合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的深度剖析與應(yīng)對策略一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的加速，城市人口不斷增長，交通擁堵問題日益嚴(yán)重。發(fā)展城市軌道交通成為緩解交通壓力、優(yōu)化城市交通結(jié)構(gòu)的重要舉措。合肥作為安徽省的省會城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人口規(guī)模不斷擴(kuò)大，對城市軌道交通的需求也愈發(fā)迫切。合肥軌道交通1號線的建設(shè)，正是在這樣的背景下展開的。合肥軌道交通1號線是合肥軌道交通第一條開通的地鐵線路，于2012年開工建設(shè)，2016年12月26日正式運(yùn)營一、二期工程（合肥火車站至九聯(lián)圩站），2023年7月1日開通運(yùn)營三期工程（張洼站至合肥火車站），線路全長29.06公里，全部為地下線，設(shè)26座車站，它的開通標(biāo)志著合肥正式進(jìn)入“地鐵時代”。1號線貫穿合肥市區(qū)南北，大幅縮短了濱湖新區(qū)至老城區(qū)的出行時間，對促進(jìn)城市空間拓展、加強(qiáng)區(qū)域聯(lián)系、提升城市綜合競爭力具有重要意義。在地鐵建設(shè)過程中，盾構(gòu)法因其具有施工速度快、對地面建筑影響較小、與路面交通相互干擾小等優(yōu)點(diǎn)，成為軟土地區(qū)修建地鐵隧道的主要手段。然而，盾構(gòu)施工不可避免地會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的擾動，改變土體的應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致地層變形，進(jìn)而引發(fā)一系列環(huán)境效應(yīng)問題。如地表沉降可能導(dǎo)致地下管線破裂、建筑物開裂甚至倒塌，直接威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全；施工噪音會影響周邊居民的正常生活和工作；渣土處理不當(dāng)會造成環(huán)境污染等。這些問題不僅會影響工程的順利進(jìn)行，還可能對城市的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，深入研究合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對盾構(gòu)施工過程中周邊環(huán)境變化的監(jiān)測與分析，能夠揭示盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的規(guī)律，為制定科學(xué)合理的環(huán)境保護(hù)措施提供依據(jù)，從而有效減少施工對周邊環(huán)境的不利影響，保障工程的順利進(jìn)行和周邊居民的生活質(zhì)量，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀盾構(gòu)施工技術(shù)在國外起步較早，經(jīng)過多年的發(fā)展，取得了豐碩的研究成果。早在19世紀(jì)，盾構(gòu)法就被應(yīng)用于隧道建設(shè)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，盾構(gòu)機(jī)的性能和施工工藝得到了極大的提升。國外學(xué)者對盾構(gòu)施工引起的地表沉降問題進(jìn)行了深入研究，提出了多種理論和方法。例如，Peck在1969年提出了基于經(jīng)驗(yàn)的地表沉降預(yù)測公式，該公式考慮了隧道埋深、地層損失率等因素，在工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。此后，許多學(xué)者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和完善，如O'Reilly和New針對不同的地層條件對Peck公式進(jìn)行了修正，使其更加符合實(shí)際情況。在盾構(gòu)施工對地下管線影響方面，國外學(xué)者通過現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)值模擬和理論分析等手段，研究了盾構(gòu)施工過程中地下管線的變形規(guī)律和力學(xué)響應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)施工對地下管線的影響主要取決于管線的材質(zhì)、管徑、埋深以及與隧道的相對位置等因素。通過合理的施工參數(shù)控制和管線保護(hù)措施，可以有效減少盾構(gòu)施工對地下管線的損害。對于盾構(gòu)施工對鄰近建筑物的影響，國外學(xué)者開展了大量的研究工作。他們通過建立建筑物-土體-盾構(gòu)相互作用的力學(xué)模型，分析了盾構(gòu)施工引起的土體變形對建筑物基礎(chǔ)的影響，提出了相應(yīng)的建筑物保護(hù)措施。例如，采用地基加固、基礎(chǔ)托換等方法，提高建筑物的承載能力和抗變形能力，以減小盾構(gòu)施工對建筑物的影響。國內(nèi)對盾構(gòu)施工技術(shù)的研究起步相對較晚，但近年來隨著城市軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，相關(guān)研究也取得了顯著進(jìn)展。國內(nèi)學(xué)者在借鑒國外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的工程實(shí)際，開展了一系列針對盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的研究工作。