盾构地面塌陷

盾构掘进中地面塌陷加固技术摘要：盾构掘进过程中，由于不良地质、机械故障等因素引起掌子面的不稳定而坍塌，进而引起地面塌陷，导致影响工程的正常进展。

分析广州地铁某盾构区间在海边出现的地表塌陷原因，介绍采取的加固技术措施，为盾构施工积累经验教训。

关键词：盾构掘进；地面塌陷；原因分析；加固措施盾构施工已经广泛用于地铁工程建设中，但同时在施工中也发生过各种各样的施工事故或故障。

总结事故或故障的经验教训，对今后类似工程施工的预防和应对，对降低盾构工程的风险，保证盾构工程安全顺利的实施，有借鉴指导意义。

1工程概况1.1工程范围广州轨道交通4号线大学城专线仑大盾构区间，北起仑头后底岗盾构始发井始发，经仑头村穿越仑头海至官洲岛，到达官洲站，通过官洲站再次始发后经官洲村、官洲河，至大学城吊出井，总长为2826.5m，其中盾构法区间隧道为2301.3m。

1.2施工情况2005年2月12日22时右线盾构机掘进至YDK17+225时(第686环)，螺旋输送机出口闸门出现突水、喷涌现象，大量淤泥喷出，稀粥状的淤泥全部从出土口流下，少量风化岩块被输送至渣斗车。

海面发生冒泡现象，大量泡沫溢出海面上，同时海岸堤坝和水闸相继发生下沉变形与开裂。

2 塌陷原因分析2.1地质方面从该区间的地质纵断面来看,隧道结构处于强风化混合岩、中等风化混合岩、微风化混合岩地层中，离结构顶部0.7m是淤泥层（图1）。

而在工程地质补充勘察报告更显示是淤泥层、中等风化混合岩、微风化混合岩地层，淤泥层已经侵入隧道结构内，这是典型的上软下硬地层，不利于盾构掘进。

2.2盾构掘进方面盾构以土压平衡模式进行掘进，盾构掘进过程中的前一次换刀是在576环，至685环已掘进了110环，而且所掘进的地层均为强风化混合岩、中等风化混合岩、微风化混合岩地层，这种地层对刀具的磨损影响较大，掘进了110环，刀具应该磨损已经比较严重了。

盾构机此时掘进速度为1～4mm/min，推力19500～23000kN，扭矩3400～4000kN·ｍ，渣土温度55℃。

分析盾构施工地表塌陷原因分析及处理措施摘要：近年来，伴随着我国盾构施工的不断增加，虽然使我国在一定程度上受益匪浅，但在带来便捷的同时又暴露出很多问题，其中最重要的问题就是在盾构施工过程中地表塌陷问题。

所以对于盾构施工地表塌陷问题的控制与预防显得尤为重要，目前我国地表的大型建筑物不断剧增，对于建筑物或构造物塌陷控制要就较为严格，所以对于如何控制盾构施工地表塌陷是我国长期的一个重要工作。

关键词：盾构；施工；地表塌陷；分析；处理措施引言：在城市盾构施工过程中，势必会对生活中的周围环境造成影响，最为严重的就是施工地表的塌陷问题，因此要对盾构施工过程中的地表塌陷问题制定出合理可实行的方案，进行处理。

一、盾构施工技术分析1、工作原理。

盾构施工技术是指使用盾构机，在盾构钢壳之内保持开挖面稳定的同时，安全向前掘进、出渣，在尾部拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆以使围岩基础稳定，用千斤顶顶住已拼装好的衬砌并利用其反力推动盾构前进的方法。

盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘包括排土、衬砌包括壁后注浆三大要素组成。

开挖面的稳定根据土质及地下水等情况的不同而有不同的处理方法，主要有开挖面的自然稳定即敞口放坡、机械式支撑稳定、压缩空气支撑稳定、泥水式支撑稳定以及土压平衡式支撑稳定等。

盾构机的“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳；“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。

