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富水砂卵石地层铁路隧道大直径土压-泥水双模盾构适应性研究发布时间：2022-01-05T02:40:02.067Z 来源：《工程建设标准化》2021年第19期作者：吴志昊[导读] 成都西环线紫瑞隧道，是连接川藏铁路成蒲段与成昆铁路的重难点工程吴志昊中铁二局集团有限公司城通分公司，四川成都，610000摘要：成都西环线紫瑞隧道，是连接川藏铁路成蒲段与成昆铁路的重难点工程。
隧道采用盾构法施工，盾构穿越富水砂卵石、泥岩地层，近距离下穿成都地铁5号线、7号线、高架桥群桩等建构筑物，沉降控制要求严；隧道为线路控制性工程，掘进指标高。
如何解盾构施工决泥浆环流、废浆处理、模式转化等问题，是本工程成功与否的关键。
通过与设备制造单位进行充分研究论证、适应性设计，试掘进段收集施工参数和存在问题并进行适应性改进，最终选择气垫直排式泥水平衡模式掘进，螺旋机辅助泥水管路排渣，成功攻克成都富水砂卵石、高粘度泥岩地层泥水模式连续高效掘进等行业难题。
关键词：富水砂卵石地层；铁路隧道；双模盾构；适应性研究引言新建成都至蒲江铁路是四川省快速铁路网络中的一段，在成都西站与成都西环线相接，在朝阳湖站与未来川藏铁路相连，是西部路网的重要组成部分。
其建设将开辟四川西部通道，填补川西地区路网空白，扩大西部地区路网规模，完善四川省路网结构。
项目的建成将促进沿线城市化进程，推进城乡统筹发展，为沿线经济发展提供有力的基础支撑，缩小地区间的时空距离，极大的改善沿线交通条件，对加快沿线国民经济的发展，促进区域经济和人员交流，是“铁路城市公交化”重要的组成部分，对加快西部大开发进程具有重要的意义。
紫瑞隧道，作为“铁路城市公交化”重要的组成部分，是成都枢纽环线成都南至红牌楼段控制性节点工程，是实现枢纽环线全线双向贯通的最后关键环节，建成后将极大提高成都市铁路枢纽疏解能力，对提升成都铁路枢纽地位和实现环线公交化运营具有重要意义。
1 工程概况紫瑞隧道盾构段为单洞双线，盾构法施工，盾构隧道长1326m，隧道外径12.4m，隧道内径11.3m，最大纵坡为25.5‰，位于隧道两端，隧道纵坡为V字型坡，最大坡段长度分别为1040m、1301m，隧顶最小埋深8.6m，最大埋深21.75m，管片厚度550mm，环宽1.5m，采用6+2+1衬砌形式。
《高富水砂卵石地层地铁基坑侧壁渗漏治理方案探讨》摘要：以成都地铁某明挖区间深基坑施工过程中的侧壁渗漏成功治理实例，通过分析渗漏原因，比选治理方案，最终取得较好的效果，为相似地层的地铁深基坑侧壁渗漏治理提供借鉴和参考。
关键词：高富水；砂卵石；深基坑；渗漏治理0引言随着成都地铁的加速成网，越来越多的地下工程开始施工，采用围护桩+内支撑的明挖法因施工工序简单、工期可控、风险较低而被广泛应用。
对于成都地区特殊的高富水砂卵石地层在深基坑开挖过程中难免存在侧壁渗漏水，为保证基坑开挖的安全及防水的顺利施工，需要根据渗漏水的具体情况及水文地质情况采取合理的堵水，引排措施，确保侧壁顺平，干燥。
明挖结构防水层施工前，基面应坚实、平整、顺直、清洁、无点状漏水或线状流水现象。
本文依托成都地铁某深基坑侧壁渗漏实例，从砂卵石土工程特性及工程难点出发，分析渗漏原因，比选治理方案，最后通过现场施工及监测结果验证方案的有效性。
1 工程概况工程区间为明挖区间，区间总长782.146m，基坑宽14.4～21m（盾构段宽28.1m），基坑深3.86～19.3m（盾构段深21m），基坑地下水位2.5～4.2m。
区间位于川西成都平原岷江水系Ⅰ级阶地，地貌上属于岷江冲洪积扇状平原Ⅰ级阶地，为侵蚀～堆积地貌，地形开阔、平坦。
拟建场地均为第四系（Q）地层覆盖，地表多为人工填土（Q4ml）覆盖，其下为全新统冲积（Q4al）粉质黏土，上更新统冰水沉积、冲积（Q3fgl+al）砂土及卵石土。