在地表沉降研究方面，國內(nèi)學(xué)者通過大量的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，對盾構(gòu)施工引起的地表沉降規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)和分析。研究發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)施工引起的地表沉降可分為多個階段，包括盾構(gòu)到達(dá)前的隆起階段、盾構(gòu)到達(dá)時的沉降階段、盾構(gòu)通過時的沉降階段、盾尾建筑空隙引起的沉降階段以及盾構(gòu)后期的地表固結(jié)沉降階段。同時，國內(nèi)學(xué)者還利用數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLAC等，對盾構(gòu)施工過程進(jìn)行了模擬分析，深入研究了盾構(gòu)施工參數(shù)、地層條件等因素對地表沉降的影響機(jī)制。在盾構(gòu)施工對地下管線影響研究方面，國內(nèi)學(xué)者針對不同類型的地下管線，開展了大量的現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬研究。通過研究，明確了盾構(gòu)施工過程中地下管線的變形特征和破壞模式，提出了基于管線變形控制的盾構(gòu)施工參數(shù)優(yōu)化方法和管線保護(hù)技術(shù)。例如，采用跟蹤注漿、隔離樁等措施，減小盾構(gòu)施工對地下管線的影響。對于盾構(gòu)施工對鄰近建筑物的影響，國內(nèi)學(xué)者從建筑物的結(jié)構(gòu)特性、基礎(chǔ)形式以及土體-建筑物相互作用等方面入手，開展了系統(tǒng)的研究工作。通過建立考慮建筑物結(jié)構(gòu)非線性的數(shù)值模型，分析了盾構(gòu)施工引起的土體變形對建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響，提出了相應(yīng)的建筑物保護(hù)措施和施工控制方法。盡管國內(nèi)外在盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響方面取得了豐富的研究成果，但仍存在一些不足之處。一方面，現(xiàn)有的研究大多針對單一的環(huán)境因素，如地表沉降、地下管線變形或建筑物影響等，缺乏對盾構(gòu)施工引起的多環(huán)境因素相互作用的綜合研究。然而，在實(shí)際工程中，盾構(gòu)施工往往會同時對地表、地下管線和建筑物等周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，這些因素之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響，因此需要開展綜合研究，以全面評估盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響。另一方面，目前的研究方法主要包括經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值模擬法和現(xiàn)場監(jiān)測法等，每種方法都有其局限性。經(jīng)驗(yàn)公式法雖然簡單易用，但往往是基于特定的工程條件得出的，通用性較差；數(shù)值模擬法能夠考慮復(fù)雜的地質(zhì)條件和施工過程，但模型的準(zhǔn)確性依賴于參數(shù)的選取和邊界條件的設(shè)定；現(xiàn)場監(jiān)測法能夠直接獲取實(shí)際工程中的數(shù)據(jù)，但監(jiān)測范圍和監(jiān)測時間有限，且受到各種因素的干擾。因此，需要進(jìn)一步完善研究方法，將多種方法有機(jī)結(jié)合，提高研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，盾構(gòu)施工面臨的工程環(huán)境越來越復(fù)雜，如穿越復(fù)雜地層、鄰近既有重要建筑物和地下管線等。針對這些復(fù)雜工程條件下盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的研究還相對較少，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。本文將以合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工為背景，綜合考慮地表沉降、地下管線變形、建筑物影響等多方面因素，運(yùn)用現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，深入研究盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響規(guī)律和作用機(jī)制，旨在為盾構(gòu)施工過程中的環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，彌補(bǔ)現(xiàn)有研究在綜合分析和復(fù)雜工程條件下研究的不足。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本文主要圍繞合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工展開，深入剖析其對周邊環(huán)境的影響，具體內(nèi)容如下：盾構(gòu)施工對周邊建筑物的影響：針對盾構(gòu)施工過程中周邊建筑物的變形、內(nèi)力變化等情況展開研究，分析建筑物基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)類型以及與隧道的相對位置關(guān)系對其受影響程度的作用。通過現(xiàn)場監(jiān)測獲取建筑物的實(shí)際變形數(shù)據(jù)，利用數(shù)值模擬軟件建立建筑物-土體-盾構(gòu)相互作用模型，模擬不同施工條件下建筑物的響應(yīng)，從而明確盾構(gòu)施工對周邊建筑物的影響規(guī)律，為制定針對性的建筑物保護(hù)措施提供依據(jù)。