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【摘 要】：盾构法施工是城市的隧道施工方法的一种，近年来取得了长足的发展。本文从着重的介绍了盾构法施工中常见的问题并提出防治措施。
【关键词】盾构法施工地表沉降隧道漏水 防治措施
在现代城市建设中，地下空间的开发利用已成为一个重要的组成部分。而盾构法隧道，由于其先进的施工工艺和不断完善的施工技术，使得其在城市地下空间的开发中取得了巨大的成功，并被越来越多地应用于城市地铁隧道工程建设中。盾构法具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，在我国的各大主要城市，如上海、北京、深圳、广州和南京等地，已建和在建的地铁隧道大都采用盾构法施工。
盾构法施工不可避免的会引起地层的扰动，使地层发生变形，特别是软弱地层，当埋深较浅的变形会波及地表并使地表沉降。当地层变形超过一定范围时，会严重影响周围临近建筑物和地下管线，引起一系列的环境岩土工程问题。如周围建筑物开裂、倒坍、地表沉降，隧道内漏水，工作面漏砂等。因此，合理的设计和施工对减少和控制地表沉降等有着重要的意义。
1地表沉降原因及防治措施
1.1原因分析
造成地表沉降的主要原因是施工过程中产生的地层损失引起的，地层损失包括建筑空隙及超挖或其它土层流失，具体为：1）开挖面土体的移动。盾构掘进时，如果出土速度过快而推进速度跟不上，开挖面土体则可能出现松动和坍塌，导致地表沉降或隆起；盾构机的后退也可能使开挖面塌落和松动引起地层损失而产生地表沉降。2）采用降水疏干措施时，土体有效应力增加，再次引起土体的固结变形。3）土体挤入盾尾空隙。主要原因是注浆不当，使盾尾后部隧道周围土体向盾尾坍塌产生地层损失引起地层沉降。4）盾构推进方向的改变、盾尾纠偏、仰头推进、曲线推进都会使实际开挖面形状大于设计开挖面而引起地层损失。5）壳体移动与地层间摩擦和剪切作用引起地层损失。6）土体受施工扰动后固结作用而产生地层损失。7）在水土压力作用下，隧道衬砌变形引起地层损失。
盾构法施工引起的地面沉降按时间先后可以分为5个阶段：1）先期沉降，土体因地下水位下降而导致土体固结沉降，发生在盾构刀盘到达切口前3～12m处。该阶段沉降较小，一般小于总沉降的5%。2）盾构到达时沉降，即由于开挖卸荷土体发生弹性或塑性变形而导致的沉降，发生在盾构刀盘到达切口前3m至切口后1m处。该阶段沉降占总沉降的0.0%～44.0%。3）盾构通过时沉降，即由于盾壳和土层间的摩擦剪切力导致土体向盾尾空隙后移而发生的弹塑性变形，发生在盾尾通过切口后1m至盾尾脱出处，占总沉降的0.0%～38.0%。4)盾尾空隙沉降，即由于尾部空隙增加且沉陷、底土扰动而发生的沉降，发生在盾尾至继续推进1m处，占总沉降20.0%～100.0%。5）长期延续沉降，即由于土体蠕变产生的塑性变形导致的沉降，发生在盾尾通过后约100h，占总沉降的4.0%～32.0%。
1.2控制措施
減小地表沉降的控制措施：根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算主动和被动土压力值和静水压力，根据计算结果结合初推阶段的施工参数设定土压力值。根据设定的正面土压力控制出土速度和掘进速度。根据不同土层和覆土深度，配合监测信息的分析及时调整土压力值的设定。同时要求推进坡度保持相对稳定， 控制一次偏量，减少对土体的扰动。再根据推进速度，出土量和地层变形信息、 数据反馈及时调整初始设定的土压力值和注浆量，进而达到对轴线和地层变形在最佳状态下的控制。当盾构机在曲线段掘进时，根据曲线的施工特点调整推力、 推进速度、出土量和注浆量，并根据地层变形的信息数据及时调整各种施工参数， 以期在尽量短的时间内将土压平衡值和注浆量调至曲线掘进的最佳状态。
2隧道漏水原因及防治措施
2.1原因分析
盾构法施工在隧道贯通后，出现的隧道管片渗漏水的问题是盾构施工过程中的处理难题，尤其是在南方沿海地区的地铁隧道施工中显现的更为突出。