地下水主要有两种类型：一是赋存于填土层的上层滞水，二是第四系砂卵石层的孔隙水。
基坑自上而下分别为人工填土、松散-稍密粉细砂、稍密卵石土、中密卵石土、密实卵石土。
坑底位于密实卵石土，采用钻孔灌注桩+内支撑的支护形式，砂卵石土地层厚度大，分布广，透水性强。
区间基坑降水工程采用坑外井管降水+坑内明排的方式。
2 侧壁渗漏水情况基坑侧壁桩间挂网锚喷支护，喷层厚度平均100mm，挂网钢筋采用Φ8@150X150mm，喷射混凝土等级C20，桩间土体设置Φ16加强横筋及竖筋，并在每根桩上植入钢筋Φ18，L=0.45m，加强横筋、桩上植筋的竖向间距为1m。
富水砂卵石地层常见问题及处置方法韩惠军（中铁城市发展投资集团有限公司，四川成都610000)摘要：成都地铁截止目前已开通&条线路，线路总长约l%km，在建线数达到10条、里程3$lkm，随着建设规模的不断扩大，富水砂卵石地层盾构掘进的问题越来越突出。
文章通过总结参与线路盾构施工的具体问题，提出相应的解决方案和预防措施，同时对未来施工提出一些设想。
关键词！富水砂卵石；刀盘结泥饼;卡刀盘;超方；处置方法中图分类号:TU471 文献标志码：B文章编号：1007-7359(2018#04-0135-02D0l：10.16330/ki.1007-7359.2018.04.065富水砂卵石地层由于高富水、渗漏系数大，强度 高，级配不均，内摩擦角大等特性，导致盾构在推进过 程中产生了一系列问题。
成都地铁自2005年建设以 来，通过建设者的不懈攻关和经验积累，基本解决了 盾构推进的技术问题，但在推进过程中，稍有不慎极 易出现结泥、超方、卡刀盘等问题。
笔者从成都地铁1、3、7、8、9 150km的盾构 经出，通过本 富水卵石地层问题出现的 进 •，提出工程实过程中的实用措，以期为后 .程积累经验。
1刀盘结泥饼1.1主要现象在的推，度 ，刀盘者 不，在 推的，掘进度不 在刀盘的 过程中，速度不通过 ，大 的卵石 ，后，卵石 提高1.2原因分析成刀盘泥饼的有方①：过程中的 ，的 不，期，过程中水不导致性不②盾构 验，度大于出 度致内饼;③ 中高。
1.3解决方法在 饼不 的 ，用 性作者简介：韩惠军（1975-%，男，河南洛阳人，本科，工程师，研究方向：地铁盾构。
，通过增加刀盘面板加水和土仓加水的形式软化。
在饼一的情况下，采用 者，一 24h以上，在推过程中述措夕卜，在膨润箱中人水：=10:1的混合液注人，的聚。
在饼的 ，直接开仓进行处理。
1.4预防措施在设备场前，注意刀盘开口和格栅的布置形，避免 不畅。
另外注意牛腿数量的，根据经验，刀盘 4辐 于6辐。
砂卵石地层地铁盾构施工沉降处理技术探讨发布时间：2022-11-25T08:33:20.628Z 来源：《工程建设标准化》2022年第14期第7月作者：范伟[导读] 目前在地铁工程的建设过程中，大多采用盾构施工技术，通过盾构机的应用实现对相关区域地质的掘进范伟浙江杭海城际铁路有限公司浙江杭州 310000摘要：目前在地铁工程的建设过程中，大多采用盾构施工技术，通过盾构机的应用实现对相关区域地质的掘进。
本位依托成都地铁5号线砂卵石地层工程实践案例，通过对砂卵石地层地铁盾构施工沉降的原因进行阐述，分析砂卵石地层地铁盾构施工沉降处理技术的要点，从而探讨加强沉降处理的措施。
关键词：砂卵石地层；盾构施工；沉降处理；引言盾构施工主要是通过盾构机设备进行隧道挖掘的过程。
对于城市地铁的建设来说，它需要根据不同的地质情况，加强盾构机选型及施工方案设计，避免施工中出现质量及安全问题。
在成都，砂卵石地层是一种常见的地质类型，具有较强的不稳定性，由于地层颗粒凝聚力很小,在刀盘旋转切削地层时，很容易破坏原来相对稳定平衡的地层而产生地面沉降和失稳现象。
针对砂卵石地层盾构施工中存在的沉降问题，需要第一时间采取有效的措施处理，否则极有可能马上会面临地面坍塌。