盾構(gòu)施工對地下管線的影響：研究盾構(gòu)施工時地下管線的位移、應(yīng)力變化情況，分析地下管線的材質(zhì)、管徑、埋深以及與隧道的相對位置等因素對其受影響程度的影響。采用現(xiàn)場監(jiān)測手段實(shí)時掌握地下管線的變形數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)值模擬方法對不同工況下地下管線的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行模擬分析，總結(jié)盾構(gòu)施工對地下管線的影響規(guī)律，提出基于管線變形控制的盾構(gòu)施工參數(shù)優(yōu)化方法和有效的管線保護(hù)技術(shù)。盾構(gòu)施工對地表沉降的影響：全面分析盾構(gòu)施工引起地表沉降的各個階段，包括盾構(gòu)到達(dá)前、到達(dá)時、通過時、盾尾建筑空隙階段以及后期地表固結(jié)沉降階段，研究各階段沉降的影響因素和變化規(guī)律。通過現(xiàn)場監(jiān)測獲取大量地表沉降數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件對盾構(gòu)施工過程進(jìn)行模擬，分析盾構(gòu)施工參數(shù)、地層條件等因素對地表沉降的影響機(jī)制，建立地表沉降預(yù)測模型，為施工過程中的地表沉降控制提供科學(xué)依據(jù)。盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的綜合評價：綜合考慮盾構(gòu)施工對周邊建筑物、地下管線和地表沉降的影響，建立綜合評價指標(biāo)體系，采用層次分析法、模糊綜合評價法等方法對盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響進(jìn)行量化評價，確定影響的程度和范圍，為制定全面的環(huán)境保護(hù)措施和施工決策提供參考。盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的防治措施：根據(jù)研究結(jié)果，從施工工藝優(yōu)化、施工參數(shù)控制、地層加固、管線保護(hù)、建筑物保護(hù)等方面提出針對性的防治措施，減少盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的不利影響，確保工程的安全順利進(jìn)行和周邊環(huán)境的穩(wěn)定。同時，對防治措施的效果進(jìn)行評估和驗(yàn)證，不斷完善防治措施體系。1.3.2研究方法本文綜合運(yùn)用多種研究方法，以確保研究的全面性、科學(xué)性和可靠性：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、工程案例等，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，總結(jié)前人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。通過對文獻(xiàn)的分析，梳理出盾構(gòu)施工對周邊建筑物、地下管線和地表沉降等方面影響的研究思路和方法，明確現(xiàn)有研究的不足之處，從而確定本文的研究重點(diǎn)和方向。案例分析法：以合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工為具體案例，詳細(xì)收集工程地質(zhì)資料、施工參數(shù)、周邊環(huán)境信息等，對盾構(gòu)施工過程中周邊環(huán)境的實(shí)際變化情況進(jìn)行深入分析。通過對實(shí)際案例的研究，獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)，真實(shí)反映盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響，驗(yàn)證理論分析和數(shù)值模擬的結(jié)果，為提出針對性的防治措施提供實(shí)踐依據(jù)。同時，對案例中的成功經(jīng)驗(yàn)和不足之處進(jìn)行總結(jié)，為類似工程提供參考。數(shù)值模擬法：運(yùn)用專業(yè)的數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLAC等，建立盾構(gòu)施工過程的數(shù)值模型，模擬盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)、管片拼裝、壁后注漿等施工步驟，分析土體的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、地表沉降以及周邊建筑物和地下管線的變形情況。通過數(shù)值模擬，可以直觀地展示盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響過程和結(jié)果，深入研究不同施工參數(shù)和地層條件對周邊環(huán)境的影響規(guī)律，為施工方案的優(yōu)化和環(huán)境保護(hù)措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)值模擬還可以對不同工況進(jìn)行預(yù)測分析，提前評估施工風(fēng)險(xiǎn)，為工程決策提供支持?，F(xiàn)場監(jiān)測法：在合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工過程中，對周邊建筑物、地下管線和地表沉降進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，獲取實(shí)際的變形數(shù)據(jù)。