2、技术特点。

第一，对城市地面建筑物和周围环境影响小，除了在盾构竖井或基坑处需要一定的施工场地外，地铁隧道沿线不需要施工场地，施工无噪音、无振动公害，对地面交通基本无干扰，适用于埋深较大、不宜明挖的松散地层；第二，施工精度要求高，管片的制作精度几乎相当于机械制造的程度，误差范围要求控制在0.5mm以内，盾构前进过程中要求严格控制对隧道轴线的偏差；第三，盾构施工过程有单行前进、不可后退的强制性，具有较大的风险，盾构施工开始便无法后退，一旦盾构本身出现致命故障，则可能产生灾难性的后果；第四，盾构机是适合于某一特定区间的专用设备，需要根据施工隧道的断面大小、埋深、地质条件等进行设计、制造或者改造。

地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对地铁盾构施工是近年来城市地铁建设中常见的一种施工方式。

其具有施工效率高、环境影响小等优点，因此被广泛应用于地铁工程的建设中。

在盾构施工过程中，地面沉降问题一直是工程建设中一个值得重视的问题。

地面沉降不仅会对周边建筑物和地下管线造成影响，还可能引发安全隐患。

在盾构施工过程中，必须对地面沉降进行深入分析，并采取有效措施进行应对，以保障施工安全和周边环境的稳定。

1. 地质条件地下地质条件是盾构施工中地面沉降的一个重要影响因素。

地下岩土的稳定性和承载能力直接决定了盾构施工中地面沉降的大小和范围。

如果地下岩土的稳定性较差，容易发生沉降问题。

如果地下存在较大的地下水位变化或者土壤有较大变形性质，也会对地面沉降造成影响。

2. 盾构施工参数盾构施工参数的选择对地面沉降影响较大。

施工过程中的盾构机开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的选择都会对地面沉降造成一定程度的影响。

如果这些参数设定不合理，就会导致地面沉降超出设计范围。

4. 周边建筑物和地下管线盾构施工过程中，周边建筑物和地下管线的存在也会对地面沉降造成影响。

如果周边建筑物和地下管线是老旧或者弱平衡结构，就会对地面沉降产生不利影响。

5. 环境因素环境因素也是地面沉降的重要影响因素。

如气候条件、降雨情况、地下水位变化等，都会对地面沉降产生一定的影响。

二、应对地铁盾构施工中地面沉降的措施1. 严密的监测和预警系统在盾构施工过程中，必须建立严密的地面沉降监测和预警系统。

通过实时监测地面沉降情况，一旦发现地面沉降超出预期，就能及时采取应急措施，以减少对周边环境和建筑物的影响。

2. 合理的施工方案在盾构施工过程中，必须采用合理的施工方案，包括盾构机的开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的合理设定，以减少地面沉降的可能性。

3. 加强支护和加固措施在盾构施工过程中，必须加强支护和加固措施，以减少地面沉降的风险。

包括合理设置盾构机的开挖方式、支护结构的设置等，以保障周边建筑物和地下管线的稳定。

地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对1. 引言1.1 引言地铁盾构施工是一种常见的地下工程施工方式，通过盾构机在地下开挖隧道，是城市地铁建设的重要工艺之一。

在地铁盾构施工过程中，地面沉降是一个不可避免的问题，会给周围环境和建筑物带来一定的影响。

对地面沉降原因进行分析并有效应对是非常重要的。

在本文中，我们将针对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行深入探讨，并介绍地下水位变化、地下土层变动、盾构施工技术以及沉降监测与控制这几个方面的内容。