盾构隧道漏水的客观因素是盾构隧道在施工过程中由于盾构机的掘进，对周围地下水线路及围岩的力学特性有所改变，出现裂缝和缝隙的扩展、相连，使地下水沿缝隙汇聚到盾构隧道附近，给隧道的防水工作留下了隐患。主观因素是在工程设计阶段，没有加强对隧道防水的设计要求，或者是对特殊地段的地层分析不够准确和细致，导致设计的防水工序工艺不到位。再者就是施工规范的不完善， 对施工防水的工作内容和验收细节要求不够全面，有些概念比较含糊，导致在施工过程中对防水的质量要求理解各有差异，也不能更高质量的进行防水施工。还有就是施工过程中的现场管理混乱，工人操作不规范、材料不合格等造成。
2.2控制措施
当管片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成一道宽度为115mm～140mm左右的环形空隙。采用水泥砂浆作为同步注浆材料，尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层，防止地面变形过大，同时也是管片外防水和结构加强层。
管片采用高抗渗高强度C50等级的混凝土，抗渗等级为S10/S12。管片生产注意混凝土的密实度、抗裂性能和制作精度。为了防止管片的接缝部位漏水 ， 满足防水构造要求 ，在管片的环缝、纵缝面设有一道弹性密封垫槽及嵌缝槽。采用三元乙丙弹性橡胶与遇水膨胀橡胶复合型弹性密封垫，在千斤顶推力和螺栓拧紧力的作用下，使得管片间的弹性密封垫的缝隙被压缩，起到防水的作用。
盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素，如发现同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构机通过后土体的后期沉降，减轻隧道的防水压力，提高防止水效果。二次注浆使用专用的泥浆泵，注浆前凿穿管片吊装孔外侧的保护层，安装专用注浆接头。二次注浆采用水泥浆一水玻璃双浆液，注浆压力一般为0.2MPa～0.4MPa。
3、结语
本文针对盾构法施工会出现的基本问题作了简单研究，在具体的工程施工过程中，还需结合工程特点，选择合理措施与方法，对具体问题具体预防与控制，使工程顺利进行。盾构技术作为一种隧道施工技术，有它独特的特点，在城市地铁、公路隧道、跨海隧道的建设以及城市市政管道的改造中、有很大的优势。 这些优势决定了盾构这一先进的施工方法不断的发展与进步，值得我们一直学习。
【关键词】盾构法施工地表沉降隧道漏水 防治措施
在现代城市建设中，地下空间的开发利用已成为一个重要的组成部分。而盾构法隧道，由于其先进的施工工艺和不断完善的施工技术，使得其在城市地下空间的开发中取得了巨大的成功，并被越来越多地应用于城市地铁隧道工程建设中。盾构法具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，在我国的各大主要城市，如上海、北京、深圳、广州和南京等地，已建和在建的地铁隧道大都采用盾构法施工。
盾构法施工不可避免的会引起地层的扰动，使地层发生变形，特别是软弱地层，当埋深较浅的变形会波及地表并使地表沉降。当地层变形超过一定范围时，会严重影响周围临近建筑物和地下管线，引起一系列的环境岩土工程问题。如周围建筑物开裂、倒坍、地表沉降，隧道内漏水，工作面漏砂等。因此，合理的设计和施工对减少和控制地表沉降等有着重要的意义。
1地表沉降原因及防治措施
1.1原因分析
造成地表沉降的主要原因是施工过程中产生的地层损失引起的，地层损失包括建筑空隙及超挖或其它土层流失，具体为：1）开挖面土体的移动。盾构掘进时，如果出土速度过快而推进速度跟不上，开挖面土体则可能出现松动和坍塌，导致地表沉降或隆起；盾构机的后退也可能使开挖面塌落和松动引起地层损失而产生地表沉降。2）采用降水疏干措施时，土体有效应力增加，再次引起土体的固结变形。3）土体挤入盾尾空隙。主要原因是注浆不当，使盾尾后部隧道周围土体向盾尾坍塌产生地层损失引起地层沉降。4）盾构推进方向的改变、盾尾纠偏、仰头推进、曲线推进都会使实际开挖面形状大于设计开挖面而引起地层损失。5）壳体移动与地层间摩擦和剪切作用引起地层损失。6）土体受施工扰动后固结作用而产生地层损失。7）在水土压力作用下，隧道衬砌变形引起地层损失。