通過現(xiàn)場監(jiān)測，可以及時掌握盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響情況，驗(yàn)證數(shù)值模擬和理論分析的結(jié)果，為調(diào)整施工參數(shù)和采取相應(yīng)的防治措施提供依據(jù)。同時，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)也可以為后續(xù)的研究提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持，有助于進(jìn)一步完善盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的理論和方法。二、盾構(gòu)施工原理與合肥1號線工程概況2.1盾構(gòu)施工原理及技術(shù)特點(diǎn)盾構(gòu)施工是一種在地下進(jìn)行隧道挖掘的先進(jìn)技術(shù)，其工作原理基于盾構(gòu)機(jī)的高效運(yùn)作。盾構(gòu)機(jī)作為核心設(shè)備，集開挖、支護(hù)、排土、襯砌等多種功能于一體，能夠在復(fù)雜的地質(zhì)條件下安全、高效地完成隧道掘進(jìn)任務(wù)。盾構(gòu)機(jī)主要由刀盤、盾體、推進(jìn)系統(tǒng)、排土系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)等部分組成。刀盤位于盾構(gòu)機(jī)的前端，是直接切削土體的部件。刀盤上安裝有各種刀具，如切刀、刮刀、滾刀等，根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇合適的刀具配置。在掘進(jìn)過程中，刀盤通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切削力，將前方的土體切削下來。刀盤的開口率和刀具的布置方式會影響切削效率和土體的進(jìn)入方式。盾體是盾構(gòu)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，起到保護(hù)內(nèi)部設(shè)備和人員安全的作用。盾體一般由前盾、中盾和盾尾組成，前盾用于支撐刀盤和連接螺旋輸送機(jī)，中盾布置有推進(jìn)油缸和鉸接油缸，盾尾則用于安裝管片和進(jìn)行壁后注漿。盾體的外殼能夠承受來自周圍土體的壓力，防止土體坍塌和地下水涌入。推進(jìn)系統(tǒng)為盾構(gòu)機(jī)提供前進(jìn)的動力，主要由推進(jìn)油缸組成。推進(jìn)油缸的一端頂在已拼裝好的管片上，另一端作用于盾體，通過油缸的伸縮推動盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)。推進(jìn)系統(tǒng)可以根據(jù)需要調(diào)整推進(jìn)速度和推力，以適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和施工要求。排土系統(tǒng)負(fù)責(zé)將切削下來的土體排出盾構(gòu)機(jī)，常用的排土方式有螺旋輸送機(jī)排土和泥漿泵排土。螺旋輸送機(jī)通過旋轉(zhuǎn)將土倉內(nèi)的土體輸送到皮帶輸送機(jī)上，再由皮帶輸送機(jī)將土體運(yùn)至地面；泥漿泵排土則是將切削下來的土體與泥漿混合，通過泥漿泵將混合液輸送到地面進(jìn)行分離處理。管片拼裝系統(tǒng)用于將預(yù)制好的管片拼裝成隧道襯砌，形成隧道的永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。管片通常由鋼筋混凝土制成，具有一定的強(qiáng)度和防水性能。管片拼裝系統(tǒng)通過機(jī)械手臂將管片從管片運(yùn)輸車上抓取，并準(zhǔn)確地拼裝到盾尾的位置。在拼裝過程中，需要保證管片的連接緊密，防止出現(xiàn)漏水和錯臺等問題。注漿系統(tǒng)用于填充管片與土體之間的空隙，防止地層沉降和保證隧道的穩(wěn)定性。注漿材料一般采用水泥漿、水泥砂漿或化學(xué)漿液等，通過盾尾的注漿孔將漿液注入空隙中。注漿壓力和注漿量需要根據(jù)地層條件和施工要求進(jìn)行合理控制，以確保注漿效果。盾構(gòu)施工的流程一般包括盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)、掘進(jìn)、管片拼裝、壁后注漿、盾構(gòu)機(jī)的接收等環(huán)節(jié)。在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)前，需要對始發(fā)井進(jìn)行加固處理，確保盾構(gòu)機(jī)能夠安全地從始發(fā)井進(jìn)入地層。同時，還需要對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行調(diào)試和檢查，確保其各項(xiàng)功能正常。始發(fā)時，盾構(gòu)機(jī)通過推進(jìn)系統(tǒng)將刀盤切入土體，開始掘進(jìn)。在掘進(jìn)過程中，刀盤不斷切削土體，排土系統(tǒng)將切削下來的土體排出，推進(jìn)系統(tǒng)推動盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)。隨著盾構(gòu)機(jī)的前進(jìn)，管片拼裝系統(tǒng)將管片逐環(huán)拼裝成隧道襯砌，注漿系統(tǒng)及時對管片與土體之間的空隙進(jìn)行注漿填充。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收井時，需要對接收井進(jìn)行加固和準(zhǔn)備工作，確保盾構(gòu)機(jī)能夠順利地進(jìn)入接收井。盾構(gòu)機(jī)接收后，需要對隧道進(jìn)行驗(yàn)收和清理，完成盾構(gòu)施工的全部過程。盾構(gòu)施工在城市軌道交通建設(shè)中具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢。盾構(gòu)施工的機(jī)械化程度高，施工過程自動化控制，大大提高了施工效率，減少了人工勞動強(qiáng)度。相比傳統(tǒng)的礦山法等施工方法，盾構(gòu)施工能夠在較短的時間內(nèi)完成隧道掘進(jìn)任務(wù)，加快了工程進(jìn)度。盾構(gòu)施工在地下進(jìn)行，對地面交通和周邊環(huán)境的影響較小。施工過程中無需大面積開挖地面，減少了對城市道路、建筑物和地下管線的破壞，降低了施工噪音和粉塵污染，有利于城市的正常運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)。盾構(gòu)施工通過精確的測量和導(dǎo)向系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確控制隧道的軸線和坡度，保證隧道的施工精度。管片拼裝成的隧道襯砌具有較高的強(qiáng)度和防水性能，能夠有效防止地下水滲漏和地層沉降，提高了隧道的穩(wěn)定性和耐久性。盾構(gòu)施工可以適應(yīng)多種復(fù)雜的地質(zhì)條件，如軟土地層、砂卵石地層、巖石地層等。通過選擇合適的盾構(gòu)機(jī)類型和施工參數(shù)，能夠在不同的地質(zhì)條件下安全、高效地進(jìn)行隧道掘進(jìn)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。然而，盾構(gòu)施工也存在一些潛在問題。盾構(gòu)機(jī)的設(shè)備成本較高，包括盾構(gòu)機(jī)的購置、運(yùn)輸、安裝和調(diào)試等費(fèi)用，以及施工過程中的維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用。對于一些小型工程或地質(zhì)條件簡單的項(xiàng)目，采用盾構(gòu)施工可能會增加工程成本。盾構(gòu)施工對地質(zhì)條件的依賴性較強(qiáng)，如果地質(zhì)條件與預(yù)期不符，如遇到復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造、地下障礙物等，可能會導(dǎo)致施工困難，甚至出現(xiàn)工程事故。例如，在遇到孤石、溶洞等特殊地質(zhì)情況時，需要采取額外的處理措施，增加了施工難度和成本。盾構(gòu)施工過程中會產(chǎn)生大量的渣土，渣土的處理和運(yùn)輸是一個重要問題。如果渣土處理不當(dāng)，可能會造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。同時，渣土運(yùn)輸也會對城市交通產(chǎn)生一定的壓力。在盾構(gòu)施工過程中，由于土體的擾動和應(yīng)力釋放，不可避免地會引起地層變形，導(dǎo)致地表沉降和周邊建筑物、地下管線的變形。如果變形過大，可能會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響，需要采取相應(yīng)的控制措施。2.2合肥軌道交通1號線工程簡介合肥軌道交通1號線作為合肥市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的骨干線路，在城市交通體系中扮演著舉足輕重的角色。線路北起張洼站，南至九聯(lián)圩站，呈南北走向，串聯(lián)起瑤海區(qū)、廬陽區(qū)、包河區(qū)和濱湖新區(qū)等多個重要區(qū)域，貫穿合肥市區(qū)南北，是城市發(fā)展的重要交通紐帶。全線全長29.06公里，全部為地下線，共設(shè)26座車站。這些車站分布均勻，涵蓋了城市的主要商業(yè)中心、居民區(qū)、交通樞紐以及行政辦公區(qū)域等。其中，合肥火車站作為重要的交通樞紐，實(shí)現(xiàn)了地鐵與鐵路、長途客運(yùn)等多種交通方式的無縫對接，方便了乘客的出行和換乘；大東門站位于城市核心商圈，周邊商業(yè)氛圍濃厚，與2號線實(shí)現(xiàn)換乘，進(jìn)一步加強(qiáng)了城市不同區(qū)域之間的聯(lián)系；合肥南站是安徽省重要的高鐵樞紐，1號線在此與4號線、5號線換乘，極大地提高了交通樞紐的換乘效率，促進(jìn)了區(qū)域間的人流、物流和信息流的快速流通。1號線的建設(shè)具有深遠(yuǎn)的意義。從城市發(fā)展角度來看，它推動了城市空間的拓展，加強(qiáng)了濱湖新區(qū)與老城區(qū)的聯(lián)系，促進(jìn)了區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。濱湖新區(qū)作為合肥城市發(fā)展的新引擎，擁有眾多的新興產(chǎn)業(yè)和高端住宅，但由于距離老城區(qū)較遠(yuǎn)，交通不便在一定程度上限制了其發(fā)展。1號線的開通，縮短了濱湖新區(qū)與老城區(qū)之間的時空距離，使得居民的出行更加便捷，也為產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展提供了有力支撐。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度來看，1號線帶動了沿線的商業(yè)繁榮，促進(jìn)了房地產(chǎn)市場的發(fā)展，為城市經(jīng)濟(jì)增長注入了新動力。沿線的商業(yè)項(xiàng)目因地鐵的開通而吸引了更多的消費(fèi)者，商業(yè)租金和銷售額顯著增長；同時，地鐵沿線的房地產(chǎn)項(xiàng)目也備受青睞，房價穩(wěn)步上漲，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從居民生活角度來看，1號線提高了居民的出行效率，改善了居民的出行體驗(yàn)，減少了居民在通勤上的時間和成本，讓居民有更多的時間用于工作、學(xué)習(xí)和休閑娛樂。在1號線的建設(shè)過程中，盾構(gòu)施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多個區(qū)間。