1、工程概况成都地铁5号线土建3标含3站4区间,区间单向长度约1800m,隧道拱顶覆土厚度为9.9~19.35m,主要穿越中密卵石及稠密卵石地层。
地质总结为高富水、大粒径、高强度、低粘聚力、自稳性差,是盾构施工难度最大的地层。
2、砂卵石地层盾构施工沉降的原因分析 2.1地质环境问题在砂卵石地层地铁盾构施工技术的应用过程中，沉降的主要原因是由于地质环境方面的问题。
首先，从盾构施工技术的特点来看，它需要在地层中进行掘进工作，并且沿着设计轴线方向对地层进行挖掘，它对于地质环境的稳定性有着较高的要求。
针对砂卵石地层来说，它是由不同粒径的卵石颗粒所构成的地质形态，自稳性差，离散性大，基本没有粘聚力，在盾构施工的外力扰动作用下就会发生不规则沉降等问题。
富水砂卵石地层中盾构施工技术成都地铁地质情况描述：盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。
卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。
砂卵石具有分选性差，强度高的特点。
<2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色，黄褐色，中密～密实为主，部分密实，潮湿～饱和。
卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。
磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量65～75%，粒径以30～70mm为主，钻探揭示最大粒径145mm，夹零星漂石，充填物为细砂及圆砾。
引言：随着中国经济的快速增长、城市人口数量迅速膨胀，机动车辆的数量呈级数比例增长，原有的市政道路难以满足交通的需要，为缓解城市交通压力、创造良好的生活和投资环境，国内各主要城市均选择修建地铁工程来提升城市形象和投资环境。
隧道是地铁工程最主要的组成部分，隧道盾构法施工具有施工速度快、工期短、洞体工程质量易控制、质量比较稳定且良好的防渗水性能、施工安全系数高、对周边建筑物影响极小、基本不影响地面交通、适合地层范围广、地质情况复杂的施工作业环境等优点。
随着我国各大城市地铁建设热情的高涨，隧道盾构施工方法必将在地铁建设中被广泛推广应用。
盾构施工虽然有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点，但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中必然存在盾构机的适应性和施工方法、措施的调整。
成都地铁穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透镜体，地下水丰富、水位高、补给迅速，国内、国际在该种地质条件下全面实施盾构施工隧道尚不多见，无较多经验可以借鉴，在地铁建设史上的应是一次重要技术性突破。
截至目前成都地铁采用泥水盾构和土压平衡盾构施作的隧道，已经完成成型隧道1000余米，在施工中出现一些有别于其它地质情况下施工的难点，对这些难点的技术处理为在富水砂卵石地层中盾构施工积累了一些应对的经验。
成都卵石地层地铁施工引发地层塌陷原因探究作者：彭健成来源：《房地产导刊》2013年第05期摘要：针对成都独特富水砂卵石地层下盾构隧道的施工，通过分析地质条件对盾构工法带来的困难，探究了引发地层塌陷的原因，并结合施工实例提出了地面塌陷的防控和治理措施。
关键词：卵石地层；盾构；地铁；地层塌陷1、概述成都市在城乡一体统筹的大背景下，也展开了地铁1号线的建设。
盾构法能适应各种复杂的地质条件，对环境的影响、施工安全性、质量、工程进度等方面也具有优势，成都地铁主城区地下隧道工程的施工，最终选用了盾构法。