盾构法施工引起的地面沉降按时间先后可以分为5个阶段：1）先期沉降，土体因地下水位下降而导致土体固结沉降，发生在盾构刀盘到达切口前3～12m处。该阶段沉降较小，一般小于总沉降的5%。2）盾构到达时沉降，即由于开挖卸荷土体发生弹性或塑性变形而导致的沉降，发生在盾构刀盘到达切口前3m至切口后1m处。该阶段沉降占总沉降的0.0%～44.0%。3）盾构通过时沉降，即由于盾壳和土层间的摩擦剪切力导致土体向盾尾空隙后移而发生的弹塑性变形，发生在盾尾通过切口后1m至盾尾脱出处，占总沉降的0.0%～38.0%。4)盾尾空隙沉降，即由于尾部空隙增加且沉陷、底土扰动而发生的沉降，发生在盾尾至继续推进1m处，占总沉降20.0%～100.0%。5）长期延续沉降，即由于土体蠕变产生的塑性变形导致的沉降，发生在盾尾通过后约100h，占总沉降的4.0%～32.0%。
1.2控制措施
減小地表沉降的控制措施：根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算主动和被动土压力值和静水压力，根据计算结果结合初推阶段的施工参数设定土压力值。根据设定的正面土压力控制出土速度和掘进速度。根据不同土层和覆土深度，配合监测信息的分析及时调整土压力值的设定。同时要求推进坡度保持相对稳定， 控制一次偏量，减少对土体的扰动。再根据推进速度，出土量和地层变形信息、 数据反馈及时调整初始设定的土压力值和注浆量，进而达到对轴线和地层变形在最佳状态下的控制。当盾构机在曲线段掘进时，根据曲线的施工特点调整推力、 推进速度、出土量和注浆量，并根据地层变形的信息数据及时调整各种施工参数， 以期在尽量短的时间内将土压平衡值和注浆量调至曲线掘进的最佳状态。
2隧道漏水原因及防治措施
2.1原因分析
盾构法施工在隧道贯通后，出现的隧道管片渗漏水的问题是盾构施工过程中的处理难题，尤其是在南方沿海地区的地铁隧道施工中显现的更为突出。
盾构隧道漏水的客观因素是盾构隧道在施工过程中由于盾构机的掘进，对周围地下水线路及围岩的力学特性有所改变，出现裂缝和缝隙的扩展、相连，使地下水沿缝隙汇聚到盾构隧道附近，给隧道的防水工作留下了隐患。主观因素是在工程设计阶段，没有加强对隧道防水的设计要求，或者是对特殊地段的地层分析不够准确和细致，导致设计的防水工序工艺不到位。再者就是施工规范的不完善， 对施工防水的工作内容和验收细节要求不够全面，有些概念比较含糊，导致在施工过程中对防水的质量要求理解各有差异，也不能更高质量的进行防水施工。还有就是施工过程中的现场管理混乱，工人操作不规范、材料不合格等造成。
2.2控制措施
当管片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成一道宽度为115mm～140mm左右的环形空隙。采用水泥砂浆作为同步注浆材料，尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层，防止地面变形过大，同时也是管片外防水和结构加强层。
管片采用高抗渗高强度C50等级的混凝土，抗渗等级为S10/S12。管片生产注意混凝土的密实度、抗裂性能和制作精度。为了防止管片的接缝部位漏水 ， 满足防水构造要求 ，在管片的环缝、纵缝面设有一道弹性密封垫槽及嵌缝槽。采用三元乙丙弹性橡胶与遇水膨胀橡胶复合型弹性密封垫，在千斤顶推力和螺栓拧紧力的作用下，使得管片间的弹性密封垫的缝隙被压缩，起到防水的作用。
盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素，如发现同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构机通过后土体的后期沉降，减轻隧道的防水压力，提高防止水效果。二次注浆使用专用的泥浆泵，注浆前凿穿管片吊装孔外侧的保护层，安装专用注浆接头。二次注浆采用水泥浆一水玻璃双浆液，注浆压力一般为0.2MPa～0.4MPa。
3、结语
本文针对盾构法施工会出现的基本问题作了简单研究，在具体的工程施工过程中，还需结合工程特点，选择合理措施与方法，对具体问题具体预防与控制，使工程顺利进行。盾构技术作为一种隧道施工技术，有它独特的特点，在城市地铁、公路隧道、跨海隧道的建设以及城市市政管道的改造中、有很大的优势。 这些优势决定了盾构这一先进的施工方法不断的发展与进步，值得我们一直学习。