其中，瑤海公園站至合肥火車站區(qū)間是1號線三期工程的關(guān)鍵區(qū)間，也是施工難度較大的區(qū)間之一。該區(qū)間總長約709米，采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間最小曲線半徑362米，全線基本處于曲線上，最大坡度28‰。此區(qū)間地質(zhì)條件復(fù)雜，穿越了多種地層，包括粉質(zhì)黏土、粉土、砂質(zhì)粉土、細(xì)砂、中砂等，土體的物理力學(xué)性質(zhì)差異較大。同時，該區(qū)間還下穿合肥站站房及12股道群，為國內(nèi)首次在無預(yù)留條件下近距離正穿施工，風(fēng)險(xiǎn)高，技術(shù)難度大。盾構(gòu)施工在該區(qū)間面臨著諸多挑戰(zhàn)。一方面，由于曲線半徑較小，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中需要頻繁調(diào)整姿態(tài)，這對盾構(gòu)機(jī)的操作和控制提出了很高的要求。如果姿態(tài)調(diào)整不當(dāng)，容易導(dǎo)致隧道軸線偏差，影響隧道的施工質(zhì)量和后續(xù)的運(yùn)營安全。另一方面，下穿鐵路站房及股道群時，對地層變形的控制要求極高，稍有不慎就可能導(dǎo)致鐵路站房結(jié)構(gòu)損壞、鐵軌變形等嚴(yán)重后果，影響鐵路的正常運(yùn)營。為了確保施工安全和工程質(zhì)量，施工單位采取了一系列針對性的措施。在施工前，對地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)的勘察和分析，制定了合理的盾構(gòu)施工方案；同時，加強(qiáng)了與鐵路部門的溝通協(xié)調(diào)，多次組織專家論證會，對施工方案進(jìn)行優(yōu)化。在施工過程中，采用了先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)和監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時監(jiān)測盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)和地層變形情況，及時調(diào)整施工參數(shù)；并采用了“新增樁基+預(yù)應(yīng)力梁”的方法對下穿影響區(qū)域的合肥站原站房基礎(chǔ)進(jìn)行加固，有效控制了地層變形，確保了鐵路站房和股道群的安全。三、盾構(gòu)施工對周邊建筑物的影響3.1影響機(jī)制分析盾構(gòu)施工對周邊建筑物的影響是一個復(fù)雜的過程，涉及多個方面的因素，其中地層應(yīng)力變化和土體變形是關(guān)鍵因素，它們相互作用，共同導(dǎo)致了建筑物的沉降、傾斜和結(jié)構(gòu)損壞。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，猶如一個巨大的“地下開拓者”，對周圍土體產(chǎn)生顯著的擾動。刀盤切削土體時，會改變土體的初始應(yīng)力狀態(tài)，使土體原有的應(yīng)力平衡被打破。在盾構(gòu)機(jī)前方，土體受到刀盤的擠壓作用，應(yīng)力急劇增大。這種擠壓應(yīng)力就像一只無形的大手，將土體向前和向周圍推擠，導(dǎo)致前方土體產(chǎn)生隆起變形。如果建筑物距離盾構(gòu)施工區(qū)域較近，這種土體隆起可能會對建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生向上的頂托力，從而影響建筑物的穩(wěn)定性。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過后，盾尾留下的建筑空隙若不能及時有效地填充，會使周圍土體失去支撐。此時，土體應(yīng)力再次發(fā)生變化，原本被擠壓的土體開始向空隙處移動，以填補(bǔ)這個空間。這種土體的移動會導(dǎo)致周圍地層產(chǎn)生沉降，進(jìn)而使建筑物基礎(chǔ)承受不均勻的沉降荷載。建筑物基礎(chǔ)一旦出現(xiàn)不均勻沉降，就如同房屋的根基發(fā)生了傾斜，建筑物上部結(jié)構(gòu)會因此產(chǎn)生附加應(yīng)力。這種附加應(yīng)力可能會導(dǎo)致建筑物墻體開裂、樓板變形等結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅建筑物的安全。盾構(gòu)施工引起的土體變形是導(dǎo)致建筑物沉降和傾斜的直接原因。土體變形主要包括彈性變形和塑性變形。在盾構(gòu)施工初期，土體受到盾構(gòu)機(jī)的擠壓和擾動，首先產(chǎn)生彈性變形。這種變形在一定程度上是可逆的，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)的作用力消失后，土體有恢復(fù)原狀的趨勢。然而，隨著施工的持續(xù)進(jìn)行，土體受到的擾動不斷加劇，當(dāng)應(yīng)力超過土體的屈服強(qiáng)度時，土體就會發(fā)生塑性變形。塑性變形是不可逆的，它會導(dǎo)致土體顆粒重新排列，土體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起地層的永久性沉降。建筑物的沉降與土體變形密切相關(guān)。根據(jù)土力學(xué)原理，建筑物基礎(chǔ)下的土體變形會通過基礎(chǔ)傳遞給建筑物，使建筑物產(chǎn)生相應(yīng)的沉降。建筑物的沉降量取決于土體變形的大小和分布情況。如果土體變形在建筑物基礎(chǔ)下分布均勻，建筑物可能會發(fā)生整體沉降，對建筑物結(jié)構(gòu)的影響相對較?。坏绻馏w變形不均勻，建筑物就會發(fā)生傾斜，導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)受力不均，產(chǎn)生裂縫、傾斜甚至倒塌等嚴(yán)重后果。