成都地质是典型的富水砂卵石地层，卵石含量高，漂石粒径大，卵石强度高，地下水丰富，透水性好，地层条件相当独特，盾构工法的应用同样面临重重困难。
成都地铁1号线刚开始的掘进中，刀具的失效速度和更换频率远超预想，掘进约100～200米即需更换一次刀具，且多次发生地面塌陷，这给地面环境保护、工程安全、造价控制带来相当不利的影响。
2、地质特点成都地铁1号线地下隧道盾构掘进主要集中在3-7砂卵石（局部3-4粉细砂透镜体分部）这一层，底埋深约10～25m，该地层具有以下特点：卵石含量高：卵石土地层中卵石含量55%以上，为该地层的骨架成分；砂含量高：砂卵石中砂含量高，含量约10～35%，呈透镜体分布；颗粒间胶结物：胶结物广泛分布于砂卵石中；漂石粒径大：区间探井揭示漂石最大粒径为350mm，天府广场揭示漂石最大粒径为550mm，含量为5～10%，随机性分布。
地下水位：由于沿线车站等基坑降水作用，区内地下水位埋深约8～13m；地层透水性：卵石土地层渗透系数高达12.5～27.4m/d，透水性强。
卵石和漂石强度高：卵石和漂石单轴抗压强度达86～98MPa。
从盾构工法三个最基本的功能单元――支护、切削、排渣――来看，存在以下困难：受砂卵石土层和较大渗透率的影响，不易形成不透水塑流性的碴土而不能建立土压平衡机理，或土仓压力不稳定，容易造成地表发生沉降。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对
地铁盾构施工中地面沉降是一种常见的地质灾害，其原因主要有以下几个方面：
1. 地质条件不均匀：地层的不均匀性是导致地面沉降的主要原因之一。
不同地层的
厚度、稳定性和承载能力不同，施工过程中可能遇到砂土、黏土、岩石等地层，其稳定性
不同，导致地面沉降不均匀。
2. 盾构施工技术：盾构施工过程中，盾构机挤压地下土层，使土体发生松弛和塑性
变形，导致地下水的渗透和地面下沉。
3. 地下水位变化：盾构施工过程中，为保持工作面的稳定，常常需要降低地下水位。
当地下水位下降过快或过深时，将会导致地下水与土层的剩余水压力失衡，导致地面沉
降。
对于地面沉降问题，我们可以采取以下措施：
1. 合理的盾构施工方案：在施工前，进行详细的地质勘探和工程评价，根据地质条
件合理设计盾构施工方案，选择合适的施工参数和施工工艺，避免对地下土层产生过大的
挤压力。
2. 监测和预警系统：建立地面沉降监测系统，监测地面沉降的速度和范围，及时预
警并采取措施进行调整。
3. 加固措施：对地面沉降较大的区域，可以采取加固措施，如注浆、钢板桩等方式，增加土体的稳定性。
4. 处理地下水位问题：合理管理地下水位，确保地下水位变化的幅度和速度适中，
避免过度降低地下水位导致地面沉降。
地面沉降是地铁盾构施工中常见的问题，需要对其进行全面的风险评估和有效的应对
措施。
只有合理的施工方案和科学的管理措施，才能有效降低地面沉降对工程和周边环境
的影响。
随着城市化进程的加快和城市交通量急剧增长,发展城市地铁已成为必然的选择。
因其自身的优势,盾构法施工在城市地铁隧道建设中正扮演越来越重要的角色。
我国上海、广州、北京等城市已经采用盾构法成功实施了不少工程。
成都的地质情况与上述城市截然不同,成都地铁施工具有独特的“三高”特点,即地层具有高富水及砂卵石含量高、卵石和漂石强度高的特点。
这种不良地质条件增大了盾构施工难度。
因此,加强盾构施工技术风险分析并找出相应的对策是极其必要的。
本文以成都地铁某盾构区间隧道为例,对施工中存在的风险进行辨识,并提出相应的控制措施,以确保盾构在富水砂卵石地质条件下的顺利掘进。
1 工程概况成都地铁某盾构区间隧道最大埋深13.5 m,最小坡度2‰,最大坡度26.99‰,左右线间距13~13.5m,最小曲线半径400 m。