通过深入分析这些因素，可以帮助我们更好地理解地铁盾构施工中地面沉降的机理，从而采取有效措施来减少地面沉降对周围环境和建筑物的影响，保障施工过程的安全和顺利进行。

部分是整篇文章的开端，只有充分了解地铁盾构施工中地面沉降的原因，才能更好地理解后续部分的内容。

接下来我们将对地面沉降的原因进行详细分析。

2. 正文2.1 地面沉降原因分析地面沉降在地铁盾构施工过程中是一个常见的问题，主要原因可以归纳为地下水位变化、地下土层变动和盾构施工技术等因素。

地下水位变化是导致地面沉降的重要原因之一。

在盾构施工过程中，地下水位的变化会影响周围土层的稳定性，导致土层松动和沉降。

特别是在地下水位波动较大的地区，地面沉降问题更为突出。

地下土层变动也会引起地面沉降。

盾构施工过程中，土层受到挖掘和开挖等操作的影响，可能会导致土层紧密度的改变，进而引起地面沉降。

地下土层的物理性质和结构也会对地面沉降产生影响。

盾构施工技术的不当使用也可能导致地面沉降。

如果施工工艺不合理或操作不当，可能会对周围土层造成不可逆的破坏，进而引发地面沉降问题。

地面沉降是一个综合性问题，需要综合考虑地下水位变化、地下土层变动和盾构施工技术等多个因素。

只有对这些因素进行全面分析和有效控制，才能有效应对地面沉降问题。

在下文中，我们将进一步讨论如何有效监测和控制地面沉降。

2.2 地下水位变化地下水位变化是导致地铁盾构施工中地面沉降的重要原因之一。

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个常见的问题，主要原因是盾构机挖掘地下隧道时，会对地下土层进行扰动和移动，导致地面沉降。

下面是对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行分析及应对方法的说明。

1. 地质条件不稳定：地质条件不稳定是导致地面沉降的主要原因之一。

在盾构施工中，如果遇到地下水位较高、土层松散、岩层不坚固等地质条件不稳定的情况，就容易导致地面沉降。

此时，可以通过加强地质勘察与分析，选择合适的盾构机和施工方法，以及采取加固措施等方法来应对。

2. 施工参数不合理：施工参数不合理也是导致地面沉降的原因之一。

在盾构施工中，如果施工参数设置不合理，如推进速度过快或者施工压力过大，就容易引起地下土层的不稳定，导致地面沉降。

需要在施工前进行合理的施工参数设计，并加强监测和调整，以避免地面沉降的发生。

3. 施工技术不当：施工技术不当也是导致地面沉降的原因之一。

在盾构施工中，如果操作不当或者施工方法不正确，就会对地下土层造成不必要的扰动和移动，导致地面沉降。

在施工前需要进行充分的技术培训和实践，以确保操作人员熟练掌握施工技术，并采取适当的施工措施。

1. 加强地质勘察与分析：在施工前需要对地质条件进行充分的勘察与分析，了解地下土层的情况，以选择合适的盾构机和施工方法，并采取合理的加固措施，以应对地面沉降的可能性。

2. 合理设置施工参数：在施工中需要根据地质条件和盾构机的性能特点，合理设置推进速度、施工压力等参数，以确保施工的安全与稳定，避免地面沉降的发生。

3. 加强监测与调整：在施工过程中需要密切监测地面沉降的情况，一旦出现地面沉降的情况，需要及时采取合适的调整措施，如降低推进速度、减小施工压力等，以减少地面沉降的程度。

4. 采取加固措施：在施工中可以采取一些加固措施，如喷浆加固、加设盾构机尾部加固框架等，以增加地下土层的稳定性，减少地面沉降的可能性。

地铁盾构施工中地面沉降是一个需要重视的问题。

某地铁盾构施工引发地面塌陷分析及防控摘要：本文通过对某地铁区间地表塌陷的原因分析，从工程地质、地表监测、盾构掘进参数等因素进行分析研究，结合工程实际，提出了针对地面坍陷控制的建议，以期为减少或预防类似事故的发生提供有益参参考和帮助。

关键词：盾构施工；地面坍陷；土洞1 工程概况某地铁AB区间里程范围左线为ZDK6+707.950Z~ZDK7+721.950，左线全长1001.457m，右线为YDK6+707.950Z~YDK7+721.950，右线全长1020.539m两线总长2021.996m，线间距为12m(线路中线距离)，本工程段采用两台泥水平衡盾构机分别进行左右线隧道掘进施工，隧道衬砌采用“3+2+1”预制管片错缝拼装，盾构隧道净空直径5400mm，衬厚度为300mm。

2 地面塌陷情况2014年6月5日16:30左右，左线正推进426环时（刀头位置430环），刀头位置地面发生沉陷，沉陷面积约10平方米，塌陷深约10m，地表无建筑物，属于城市道路行车路面。

