盾构法施工地表沉降及其控制

盾构隧道开挖过程中地表沉降及对周围建筑物的影响盾构法是一种常见的地下隧道开挖方法，其具有快速、安全、环保等优点，因此在现代城市建设中得到广泛应用。

然而，隧道开挖过程中地表沉降是一个不可避免的问题，特别是对周围建筑物可能会产生一定的影响。

本文就盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响进行探讨。

首先，盾构隧道开挖过程中地表沉降是由于地下土体的移动引起的。

盾构机在进行开挖作业时，通过推进装置将土层推向后方，形成一定规模的开挖土洞。

这种土洞会导致地下土体的松动和沉降，进而引起地表的沉降。

随着隧道的推进，这种沉降作用会沿着盾构机的行进方向逐渐向外扩散。

其次，盾构隧道开挖过程中地表沉降对周围建筑物会产生一定的影响。

这种影响主要体现在以下几个方面：1. 建筑物的沉降：地表沉降会使周围建筑物沿着地表下降，对建筑物的结构和稳定性产生一定的影响。

较大的沉降量可能导致建筑物出现裂缝或倾斜等问题，甚至引发建筑物的损坏。

2. 地下管线受损：盾构隧道开挖过程中，地下管线遭受到地表沉降的影响，可能会发生移位、断裂等问题，导致供水、供气、排水等基础设施的中断和故障。

3. 地铁、地下车库等地下工程的运营安全：如果盾构隧道开挖过程中的地表沉降对周围地下工程的稳定性产生较大影响，可能会对地铁、地下车库等地下工程的运营安全带来潜在威胁。

为了降低盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响，可以采取以下措施：1. 加强监测预警：通过对盾构施工过程中的地表沉降进行实时监测，及时发现沉降异常，并采取相应的补救措施，以降低对周围建筑物的不良影响。

2. 合理施工工艺：在盾构隧道开挖过程中，采取合理的施工工艺，控制土体的松动和沉降，减小地表沉降量。

3. 采用土压平衡盾构机：土压平衡盾构机是一种专用于软土地质的盾构设备，其可通过施加适当的土压力来平衡地下土体的移动。

采用这种盾构机进行施工可以有效控制地表沉降。

4. 合理设计隧道轴线和深埋深度：在隧道的设计阶段，需要充分考虑到周边建筑物的情况，合理选择隧道的轴线和深埋深度，尽量减小地表沉降对周围建筑物的影响。

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施摘要：地铁工程是现代化城市交通体系建设中最为重要的一部分，地铁不仅能够有效促进城市交通运输效率的提升，同时还有助于开发利用城市地下空间，为城市发展建设创造更多效益。

在地铁施工中，盾构法作为最主要的施工方式，能够有效促进工程质量、进度的提升，但是在具体盾构施工中也存在着一定的问题，其中最为显著的就是因盾构施工所引起的地面沉降。

因此，文章就对盾构施工地面沉降的原理、影响因素进行了分析研究，并进一步探究了地面沉降观测和防治的措施，以期为地铁隧道盾构施工提供参考和借鉴。

关键词：地铁隧道、盾构法、地面沉降、处置措施引言地铁交通在现阶段城市交通中发挥着极其重要的作用，并且随着城市规模的扩大，地铁工程数量不断增多，盾构施工技术，由于其安全性和先进性，在当下地铁隧道施工中得到了广泛应用[1]。

然而地铁施工多在城市中心区域附近，施工区域内会存在大量构筑物和管线，在盾构开挖过程中必然会对地层产生扰动，易引起地表沉降。

并且随着盾构施工的深入，沉降问题会进一步加重，这就会对地面建筑的安全稳定造成严重威胁。

所以，做好对并购施工中地面沉降问题的研究和防治对于地铁交通建设有着非常重要的意义和作用。

1盾构法引起的地面沉降原理在地铁隧道开挖施工中，由于需要破坏地下结构，就会导致地层扰动并造成地面沉降。

尤其在软土隧道施工中，因为地层损失、施工环境干扰等方面的影响，都会造成地面沉降，如图1就为软土隧道是地面横向沉降槽的示意图。

图1地面横向沉降槽示意图1.1隧道开挖使得地层损失滴虫损失指的是在盾构开挖过程中，开挖体积与隧道具体体积的体积差，而隧道竣工体积则包含了施工中外围包裹压入浆的体积。