隧道穿越的地层主要为卵石土层,含夹薄层粉细砂透镜体, 20~200 mm卵石含量约占55.0% ~75.4%,粒径一般以30~70mm为主,部分粒径80~120mm;填充物以细砂、中砂为主,夹少量黏性土及砾石,含量约为10.0% ~25.0%;漂石含量一般为5% ~10%,随机分布,地勘揭露漂石最大粒径为340 mm。
卵石单轴极限抗压强度为90.9~91.7 MPa,漂石单轴极限抗压强度为88.6~95.3MPa。
地下水系为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型。
孔隙潜水主要埋藏于砂卵石土层中,渗透系数k=20.0 m/d,为强透水层。
地下水位埋藏较浅,丰水期地下水位正常埋深约为3 m,成都充沛的降雨量是地下水的重要补给源之一。
基岩裂隙水主要赋存于泥岩强风化裂隙带中,透水性较差。
隧道下穿南河与滨江路下穿隧道,并近距离水平穿越锦江大桥与开行大厦(26层)。
地层“三高”特点及沿线建(构)筑物,对隧道掘进主要有以下几个方面的影响。
(1)隧道围岩均为卵石土夹透镜体砂层,自稳能力差,透水性强,地下水位较高,水量十分丰富。
区间隧道盾构施工,开挖面容易产生涌水、涌砂,造成细颗粒物质大量流失,引起开挖面失稳、地面沉降甚至塌陷。
成都富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层盾构下穿房屋施工技术成都作为中国西部城市的代表之一，城市建设日新月异，地下地层复杂多变。
在城市建设中，地铁、隧道等工程施工对地下地层的穿越成为了一个挑战。
而成都富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层盾构下穿房屋施工技术就是在这一背景下应运而生的。
本文将就这一主题进行详细的介绍和解析。
一、成都富水砂卵石及淤泥质黏土地层特点成都地处四川盆地西部，地势平坦，地下地层主要受成都冲洪积扇的影响。
其地下地层主要包括富水砂卵石和淤泥质黏土。
富水砂卵石地层具有孔隙度大、渗透性好的特点，而淤泥质黏土地层则粘度较大，易形成泥浆，不利于施工。
在这样的地质环境下进行隧道工程施工极具挑战性。
二、盾构隧道施工技术原理盾构隧道施工是指在地下采用盾构机进行隧道开挖和支护的一种隧道施工方法。
盾构机根据隧道设计的轨迹和断面进行定位，然后启动机械装置进行土层的开挖，施工人员对盾构机进行实时监控和调整，保证隧道开挖的准确性和安全性。
在盾构机开挖的还需对地下隧道进行支护和补强，确保施工环境的稳定和安全。
在成都这样的地质环境下，盾构机开挖隧道时需要面对复杂的富水砂卵石和淤泥质黏土地层。
为了解决这一问题，需要有专门的施工技术和工艺来应对。
在富水砂卵石地层中，盾构机需要考虑土层的渗透性和孔隙度，避免水浸和土层坍塌的问题；而在淤泥质黏土地层中，需要考虑土层的粘度和流动性，采取相应的支护措施和处理手段。
在盾构机开挖过程中，还需考虑地下地层中可能存在的房屋、建筑物等障碍物。
特别是在城市地下工程中，地下管线、地下设施等都需要被充分考虑，带来更大的挑战。
在盾构机开挖隧道时，需要精确掌握地下地层情况，采取相应的措施来避免地下设施破坏和施工事故发生。
针对成都这样的地质环境和隧道施工需求，专业的工程技术团队和相关单位一直在不断探索和创新。
他们通过大量的现场实验和数据分析，形成了一套适应成都地质环境的盾构隧道施工技术。
这种技术包括地层勘探和分析、盾构机参数调整和控制、地层支护和补强等方面，并在实际工程中得到了成功的应用。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术盾构是一种在地下开挖隧道的主要施工方法，它广泛应用于城市地下管线、地铁、隧道等项目中。
在盾构掘进过程中，地表沉降是一个重要的工程安全问题，尤其是对于富水液化砂层土，地表沉降的控制更加严峻。
富水液化砂层土在地下水位的影响下容易发生液化，加剧了隧道开挖对地表沉降的影响。
