摘 要：随着经济的发展，我国城市化水平不断提高，城市交通拥堵是人们面临的一个难题，而修建地铁是缓解交通压力的有效途径，因此我国加大对地铁的修建力度。盾构法是修建地铁时常用的方法，因为在修建过程中会穿过闹市区或者建筑物等，这种方法属于暗挖施工法，但是仍然会扰动周围土体，如果施工不当，会引发一系列事故，比如地面下沉、隧道破坏以及邻近建筑物倒塌等。

关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降

我国城市化进程不断加快，交通压力日益突显，城市轨道交通的建设可显著缓解交通压力。城市轨道交通的修建存在一定难度，它通常穿过城市中心地带，建筑物分布较多，再加上地下管线错综复杂，无形中加大施工的难度。盾构法对地层的适应性较强且影响小，是城市地铁修建过程中常用的方法。但是在具体施工过程中，不仅要考虑盾构隧道自身的安全，还要考虑到其在推进过程中对周围事物影响。盾构法施工不可避免的会对地层造成影响，当引起地层严重变形时，会危及邻近建筑物。在使用盾构法施工过程中，要及时采取措施，将对周围建筑物的影响降低到最小。

1 盾构施工法简介

盾构施工法是修建地铁隧道常用的技术，它是原理是使用盾构机在地下进行挖掘，在防止开挖面坍塌的同时进行开挖和衬砌作业，最终构筑成隧道。盾构施工法有三大要素组成，稳定开挖面、衬砌以及盾构机挖掘。

盾构可以按不同的方式进行分类，按照形状可以分为圆形、马蹄形以及矩形等。圆形盾构机的应用较为广泛，因为它对地层中土压力和水压力的抵抗作用大，再加上衬砌拼装较为简单，构件易于更换，因而使用广泛。按照开挖方式，可以分为手工、半机械和机械挖掘式。按照盾构前部构造可以分为敞胸和闭胸式。

盾构施工法是利用盾构机在地面以下挖掘隧道的施工方法，盾构是一种活动钢筒结构，它可以支撑地面压力，同时也可以在地层中掘进。钢筒的前端配有开挖和支撑土体的设备，中段安装千斤顶，尾端的设备主要用于拼装预制，也可以现浇隧道衬砌环。盾构掘进一环的距离便拼装一环衬砌，并将砂浆压注到环外的空隙中，防止隧道和地面下沉。衬砌环承担盾构机掘进过程中的反力，修建地铁前，需要先修建一个竖井，将盾构安装在竖井处，方便将开挖出来的土体由竖井送到地面。

2 地铁隧道盾构法施工技术对邻近建筑物的影响

地铁隧道通常经过人流密集、建筑物密集的市中心，在修建隧道时要保证周围的建筑物能够正常使用，不能出现过度的侧移或者沉降。与此同时，路面的交通要正常同行。盾构法的在施工过程中有很多优势，比如施工安全快速、防渗漏水性良好，再加上对周围环境的影响小，因此在地铁修建中得到广泛应用。地铁隧道在开挖过程中，不可避免的会影响到周围的建筑物，引起建筑物的沉降，这和开挖的方法和过程有关，同时与建筑物的结构以及基础也存在联系。

2.1 建筑物结构内力分析。建筑物的受力部分主要是梁和柱，对建筑物的内力进行分析，主要是监测面向隧道开挖侧的顶层与第一层梁的弯矩、轴力以及剪力，开挖侧多对应的柱子轴力变化。通过对隧道周围建筑物结构内力的分析，可以得出以下结论：

当建筑物与隧道纵向平行时，在开挖推进过程中，楼板梁的弯矩和剪力以及柱子的轴力随之减小，表现为卸载。

在开挖推进过程中，背向开挖侧楼板梁的弯矩、剪力以及柱子轴力增加，表现为加载。

地层梁柱的内力增幅或者减幅较顶层大，变化更为剧烈，顶层梁柱的内力在开挖过程中受到的影响较小。

2.2 隧道掘进方向上的地表沉降分析。隧道在开挖过程中，地表沉降呈现动态变化，通过监测可知：

隧道掘进过程中，隧道中心位置沉降值最大，变化迅速。隧道的开挖面离建筑物有一定距离时，建筑物的基础底部已经发生沉降现象。开挖面离建筑物越近，沉降的幅度越大，建筑物基础底部的沉降差异随之加大，但最大沉降仍在隧道中心处的位置。通常情况下，隧道中心两侧的沉降不对称，这和建筑物的刚度以及自身的重量有直接关系。

地表沉降是影响建筑物稳定性的重要因素，因为它对建筑物的基础造成很大的破坏。盾构施工造成的沉降类型有初始沉降、团结沉降以及盾构通过时沉降和盾尾沉降。地表沉降的成因是盾构施工降低地下水位，导致有效应力增加而孔隙水压力变小，再加上盾构推力的作用似的反力增加而造成。施工扰动、注浆不足或者有残余都会造成地表沉降。地面沉降过大会造成建筑物的严重破坏，甚至出现倒塌引发事故。

3 地铁隧道盾构法施工技术对邻近建筑物的应对措施

3.1 盾构施工控制。主要是优化施工的参数，从源头采取措施控制掘进过程中对土层的扰动，最大限度降低对建筑物的影响。对地铁隧道沿线邻近建筑物的保护，应主动采取措施，防患于未然。施工前，优化施工参数，通过对地面以及建筑物的预测，制定合理的施工参数；施工过程中，可以借助信息化技术，控制地层变形，将对建筑物的影响降到最小。

开挖面的土压力：应根据覆土厚度设定施工参数，保持开挖面土压力的平衡，在一定程度上减少土体的坍塌、变形。

盾构推进的速度：根据地质条件选择不同的速度，以使土体受到切削为佳，不能造成土体挤压。在掘进过程中重视对速度的调整，降低前仓压力的波动。

壁后注浆：在注浆过程中要设置的参数有注浆的材料、时间、压力以及注浆量。注浆材料的稠度值为10.5～11.0，选用性能优良的材料。从理论上看，注浆压力只需使入口的压力大于该处水土压力之和，但实际注浆量通常大于预计量，因此要重视注浆量的计算。

3.2 加固地层。

隔断法：盾构掘进前，在施工面与建筑物间设置隔断墙，减少土体的沉降与位移，避免施工对建筑物造成严重破坏。隔断墙由钢板柱、树根桩或者对地层注浆加固等组成，主要用于承受土压力和沉降的阻力，防止建筑物发生变形。

注浆加固地基：对建筑物的地基注入固结材料，使空隙得到加固，防止施工过程中出现土体松散坍塌，避免地基变形以及出现沉降，防止建筑物出现大幅度的破坏。

基础托换法：这种方法费用较高，并且对施工的技术要求很高。主要是事先在隧道两侧设置新桩基和承载梁，用以替代原有的，这种方法可以防止建筑物大幅度变形，效果较好。

3.3 加固建筑物本身。对建筑物本身进行加固，主要通过提高建筑物的结构刚度完成，具体方法如下：

增大截面法：对建筑物的土梁、板或者柱子进行混凝土外包，起到加固的作用，加固砖墙可以增设砖扶壁柱。这种方法可以增大建筑物构建的刚度，提高其承载能力，防止建筑物构件的变形。

外包钢法：用高强度的钢或者钢板包裹在建筑物构件或构件周围，提高建筑物构件的性能。这种方法是在不增加构件截面的基础上提高构件的承载力，适用于混凝土结构的建筑物，增强构件结构的刚度，最终起到加固建筑物本身的效果。

参考文献

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