发现隐情后，施工单位随即封闭塌陷位置，并通知混凝土搅拌站供应混凝土。

从下午到晚上约10点，共有约21辆混凝土搅拌车参与救援。

期间大暴雨，对混凝土灌注影响很大。

至晚上10点基本把塌陷位置填充完毕。

由于塌陷位置旁边为排水箱涵，在灌注混凝土时部分混凝土会进入排水箱涵，凝固后将堵塞。

本次事故直接损失约10万元，因发现及时并立即采取围蔽措施，所幸无人员伤亡。

3地面塌陷原因分析1.1地质水文和掘进参数分析从地质断面图看出刀盘前方开挖面为灰岩微风化带层，洞顶上覆土层依次为可塑粉质粘土层、、，在隧道434环上方有粉细砂层。

从掘进参数分析，根据左线盾构机掘进参数原始记录显示，盾构机在415环至426环切口水压在170~180kpa 之间波动，推力均在16000~18000KN之间，刀盘在转速1.23rpm左右，刀盘扭矩1200KN·m左右，每环同步注浆均在5.0~5.8m3，二次注浆在1.8~2.6m3之间，所有参数未出现异常情况。

盾构施工过程中的地质灾害风险评估与应对策略地质灾害在盾构施工中是一个常见且严重的问题，对施工过程和工程质量产生不可忽视的影响。

因此，进行地质灾害风险评估并采取相应的应对策略显得尤为重要。

本文将从盾构施工过程中常见的地质灾害类型、地质灾害风险评估方法和应对策略三个方面进行探讨。

一、盾构施工过程中的地质灾害类型1. 地下水涌出地下水涌出是盾构施工中常见的地质灾害之一。

当盾构工作面进入含水层时，地下水会通过掌子面、盾构机前部的破碎带等地层缺陷处涌入施工现场，对施工产生影响。

2. 地层塌陷地层塌陷是指在盾构施工过程中，地下空洞扩大时导致上覆地层破裂、塌陷的现象。

地层塌陷不仅对盾构机械设备造成损坏，还会影响施工进度和工程质量。

3. 地震引发的地质灾害地震是引发地质灾害的常见因素之一。

盾构施工过程中，如果遇到地震，可能导致地层破裂、岩体崩塌等地质灾害。

二、地质灾害风险评估方法1. 地质勘探在盾构施工前，通过地质勘探可以了解地下水位、岩层性质、断裂带和地震活动等情况。

地质勘探可以为地质灾害风险评估提供重要的信息基础。

2. 数值模拟通过数值模拟方法，可以对盾构施工过程中可能发生的地质灾害进行预测和仿真。

数值模拟可以根据不同地质条件和施工方案，评估地质灾害的概率和严重程度。

3. 实测监测通过安装地下水位、地应力、地震震动等监测装置，对盾构施工过程中的地质灾害进行实时监测。

实测监测可以提供实时的数据，帮助评估地质灾害风险。

三、地质灾害应对策略1. 预防措施在盾构施工前，可以采取预防性措施，如地下水封堵、加固岩层、设置衬砌等手段，以减少地质灾害的发生概率。

2. 风险控制盾构施工过程中，应加强监控和预警，及时发现地质灾害风险。

一旦发现异常情况，应立即停工并采取相应的风险控制措施，如提前支护、加固工作面等。

3. 应急预案制定详细的应急预案，包括地质灾害的应对措施和应急处置流程。

所有参与施工的人员都应熟悉应急预案，以确保在地质灾害发生时能够迅速、有效地响应和处置。

2007年6月第8卷　第2期长沙铁道学院学报(社会科学版)J un.2007Vol.8　No.2　地铁盾构隧道地表塌陷分析与对策3李靖坤1,李术希2(11广州地铁建设事业总部,广东广州　510100;21湖南交通工程职业技术学院,湖南衡阳　421001)摘　要:本文通过对广州市轨道交通三号线大塘站～沥　站区间盾构隧道ZD K9+085,ZD K9+101处地表塌陷的原因分析,从工程地质、水文地质、地表监测、盾构推进参数等因素进行分析研究,结合工程实际,对在类似工程条件下的盾构施工提出一些建议及处理措施,可为类似工程的施工提供借鉴。