在具体弥补地层施工中，如果发生地层异动，必然会导致沉降问题的出现，其最主要影响因素如下：①开挖土体移动较为严重。

在盾构施工中，开挖面的土体如果原始侧向力大于水平，支护所能提供的作用力，开挖面土体就会沿支护面向上、向前移动，进而致使地层损失，最终导致土体隆起；②盾构后退。

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施发布时间：2021-05-31T12:49:06.003Z 来源：《基层建设》2021年第3期作者：谭梓豪[导读] 摘要：地铁隧道建设环境错综复杂，在应用盾构法期间易发生地面沉降问题，阻碍正常施工，甚至诱发安全事故。

北京建工土木工程有限公司 100015摘要：地铁隧道建设环境错综复杂，在应用盾构法期间易发生地面沉降问题，阻碍正常施工，甚至诱发安全事故。

文章首先探讨盾构法施工阶段发生地面沉降的主要成因，提出相适应的处治措施。

关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降引言随着时代的不断发展，地铁交通已经成为人们出行的重要方式。

与传统方式相比，它更具优势，促进人们享受便捷的服务。

随着地铁工程的增多，人们对地铁建设的安全性、稳定性和先进性提出了新的要求。

灵活应用当前先进的盾构施工方法，可以有效解决地面沉降问题，提高地面建筑结构的安全性，为人们提供优质服务。

1盾构施工法1.1基本原理盾构机是主要施工设备，开挖过程中可维持周边土体的稳定性，以免出现坍塌现象，同时提供隧道掘进、出渣功能。

施工过程中可在机内拼装管片，构成完整的衬砌结构，期间周边土体处于稳定状态，在安全的环境下顺利完成隧道的修筑作业。

盾构法的工程理念中，以尽可能减少围岩扰动量为基本目标，以最快的速度完成地铁隧道施工作业，在形成地铁隧道主体结构的同时维持周边既有建筑物的稳定性。

1.2盾构法施工技术（1）盾构始发、接收盾构施工涉及到的各阶段中，盾构始发、接收是重要工作。

破除洞门围护结构后，全方位检查掌子面的土体情况，以便给盾构机的运行提供便捷的条件，使其能够有效顶到掌子面。

若洞口出现渗漏现象，则要视实际情况采取合适的补救措施。

此外，检查仓内压力，并做好混凝土块等杂物的清理工作。

（2）正式开始掘进结束盾构始发后，即可进入到掘进环节，期间要注重对管片拼装的检查以及盾构姿态的调整。

加强监测，例如掘进时的推力、扭矩等，各项指标都要稳定在合理范围内。

盾构跟踪注浆控制沉降施工工法盾构跟踪注浆控制沉降施工工法是一种基于盾构掘进技术和注浆技术相结合的施工方法。

它在进行地下隧道开挖的同时，通过对土体和围岩进行注浆加固，以控制地表沉降，保证施工的安全和稳定。

下面将详细介绍该工法的各个方面。

一、前言随着城市建设的不断发展，地下隧道的建设越来越多，而盾构机作为一种高效、安全、环保的开挖工具，正得到广泛应用。

然而，地下隧道的施工往往会对地表产生一定的沉降，给周围建筑物和地下管线带来安全隐患，因此需采取有效的措施来控制沉降。

盾构跟踪注浆控制沉降施工工法就是为了解决这个问题而设计的。

二、工法特点盾构跟踪注浆控制沉降施工工法具有以下几个特点：1. 结合盾构和注浆技术，充分发挥两者的优势，有效控制地表沉降。

2. 可根据实际情况调整注浆位置和浓度，灵活应对不同地质条件。

3. 施工过程中通过实时监测系统对盾构机、注浆设备等进行追踪和调整，保证施工的精确性和稳定性。

4. 施工速度较快，施工效率高，减少对周边交通和城市生活的影响。

三、适应范围盾构跟踪注浆控制沉降施工工法适用于各种地质条件下的隧道建设，尤其适用于需要保护地表建筑物和地下管线的城市区域。

该工法可根据实际情况进行调整和优化，能够在不同的地质条件下实施。

四、工艺原理盾构跟踪注浆控制沉降施工工法的工艺原理主要包括以下几个方面：1. 盾构机掘进：在盾构机掘进的同时，对地下土体进行强力排土，同时进行盾构全断面注浆。

2. 主注浆及辅助注浆：根据掘进位置和施工进度，对盾构工作面进行主要注浆和辅助注浆，以提高土体的稳定性和承载力。

3. 沉降控制：通过对地表沉降的实时监测和跟踪，控制注浆的时间、位置和浓度，达到减小沉降量的效果。

五、施工工艺盾构跟踪注浆控制沉降施工工法的具体施工工艺如下：1. 预施工准备：包括对施工现场进行勘测、设计施工方案，确定注浆孔位置和管道走向等。

2. 土体处理：在盾构机掘进的同时，通过强力排土的方式将土层排除，并及时进行盾构全断面注浆。

盾构施工地面沉降的控制技术现在对环境控制的要求越来越高，对盾构穿过城市中心重要建筑时的影响要求极为严格(如上海,广州的多座地铁隧道的建设.一般要求施工时地面沉降控制在+10mm~－30mm 之内) 。

盾构施工不可避免地干扰原土层的平衡状态，虽从理论上可实现无沉降施工，但限于目前工艺和施工手段、操作质量，几乎无法做到地面无沉降或隆起。

目前，国内外许多学者从事这一方面的研究，内容包括盾构施工引起的地表沉降、地层沉降以及盾构施工对邻近建筑物(桩基及已建隧道等)的影响等。

研究的方法主要有经验公式法、离心模型试验和有限元法等。

