌沉降。在實際的地鐵盾構施工中，土體擾動范圍及強度會隨著隧道及土層位移的增加而逐漸變小，相應的擾動區域也會發生轉移。一般情況下，在盾構掘進過程中，前方土體的壓力主要來源于擠壓作用，而側方土體的壓力則主要來源于剪切作用，且側方產生的擾動影響力通常要遠遠小于前方[3]。

3.2 地表縱向位移帶來的影響

在地鐵盾構施工的附近范圍內，地表縱向位移通常可以劃分為幾個不同等級：（1）先行土體的位移沉降，對于此類現象的出現，各界說法并不一致。一般情況下，地表沉降在觀測處與開挖面相距數十米時即可被捕捉觀測到。部分學者推測此類情況是由于盾構推進施工導致地下水發生變化，進而引起土體沉降，然而這種解釋并不適用于所有情況，例如軟黏土區域的施工過程。（2）掘進施工過程及施工完成后出現的沉降，當測定位置與盾構機之間的距離過小，設備功率及施工位置坐標發生改變，都會在不同程度上導致土層因壓力分布問題而出現沉降或凸起問題。（3）空隙沉降問題的出現，當設備處于測定區域范圍之外時，土層會發生彈性形變，這主要是由于在盾構施工過程中產生的空隙造成的。最后，在工程后期出現土層固結的情況，最終會使承載力處于平衡狀態[4]。

4 降低地鐵盾構施工對臨近構筑物影響的有效策略

4.1 應用鉆孔灌注樁施工技術

鉆孔灌注樁技術具有成本低、施工周期短等優勢，采用該類技術能夠安全迅速地實現對地鐵項目臨近構筑物的加固，從而有效降低盾構施工對周邊土體造成的松動問題。總的來看，通過利用旋挖鉆機進行鉆孔，能夠最大化降低對構筑物的擾動。在鉆孔灌注樁正式施工前，施工方應設置好相應的隔離帶及施工通道，確保水電供應充足，避免施工過程意外終止。在灌漿過程中，施工人員需要嚴格按照跳孔的順序進行注漿操作，同時要避免孔內注漿出現串漿或強度過大等情況。同時，對于地下水的處理環節，則應盡可能避免漿液受水流影響而出現遷移。此外，在孔口開挖前，施工人員應做好現場的清理工作，確保附近一米的范圍內不存在碎石等雜物。首次孔圈護壁的澆筑過程，應注意保持在地表30厘米以上的位置，隨著樁孔深度的增加，應進一步加強對孔樁的勘察檢驗工作，避免出現偏差問題而對工程質量產生影響[5]。

4.2加固周邊構筑物地基結構

對地鐵盾構施工臨近區域的地基及構筑物的結構進行加固處理，能夠有效降低構筑物的形變問題。在加固施工過程中，施工方需要注重以下幾點要求：

（1）要做好周邊土質的勘察工作，一般情況下，土質成分往往包括多個類型的土層，例如老黃土、新黃土、中砂、粗砂等，不同的土層在盾構施工中所受到的影響也各不相同。（2）在施工過程中要減少對構筑物破壞，盡可能使其保持原貌，這也提現了加固施工的意義所在。（3）對于構筑物的結構加固，應盡量避免進行材料的更換，保持構筑物自身的完整性。在完成構筑物地層及結構的加固后，施工方應設置好專門的監測區域，對構筑物周邊土體沉降情況進行實時監測，并根據監測數據來對盾構施工的具體操作進行適當調整，以避免對構筑物產生不必要的損害。

5 結語

綜上所述，隨著城市地下空間的不斷開發，地鐵項目等地下公共設施的數量在不斷增多，這給人們的生活帶來便利的同時，難免也會對周邊構筑物產生一定影響。盾構施工的應用必然會給周邊土層帶來一定的擾動，進而給附近建筑帶來形變等一系列困擾。有關單位應加強對該類問題的重視，制定相應的沉降控制工作，減少盾構施工對臨近構筑物的影響，從而進一步提升地鐵建設的安全性和穩定性。

參考文獻

[1] 劉世龍.地鐵盾構法施工中的常見質量問題及防治措施分析[J].企業改革與管理，2017（24）：209+212.

[2] 章慧健，仇文革，王慶.城市地鐵盾構施工引起的地表沉降分析[J].鐵道建筑，2009（9）：64-67.

[3] 劉長旭.地鐵施工盾構法的施工技術研討[J].城市建設理論研究（電子版），2017（13）：160-161.

[4] 婁月，高海賓.地鐵盾構施工技術問題分析[J].城市建設理論研究（電子版），2017（4）：221-222.

[5] 楊再道.土壓盾構機穿越高壓桿塔施工技術措施[J].現代城市軌道交通，2010（4）：53-55.

收稿日期：2020-01-09

作者簡介：溫瑞東（1988—），男，山西興縣人，本科，工程師，研究方向：工程管理。