对于富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制技术至关重要。
一、富水液化砂层土的特点1. 富水液化砂层土具有较高的含水量，地下水位变化对土体稳定性有较大影响。
2. 砂层土松软度较大，容易发生液化现象，地下水位升高会加剧液化程度。
3. 地下水位变化会导致土体的不稳定性增加，从而影响地下隧道的稳定性。
二、富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术在富水液化砂层土开挖隧道时，需要采取相应的控制措施，以减少地表沉降的影响。
以下是针对该情况的一些控制技术：1. 地下水位控制采用抽水井、围堰、地下水位监测等手段，控制地下水位的升降，减少地下水位对土体稳定性的影响。
2. 地表沉降预测与监测通过对地表沉降的预测与监测，及时发现地表沉降的变化趋势，采取相应的控制措施。
3. 盾构施工参数调整根据地质情况和地下水位变化，调整盾构施工参数，减少对土体的影响，降低地表沉降。
4. 微地震监测技术利用微地震监测技术，对地下土体的稳定性进行实时监测，及时发现地下土体的变化情况，在施工过程中采取相应的控制措施。
5. 安全监测与应急预案建立完善的安全监测体系，及时发现问题并采取措施，同时制定应急预案，应对可能出现的地表沉降事故。
在工程实践中，富水液化砂层土隧道的施工需要更加谨慎，对地下水位的变化要有及时的监测和控制，对盾构施工参数和地质情况要有准确的判断和调整，确保隧道施工过程中对地表沉降的控制。
需要建立完善的安全监测体系，及时应对可能出现的问题，确保工程施工安全。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一个关乎工程安全的重要问题，需要综合运用多种技术手段，加强对地质情况的认识和分析，及时掌握地下水位和土体的变化情况，以确保隧道施工过程中地表沉降的控制。
成都富水砂卵石地层盾构施工滞后沉降防控措施探讨1、引言成都地铁1号线一期工程于2005年正式开工。
在1号线一期工程盾构3标施工中，首次在成都富水砂卵石地层中采用了盾构法施工，国内外缺少在相似地层中的相关施工经验，因此在成都地铁施工中，遇到了比较特殊的滞后沉降问题。
由于成都富水砂卵石地层的特殊性，盾构在该地层中掘进地层沉降滞后性极为显著，由于滞后沉降导致的地表塌陷也屡次发生，造成较大的经济损失及不良的社会影响。
因此，如何解决成都特有富水砂卵石地层盾构掘进滞后沉降问题是必须面对的新课题和挑战。
2、成都地铁1号线一期工程盾构3标工程概况成都地铁1号线一期工程盾构3标工程起始里程为ZDK8+989.5（YDK9+017.3），终点里程为Z（Y）DK11+371.55，分三个区间。
隧道全长4078.347m，区间段内线路隧道最大埋深为19.8m，最小坡度2‰，最大坡度26.1‰。
区间隧道穿越地层主要为含水量丰富、补给充足的强透水的松散~密实卵石土，上覆土体为粉土、粉细纱及杂填土。
隧道顶至地表埋深为8~15米，大部分埋深在10米左右。
区域内地下水具埋藏浅、季节性变化明显的特点。
7、8、9月份为丰水期，11、12、1月份为枯水期，8月份地下水位埋藏最浅。
根据四川省地矿厅环境地质监测总站对成都市地下水动态长期观测资料，在天然状态下，丰水期地下水位正常埋深约为2米；地下水位年变幅约为1～2.5米；地下水自北西流向南东，水力坡度约为2‰[1]。
3、滞后沉降产生机理及过程分析3.1 滞后沉降发生机理分析在成都地铁1号线一期工程盾构3标的施工中，由于施工前期对成都特有的富水砂卵石地层盾构掘进没有相关经验，没有认识到该地层滞后沉降的危害，前期施工未采取有针对性的预防滞后沉降的措施，因此，在盾构掘进通过一段时间后，多次发生由于滞后沉降造成的隧道上方地表塌陷事故。
盾构掘进不可避免会造成地表沉降，但在不同的地质条件下表现出的时间特性却存在较大差异。