关键词:盾构;地表塌陷;同步注浆一、引　言控制地表沉降是盾构施工过程中的一项关键施工技术。

目前,设计的地铁线路覆土层均较浅,地表的各种大型(建)构筑物较多,对(建)构筑物沉降控制要求很高,如何做好盾构掘进过程中的地表及构造物的沉降控制,是盾构工作者的一个长期课题。

二、地表沉降事故事例广州地铁轨道交通三号线大塘站～沥　站盾构区间, 2003年8月16日左线正推进171环时,线路左侧突发地表沉陷,沉陷面积约40平方米,塌陷深3.0米。

2003年8月23日推进181环时,线路左侧又再次发生地表沉陷,沉陷面积约30平方米,塌陷深2.5米;地表无建(构)筑物及地下管线通过,为果园区。

三、塌陷的原因分析(一)地质、水文的特殊性为掌握准确的地质水文资料,分别在刀盘前1.5米的1号点(ZD K9+104)及塌坑2号点(ZD K9+101),3号点(ZD K9 +094)补充地质钻孔,其地质柱状断面图如下。

从地质断面图可看出,刀盘前方开挖面大部分为(8)中风化岩层,(9)号微风化岩层,洞身上半部显露(7)强风化层夹(6)全风化层,洞顶上覆土层依次为<7>号强风化层夹(6)夹层,<3-2>砂层, 2-1 淤泥砂土层。

显然刀盘处于典型的上软下硬的特殊地层。

根据左线盾构机推进原始记录显示,当盾构机推进至161环～181环,推进速度减慢,土仓压力、推力、扭矩增大,螺旋输送机出土闸门压力增大,当打开螺旋输送机出土闸门时,以水为主,水,砂,泥及碎石从出土口喷涌而出,在停止排土时,地层中的水很快充满土仓内,土仓压力又迅速上升,螺旋输送机出土闸门压力也随即迅速上升,当打开闸门又发生喷涌,推进过程中多次因扭矩、油温升高而跳闸停止推进,造成盾构机无法正常推进。

盾构施工引起地面塌陷风险及处理措施
1、预防措施
⑴详细研究和分析地质勘察资料，超前预判可能发生塌陷的位置，提前采取应对措施。

⑵对于盾构始发、到达端头及隧道埋深较浅等易发生地面坍塌的部位必须提前进行旋喷或注浆进行加固，提高土体自稳能力。

⑶水是造成地面塌陷风险的重要因素，对于有可能发生塌陷的部位一定要做好注浆止水措施，必要时注双液浆进行堵水。

⑷进行旋喷或注浆加固以后，一定要采用打设垂直探孔和水平探孔的方法，对加固情况进行检查和验证，确保加固效果，如果效果不理想，必须进行二次补强，直至达到预期的目的。

⑸在浅埋隧道区段推进，必须采用慢速掘进，采用土压平衡模式，控制好土仓压力和注浆压力，始终保持盾构机处于良好的姿态，尽量减少对上层土体的扰动，避免破坏覆土稳定，导致塌陷事故的发生。

2、应急预案
⑴当隧道附近地面发生坍塌时，在没有人员伤亡的情况下，立即用低标号的混凝土进行灌注，并在塌方处及周围加密布置监测点，每半个小时监测一次，直至确定地面沉降稳定才可放缓监测频率。

如灌注完混凝土后地面沉降仍然显著，则要及时在地面钻孔进行注浆，同时隧道内也要加强二次注浆质量，必要时要注双液浆，具体注浆方法见相应施工方案。

在进行地面注浆时，为防止浆液凝固困住盾构机，注浆时盾构机要缓慢运动，同时还要通过盾构机超前注浆孔及盾体上的注浆孔向盾体外侧注入膨润土，使盾构机周围被膨润土包围，形成蛋糕状，确保盾构机能正常掘进。

⑵塌方处理过程，抢险人员随时观察塌方情况，防止塌方伤人。

必须确保通讯畅通，并对处理情况、围岩变化情况、人员及机械设备情况等及时上报，在抢险有困难或需要救援时以便领导决策，及时提供救援。

(3)在施工现场安置临时指挥部。