第一节盾构施工引起的沉降理论和基本规律1、盾构施工引起的沉降理论盾构施工必然扰动地层土体,引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,这是构成地面沉降的根本原因.在软土地层中用盾构法施工隧道,因地层损失和土体扰动,必然引起地表变形.表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起,盾构机部分通过地表开始下沉, 盾尾脱离后地表下沉加快,并形成一定宽度的沉降槽地带,下沉的速率随时间而逐渐衰减,且与盾构经过的地质,施工工况和地表荷载等有密切的关系,并表现出相当大的差异性。

土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言，大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放，体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构或组构的破坏和变化(如填土路基等)[2]。

图5-1-1 盾构施工对土体的扰动盾构前进过程中需要克服盾构外壳与周围土体的摩擦力F1、切口切入土层阻力F2、盾构机和配套车架设备产生的摩擦力F3、管片与盾尾间的摩擦力F4、开挖面的主动土压力F5，当千斤顶推力T≥F1＋F2＋F3＋F4＋F5 时，盾构前方土体经历加载阶段，产生如图5-1-1 所示的挤压扰动区①，开挖面受挤压作用引起土体压缩并使土体前移和隆起，盾构机工作正常时为此状况；当T＜F1＋F2＋F3＋F4＋F5 时，盾构机处于静止状态，该状态对应于千斤顶漏油失控，土体严重超控，盾构机前方土体则要经历卸载阶段，产生土体向内临空面移动，地表出现下沉．为减少开挖面土体的扰动，应尽量保持密封舱内压力Pi 稍大于主动侧压力Ph 和水压力Pw 之和,开挖面正前方区域内土体由于刀盘的挤压搅削作用，将受到强烈的扰动而发生破坏，含水量降低，其力学参数将发生很大的变化。

盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪，世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。

目前，人口不断地向城市聚集，使城市人口和建筑的密集度快速上升，造成能被利用的地面空间越来越少，因此，当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间，为人类创造价值。

但各种用途的管线被布置在地下，这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。

盾构法施工虽然优点颇多，但是也存在诸多问题。

本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论，分析产生的原因及寻找控制方法。

一，地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段：最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降，如图l所示。

第一阶段：最初的沉降。

该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降，也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。

指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3～12m)的时候开始，直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。

第二阶段：开挖面前方的沉降(或隆起)。

这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。

它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。

第三阶段：盾构机经过时沉降。

该沉降是在土体的扰动下，从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。

第四阶段：盾尾空隙沉降。

该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。

土的密实度下降，应力释放是其土力学上的表现。

第五阶段：固结沉降，它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。

经前人研究发现，第一阶段沉降占总沉降的0～4．5％，第二阶段沉降占总沉降的0～44％，第三阶段沉降占总沉降的15～20％，第四阶段沉降占总沉降的20～30％，第5阶段沉降占总沉降的5～30％。

2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS，盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件；而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施摘要：近年来，我国的地铁隧道工程建设越来越多，地铁隧道建设环境错综复杂，在应用盾构法期间易发生地面沉降问题，阻碍正常施工，甚至诱发安全事故。