以合肥軌道交通1號線某區(qū)間盾構(gòu)施工為例，該區(qū)間周邊存在大量建筑物。在施工過程中，通過對周邊建筑物的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)接近建筑物時，建筑物基礎(chǔ)附近的土體應(yīng)力明顯增大，土體出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。隨著盾構(gòu)機(jī)的通過，土體應(yīng)力逐漸釋放，土體開始沉降。部分建筑物由于基礎(chǔ)形式和結(jié)構(gòu)類型的差異，對土體變形的敏感程度不同，出現(xiàn)了不同程度的沉降和傾斜。一些基礎(chǔ)較淺、結(jié)構(gòu)剛度較小的建筑物，沉降和傾斜現(xiàn)象較為明顯，墻體出現(xiàn)了裂縫；而基礎(chǔ)較深、結(jié)構(gòu)剛度較大的建筑物，受影響相對較小，但也出現(xiàn)了一定程度的沉降。從微觀角度來看，土體是由土顆粒、孔隙水和氣體組成的三相體系。盾構(gòu)施工過程中，土體顆粒之間的接觸關(guān)系和孔隙結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變。刀盤的切削和盾構(gòu)機(jī)的擠壓會使土顆粒之間的摩擦力和黏聚力發(fā)生變化，導(dǎo)致土體的力學(xué)性質(zhì)改變。同時，施工過程中土體的排水條件也會發(fā)生變化，孔隙水壓力的消散會影響土體的有效應(yīng)力，進(jìn)而影響土體的變形。在實(shí)際工程中，還需要考慮建筑物與隧道的相對位置關(guān)系對建筑物受影響程度的作用。如果建筑物位于隧道正上方，土體變形對建筑物的影響最為直接，建筑物沉降和傾斜的風(fēng)險(xiǎn)較大；如果建筑物位于隧道側(cè)方，土體變形對建筑物的影響相對較小，但也可能由于土體的側(cè)向位移導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)受到水平推力，從而影響建筑物的穩(wěn)定性。綜上所述，盾構(gòu)施工對周邊建筑物的影響機(jī)制是一個復(fù)雜的過程，涉及地層應(yīng)力變化、土體變形、建筑物基礎(chǔ)形式和結(jié)構(gòu)類型以及它們之間的相互作用。深入研究這些影響機(jī)制，對于準(zhǔn)確評估盾構(gòu)施工對周邊建筑物的影響，制定有效的保護(hù)措施具有重要意義。3.2合肥1號線實(shí)例分析以合肥軌道交通1號線三期工程盾構(gòu)下穿合肥火車站附近的香江國際佳元小區(qū)居民樓為例，該小區(qū)內(nèi)建筑物多為磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)是一種常見的建筑結(jié)構(gòu)類型，其豎向承重結(jié)構(gòu)通常由磚或砌塊墻體承擔(dān)，水平承重結(jié)構(gòu)則由鋼筋混凝土樓板、屋面板等組成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是造價相對較低，施工工藝簡單，但缺點(diǎn)是整體性和抗震性能較差，對地基不均勻沉降較為敏感。香江國際佳元小區(qū)居民樓距離盾構(gòu)區(qū)間較近，最近處水平距離僅約10米。從平面位置上看，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向與居民樓平行，且部分樓棟位于盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)。從豎向位置關(guān)系上，盾構(gòu)隧道頂部距離居民樓基礎(chǔ)底部的垂直距離約為15米。這種位置關(guān)系使得盾構(gòu)施工對居民樓的影響較為顯著，一旦施工引起地層變形，很容易傳遞到居民樓上，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)沉降、傾斜、開裂等問題。在盾構(gòu)施工過程中，為了實(shí)時掌握建筑物的變形情況，施工單位在居民樓上布置了多個監(jiān)測點(diǎn)，包括沉降監(jiān)測點(diǎn)和傾斜監(jiān)測點(diǎn)。沉降監(jiān)測點(diǎn)主要布置在建筑物的墻角、柱腳等位置，通過水準(zhǔn)儀定期測量監(jiān)測點(diǎn)的高程變化，從而得到建筑物的沉降數(shù)據(jù)；傾斜監(jiān)測點(diǎn)則布置在建筑物的外立面，采用全站儀或測斜儀測量建筑物的傾斜角度。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，隨著盾構(gòu)機(jī)逐漸靠近居民樓，建筑物的沉降量逐漸增大。在盾構(gòu)機(jī)距離居民樓約30米時，建筑物開始出現(xiàn)明顯沉降，最大沉降速率達(dá)到了每天0.5毫米。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)距離居民樓約10米時，沉降速率進(jìn)一步加快，最大沉降速率達(dá)到了每天1.2毫米。在盾構(gòu)機(jī)通過居民樓下方后的一段時間內(nèi)，沉降量仍在持續(xù)增加，但增長速率逐漸減緩。最終，建筑物的最大沉降量達(dá)到了35毫米。從建筑物的傾斜情況來看，在盾構(gòu)施工前，建筑物的傾斜度較小，基本處于正常范圍。隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，建筑物逐漸出現(xiàn)傾斜，且傾斜方向與盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向一致。在盾構(gòu)機(jī)通過居民樓下方后，建筑物的傾斜度達(dá)到最大值，最大傾斜率為0.3%。雖然傾斜率未超過規(guī)范允許值，但已引起了居民的關(guān)注和擔(dān)憂。除了沉降和傾斜，建筑物的墻體也出現(xiàn)了不同程度的開裂現(xiàn)象。