富水砂卵石地层盾构施工沉降控制技术

邵建国　汪丹丹

[摘 要] 兰州地铁1号线由于处于富水砂卵石底层盾构区间，且区间上方为交通主干道，两侧多为高层建筑，施工难度大。因此，采用各种预防措施对盾构施工期间的沉降控制进行探讨，以供参考。

[关 键 词] 富水砂卵石底层；盾构施工；沉降技术

[中图分类号] U455.43 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）23-0170-01

由于兰州地铁1号线富水砂卵石底层具有特殊性，给施工带来极大的难度。在采用盾构施工后，周围的土层受到影响，从而直接导致沉降，为周围的高层建筑等基础设施埋下隐患。随着施工的远去，沉降现象趋于稳定，但是在一段时间后，此处底层又会突然发生沉降现象，被称为滞后沉降，严重导致地面塌陷。因此，如何控制好兰州地铁1号线富水砂卵石底层盾构施工的沉降，提高此处的施工质量，是兰州地铁重点研究的项目。

一、施工概况

兰州地铁1号线是一条通向城市东西的主干道，均分布于主城区。在盘旋路站至五里铺站间为盾构区间，区间上方车流量大，两侧均为高层建筑，且隧道埋深约12.2～17.2m。地下管线众多，地下水丰富，当丰富的全断面红砂岩层遇到地下水后极易软化，致使施工难度大。另外，该地层有长约130m的全断面卵石底层，卵石颗粒主要以灰岩、花岗岩为主，颗粒较大且交错排列，采用砂砾石进行填充，在掘进的过程中对地面搅动过大，极易导致下沉，涌水、涌砂现象时有发生。

二、沉降原因分析

（一）即时沉降原因

即时沉降是指底层在短时间内向上释放而出现的地面沉降现象。兰州地铁1号线在施工和掘进的过程中，使得附近的土体发生扰动从而松散剥落；当掘进工程异常时，较大的超挖量会导致土体上方的底层损失较大，极易发生地面塌陷事故。此时的沉降被称为即时沉降，在一段时间后，沉降结束土体又迅速趋于稳定，形成的土体颗粒排布相当松散，颗粒之间存在空隙，但其土体的承受力卵石骨架较为连续，具有相对稳定性[1]。

（二）滞后沉降原因

滞后沉降往往伴随着暴雨或者大雨，具有隐蔽性和突发性的特点。在上述提到的即时沉降滞后，土体相对较稳定，但是在多次暴雨的冲刷下，地下水位突发上升，经过一段时间的浸泡，导致土体松散，并在地下水流的冲刷下被分解填充到下层的顆粒缝隙中，逐渐将下层的土层变得密实。而在上层，在地下水的作用下不断被搬运，颗粒空隙越来越大，有的甚至出现空洞，随着地下水位的上升，地面释放底层受到损失，造成地面再次沉降。

三、具体控制技术措施

（一）有效控制渣土

兰州地铁1号线富水砂卵石底层盾构施工过程中出现地面沉降的首要原因是渣土控制力度不够。解决渣土在土体中的含量首先是进行渣土改良。改良后的渣土必须满足盾构机在掘进过程中的具体要求，调整渣土流态，其出渣量与盾构机的运作速度相匹配。同时，通过对盾构机的有效控制，时刻调整掘进过程中的姿态，避免出现偏差，防止超挖，控制好渣土方量和称重的比重，对于松散的地层或者是易沉降段可以通过加大同步注浆的方法进行弥补。与此同时，需对整个掘进推进的过程实行24小时监测，根据周边地面等情况及时对底层动态进行相适应的分析，并反馈各个阶段的施工情况。

（二）注浆加固

在盾构机掘进的过程中，因此段底层的特殊性导致出渣出现超排，土体上方出现空洞或者松动。因此，可以及时采用注浆的方式，严格控制注浆量，进行压力控制。根据实际注入的浆液量判断土层的松散情况，评估底层的损失量，并采用二次注浆的方式对其加以判断，折算出损失情况。

（三）地表注浆

通过上述的及时注浆或者二次注浆之后，如果评估这两次注浆不能做到有效填充预防地面塌陷，可以采用地质钻机对地表打孔的方法，检查地表以下是否存在空腔。如果有空腔存在，可以注入C15细石混凝土填充空腔。填充部位需距离地表3m，等到混凝土强度达到80%以后，可进行夯实修复地面。

（四）地面检测控制

根据兰州地铁1号线之前地面沉降的观测资料，给施工带来极大的难度，涌砂、涌水情况时有发生[2]。因此，可以通过制作详细的沉降速率图，根据实际沉降情况对该地层的损失情况进行判断。如果沉降速度超快并持续时间长，则地层损失较大。反之，地层损失程度较小。根据以往的结果分析可以发现，对即将可能发生滞后沉降的底层，可采用顶管注浆的方式进行处理。主要是在即时沉降发生之后或者正在发生时对整个地层的搅动影响，采用颗粒进行填充，弥补地层的损失，从根本上根除滞后沉降可能发生的条件。采用顶管注浆的处理方法，在隧道内洞顶进行选点，在大直径的注浆管后压住浆液，在洞内对掘进的过渡段实行深层注浆，从而达到巩固路基的目的。

四、结语

通过在兰州地铁1号线的施工实践经验可得出，兰州地铁1号线富水砂卵石底层在盾构施工后极易发生沉降现象。因此，必须高度重视施工中的技术安全，要在确保地面安全的前提下，针对即时沉降和滞后沉降进行有效防治，从而为国内的相似工程提供参考，体现其研究价值。

参考文献：

[1]周显刚.富水砂卵石地层盾构机小曲线半径掘进控制技术[J].城市建设理论研究：电子版，2016（4）：169-171.

[2]刘品德.富水砂卵石地层地铁盾构施工若干问题及对策[J].工程技术：文摘版，2016（11）：67.