在软土地层中，地表沉降往往发生在管片脱出盾尾阶段，但随着同步注浆对盾尾建筑空隙的填充，沉降将在较短时间内趋于稳定[1]。
但在成都地铁特有的富水砂卵石地地层中，由于砂卵石层在一定的条件下在较长时间内有一定的自稳能力，因此，地表沉降监测值不完全真实反映地层损失情况，沉降具有很强的滞后性。
根据成都铁1号线盾构3标段实际情况，滞后沉降引起地表塌陷的潜伏时间从几天到几个月不等，甚至更长时间。
沉降现象产生的时间规律性不强，随机性较大。
3.2 滞后沉降发生过程分析根据成都地铁1号线一期工程盾构3标在富水砂卵石地层中施工经验，将该地层中土体发生滞后沉降过程划分为四个阶段[2]：①盾构掘进发生超挖或长时间停机造成土体扰动（砂卵石地层中盾构掘进极易发生超挖）；②砂卵石层形成半球形穹顶自稳；③由于受到地下水位提升、地表动荷载影响等因素影响，形成自稳的砂卵石层穹顶表层逐渐剥落向地表发展；④最终地面贯穿，形成塌孔。
滞后沉降导致地表塌陷过程分析详见图3-1。
3.2.1 盾构掘进造成土体扰动情况分析盾构在砂卵石地层中掘进，造成土体扰动的情况主要有：1）出碴量未得到有效控制，发生超挖；2）推进参数匹配不合理，如推进速度、正面土压力 (土压平衡盾构)、注浆压力和盾构总推力等参数的设定不合理；3）盾构到达及始发端头处于基坑开挖降水范围，由于降水造成的土体损失及盾构始发到达施工的不连续性，往往会导致较强的土体扰动，因此，该部位滞后沉降导致地表塌陷发生频率极高；盾构隧道钢筋砼管片地表盾构超挖形成空洞砂卵石地层砂层、粉土层杂填土盾构隧道钢筋砼管片地表形成有一定自稳能力的半球形穹顶砂卵石地层砂层、粉土层杂填土穹顶掉落松散体盾构隧道钢筋砼管片地表有一定自稳能力的半球形穹顶逐渐上移砂卵石地层砂层、粉土层杂填土穹顶掉落松散体盾构隧道钢筋砼管片地表砂卵石地层杂填土穹顶掉落松散体地表塌陷砂层、粉土层①盾构超挖形成空洞 ②卵石地层形成动态自稳 ③自稳面不断上移 ④地面贯穿形成塌陷 图3-1 滞后沉降导致地表塌陷发展过程示意图4）盾构长时间停机更换刀具，盾构刀盘上方发生土体坍塌，造成土体扰动；5）在推进过程中，盾构“姿态” 纠偏时产生“仰头”或“磕头”现象，这就意味着盾构轴线与隧道轴线产生一个偏角。
当盾构以“仰头”或“磕头”方式推进时必然造成土体超挖及对土体造成扰动；6）在一些不良地质中（上部泥岩下部砂卵石地层、泥夹石地层、局部透镜体沙层等）盾构掘进易发生糊刀，堵舱，导致掘进缓慢，引起出碴量超限，发生超挖。
3.2.2 受扰动卵石层形成动态自稳过程分析盾构掘进对砂卵石层扰动后，砂卵石层向地面发生松动，松动范围以发生地层损失处为中心向地表发展。
如图3-1中②所示，在松动层往地表发展过程中砂卵石层始终处于一种动态的自稳状态，在此状态下通过地表监测来反映地层损失几乎已不可信。
图3-2为在成都地铁1号线一期工程盾构3标段常压开仓换刀时刀盘顶部土体塌落形成动态自稳的砂卵石穹顶照片（仰视）。
3.2.3 卵石层形成自稳面上移最终地表塌陷原因及过程分析如图3-2所示，砂卵石地层形成半球形穹顶自稳后，由于受到诸如季节性的地下水位提升、地表动荷载影响等因素影响，形成自稳的砂卵石层穹顶表层逐渐剥落向地表发展，最终地面贯穿，形成塌孔。
这就是在成都特有的富水砂卵石地层中，滞后沉降的发生机理及最终导致地图3-2形成半球形穹顶动态自稳的砂卵石表塌陷的发展过程。
根据实际施工记录，第一次沉降（即时沉降）后到后期再次沉降（滞后沉降）前，地面不再发生沉降，路面等车辆通行不受影响。
可见掘进后如无外界诸如强降雨、外部荷载（机动车等）等诱发因素，地面将长期保持平稳、安全。
4、滞后沉降预防控制措施根据以上分析，我们发现发生滞后沉降导致地表塌陷的主要原因是地层发生损失而又没有得到充分填充，同时在这种情况下由于砂卵石地层的自稳特性，往往掩盖了地层没有得到充分填充的事实，最终演变成地表塌陷。