文章首先探讨盾构法施工阶段发生地面沉降的主要成因，提出适应的处治措施。

关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降引言地铁交通当前已经成为了各大城市中非常重要的交通工具，随着地铁交通的发展，地铁工程也在不断的增加，在地铁隧道施工中盾构技术的先进性和安全性使得其应用的范围越来越广泛。

地铁的修建一般都是在城市的中心，地下的管线以及地面的建筑都比较多，在隧道的开挖中势必会影响到地层稳定，造成地表的沉降。

盾构施工中引起的地面沉降情况会更加严重，甚至直接威胁到地面上的建筑结构安全。

1盾构法引起的地面沉降原理在地铁隧道盾构施工过程中，会在一定程度上影响施工现场周围土层的稳定性，进而导致地面沉降发生，尤其在一些软土地铁隧道施工中地面沉降时有发生（图1）。

图1地面横向沉降槽示意1.1地面沉降的发展过程其中，在地铁隧道施工过程中，盾构施工技术在施工中的运用会引发地面沉降，其施工沉降可以划分为以下5个主要阶段（表1）。

表1盾构施工地表沉降形成原因1.2隧道开挖使得地层损失在地铁隧道盾构施工中，我们要兼顾多个方面的影响因素，盾构施工包含了多个操作环节，在对地层进行开挖的过程中，受外部作用力的影响，隧道外层的物质会随着内部向心力涌入到隧道中，彼此相互挤压移动，对地层的稳定性影响较大。

隧道开挖后，地表土体结构会发生改变，特别是在使用盾构法施工中，对应力的把控是比较严格的，如果应力波动幅度过大，那么随着地层的移动和土体的缺失，地层就会呈现一个不稳定波动，出现较多的土体隆起。

土体被挤入盾尾的空隙中，隧道向外扩充，如果压降量没有达到预期的标准，就会使得压浆压力出现范围性波动，导致盾尾坑道土体失衡，尤其是在水体含量不稳的地层，更容易出现地面大幅度波动沉降问题。

软土地层盾构施工中地表沉降分析及控制措施发布时间：2021-06-23T16:19:38.317Z 来源：《建筑实践》2021年40卷2月第5期作者：黄财伟[导读] 软土地基的建设作为地下建设的重要环节黄财伟中铁五局电务城通工程有限公司摘要：软土地基的建设作为地下建设的重要环节，对于居民的日常生产和生活有着非常重要的影响。

现阶段，我国的软土地层工程建设将盾构施工作为其主要工艺，盾构施工建设的开展需要保障其施工建设的质量，并且通过科学合理的措施来降低软土地层出现的各类问题。

受温度、岩石状况等因素的影响而出现的地表沉降现象，将无法保障相关数据的精准度，影响了后期建设的质量。

因此，文章将针对软土地层盾构施工中的地表沉降问题进行分析和探究，并对相关问题进行措施的制定，研究其问题的出现原因，实现软土地层施工质量的进一步提升。

关键词：软土地层；盾构施工；地表沉降分析；控制措施引言：盾构施工技术的出现作为我国软土地基处理的主要方式，但软土地层结构的不稳定成为了影响施工安全的重要因素，地质软土结构在很大程度上降低了施工的基本效率，无法对地质水资源进行控制，严重的情况下容易出现地表裂缝、塌陷等问题，进而影响了施工建设的基本质量。

通过分析地表沉降出现的各类因素，得到相关数据，并提出相应的控制措施进行问题的有效化处理，提高我国软土地层建设的综合效率。

一、导致软土地层盾构施工中地表沉降出现的原因分析地表沉降问题的出现作为我国地质危害的主要现象之一，不仅给地质环境带来了一定程度的破坏，而且影响了人们的基本生活质量，给人们的生命安全带来了很大的威胁。

地表层出现严重的沉降问题可能直接导致交通运输线路的瘫痪，给交通运输事业带来了很大的干扰，造成了巨大的经济损失。

近些年，我国相关部门对于软土地层结构的关注度逐渐提升，并且对于沉降路基的处理体系进行了合理制定，分析了地表层沉降问题出现的主要原因，形成了更为科学的解决措施。

(一)工程勘测效率较低地下工程的建设都需要进行严格的前期勘测和工程设计，这对于提高工程建设的基本质量具有非常重要的作用。