成都砂卵石层滞后沉降产生周期长、突发性强、后期难以发现和监控。
因此，必须确立“防控为主，监测巡视为辅，建立有效应急机制”的治理方针。
4.1 掘进前预防措施针对盾构长时间停机检查更换刀具位置、盾构始发到达端头、盾构掘进通过特殊地段容易发生滞后沉降导致地表塌陷的情况，应在掘进前考虑预防措施。
4.1.1 长时间停机检查更换刀具盾构在某处长时间停机时，会对该位置的土体造成较大扰动，土体再固结即会导致地表塌陷。
因此，选用适当的刀具配置及有计划的进行停机[3]，事先选择好地表空旷有加固条件或出现险情便于抢险的停机位置是非常重要的。
必要时还可对停机位置进行预加固处理。
4.1.2 盾构始发、到达端头盾构始发到达端头受车站基坑降水影响，基坑降水将地层中细小颗粒抽出，造成端头土体松散，加之盾构掘进对土体的扰动，该处极易发生滞后沉降。
对于端头在盾构始发、到达前应采取预加固措施来预防滞后沉降的发生。
4.1.3 盾构掘进通过特殊地段1）盾构掘进通过重要建（构）筑物时需要事先进行预加固，以确保盾构掘进通过时建（构）筑物的安全；2）盾构通过不良地质条件如透镜体砂层分布段及泥岩与砂卵石地层交界段时，极易发生超挖，因此盾构通过该地层前应做好地层预加固措施[4]。
4.2 掘进中控制措施滞后沉降的直接原因是由于盾构掘进发生超挖，因此，盾构掘进施工阶段采取适当的措施相比掘进前、掘进后措施是最重要的。
盾构掘进施工过程中主要采取以下措施：1）盾构掘进施工中要保持盾构机不停机匀速掘进，尽可能减小对地层的扰动，掘进速度控制在设备能力比较适中的范围，并根据盾构机掘进状态和地层地质情况，对设定的土仓压力、泡沫注入量、刀盘转速扭矩等施工技术参数进行合理的调整，以达到最佳状态；2）做好碴土改良[5]，严控出碴量，并做好出碴量记录，包括体积及重量，防止盾构掘进超挖造成地层损失；3）同步注浆及时足量，必要时进行二次补强注浆，保证第一时间对盾尾建筑间隙进行充分填充。
4）盾构掘进过程中，加强对盾构机主机和后配套设备进行检查、保养和维修，防止设备故障造成盾构停机时间过长，着重对铰接密封以及盾尾密封进行检修，防止密封效果不佳导致注浆浆液压力和注浆量不足；5）盾构掘进过程中控制好盾构姿态，轴线纠偏要做到“勤纠、少纠”，避免大幅度纠偏，以减少过度纠偏造成的土体超挖及对地层的扰动，并严格控制管片拼装偏差，提高隧道成型质量。
4.3 掘进后跟踪补救措施盾构掘进通过后主要采取以下措施预防滞后沉降：1）盾构掘进通过后，开展信息化施工，综合考虑监测数据、掘进原始出碴量记录、注浆量等，分析筛选出可能发生超挖并且注浆不饱满的地段，在该处补充注浆填充地层损失；2）对于盾构停机加固位置、盾构始发、到达端头、重要建（构）筑物、特殊地层地段，在盾构掘进通过后及时进行洞内二次补强注浆或地表打孔注浆对该处地层进行加固，避免日后发生滞后沉降导致地表塌陷；3）在较长时间内对盾构掘进通过沿线进行日常巡视，特别是雨季地下水位上升时，发现地表有异常情况要及时回填注浆处理，避免造成更大的经济损失及安全事故；4）对盾构通过沿线进行地质雷达探测空洞，对存在空洞的部位进行打孔注浆。
4.4 建立应急机制由于滞后沉降隐蔽性强、具有突发性特点，必须建立健全地面滞后沉降处理应急救援机制，预备专用抢险物资及设备，加强全天候地面监测和巡视，发现异常及时处理，以确保安全。
5、总结虽然滞后沉降在成都特有的富水砂卵石地层中极易发生，但只要能做到掘进前有计划的进行预加固处理，掘进过程中严格控制掘进参数，避免发生超挖，如实准确记录出碴量，掘进通过后根据出碴量及注浆量统计结果对掘进通过可能存在空洞区域进行注浆加固，滞后沉降造成的地面塌陷基本上是可以避免和有效预防的。
本文针对滞后沉降形成机理和防治措施进行了一些初步探索和总结，但对于成都地铁盾构施工滞后沉降问题，目前还未完全杜绝。
最后，治理滞后沉降工作任重道远，对如何完全控制滞后沉降，我们还需要用更多的时间去进一步探索和研究。