在盾構(gòu)施工過程中，通過對建筑物墻體的檢查發(fā)現(xiàn)，一些墻體出現(xiàn)了水平裂縫和豎向裂縫，裂縫寬度最大達(dá)到了0.5毫米。這些裂縫主要分布在建筑物的底層和頂層，且靠近盾構(gòu)施工一側(cè)的墻體裂縫更為明顯。裂縫的出現(xiàn)不僅影響了建筑物的外觀，還可能降低建筑物的結(jié)構(gòu)安全性，需要及時進(jìn)行處理。通過對該案例的分析可以看出，盾構(gòu)施工對周邊磚混結(jié)構(gòu)建筑物的影響較為明顯，建筑物的沉降、傾斜和墻體開裂等問題與盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)位置、施工參數(shù)以及地層條件密切相關(guān)。因此，在盾構(gòu)施工前，需要對周邊建筑物進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和評估，制定合理的施工方案和保護(hù)措施；在施工過程中，要加強(qiáng)對建筑物的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工參數(shù)，確保建筑物的安全。3.3應(yīng)對措施與效果評估針對盾構(gòu)施工對香江國際佳元小區(qū)居民樓造成的影響，施工單位采取了一系列針對性的應(yīng)對措施，主要包括建筑物加固和隔離措施兩方面。在建筑物加固方面，施工單位采用了錨桿靜壓樁加固技術(shù)。該技術(shù)是利用錨桿將樁體與基礎(chǔ)緊密連接，通過千斤頂將樁段逐節(jié)壓入地基土中，以提高地基的承載能力。在實(shí)際操作中，首先在建筑物基礎(chǔ)上鉆孔，插入錨桿，然后安裝反力架，利用千斤頂將預(yù)制樁段壓入地基。樁段一般采用鋼筋混凝土樁，其長度和直徑根據(jù)地基條件和建筑物的承載要求確定。通過錨桿靜壓樁加固，增加了建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，有效減小了因盾構(gòu)施工引起的沉降和傾斜。同時，施工單位還對建筑物的墻體進(jìn)行了加固處理。采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法，在墻體表面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后涂抹水泥砂漿，形成鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層。鋼筋網(wǎng)的間距和直徑根據(jù)墻體的受力情況和加固要求確定，水泥砂漿的強(qiáng)度等級一般不低于M10。這種加固方法能夠提高墻體的承載能力和抗震性能，增強(qiáng)墻體對不均勻沉降的抵抗能力，減少墻體裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。在隔離措施方面，施工單位在盾構(gòu)隧道與居民樓之間設(shè)置了隔離樁。隔離樁采用鉆孔灌注樁，樁徑一般為800-1000毫米，樁長根據(jù)地層條件和隔離要求確定，一般深入穩(wěn)定地層3-5米。在施工過程中，首先使用鉆機(jī)成孔，然后放入鋼筋籠，最后澆筑混凝土形成灌注樁。隔離樁的作用是阻擋盾構(gòu)施工引起的土體變形向建筑物方向傳遞，減少土體變形對建筑物的影響。通過設(shè)置隔離樁，有效地減小了盾構(gòu)施工對居民樓的影響范圍和程度。為了評估這些措施的實(shí)施效果，施工單位在采取措施前后對居民樓的沉降、傾斜和墻體裂縫等情況進(jìn)行了對比監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，采取加固和隔離措施后，建筑物的沉降速率明顯降低，最大沉降速率從每天1.2毫米降至每天0.2毫米，最終沉降量也得到了有效控制，相比未采取措施時減少了約20%。建筑物的傾斜率也得到了明顯改善，最大傾斜率從0.3%降至0.15%，滿足了規(guī)范要求。墻體裂縫的發(fā)展得到了有效遏制，裂縫寬度沒有進(jìn)一步增大，部分裂縫甚至出現(xiàn)了愈合的跡象。這些應(yīng)對措施具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。錨桿靜壓樁加固技術(shù)和鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法能夠直接提高建筑物的承載能力和穩(wěn)定性，從根本上增強(qiáng)建筑物對盾構(gòu)施工影響的抵抗能力。隔離樁的設(shè)置有效地阻擋了土體變形的傳遞，減少了盾構(gòu)施工對建筑物的直接影響，為建筑物提供了一個相對穩(wěn)定的周邊環(huán)境。這些措施的實(shí)施過程相對簡單，施工速度較快，能夠在不影響盾構(gòu)施工進(jìn)度的前提下完成，同時也減少了對居民生活的干擾。然而，這些措施也存在一些不足之處。錨桿靜壓樁加固和墻體加固會增加建筑物的重量，對地基產(chǎn)生一定的附加壓力，在一定程度上可能會影響地基的長期穩(wěn)定性。隔離樁的設(shè)置需要占用一定的施工空間，對于施工場地狹窄的區(qū)域，實(shí)施難度較大。此外，這些措施的成本相對較高，包括材料成本、施工成本和監(jiān)測成本等，增加了工程的總造價。針對這些可改進(jìn)之處，未來在類似工程中，可以進(jìn)一步優(yōu)化加固和隔離措施的設(shè)計(jì)。例如，在加固設(shè)計(jì)中，充分考慮建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和地質(zhì)條件，采用更加合理的加固方案，減少對地基的附加壓力。在隔離樁設(shè)計(jì)中，根據(jù)盾構(gòu)施工的具體情況和建筑物的位置關(guān)系，優(yōu)化隔離樁的布置和參數(shù)，提高隔離效果的同時減少施工空間的占用。同時，可以加強(qiáng)對新材料、新技術(shù)的研究和應(yīng)用，尋找更加經(jīng)濟(jì)、有效的加固和隔離方法，降低工程成本。還可以進(jìn)一步完善監(jiān)測體系，增加監(jiān)測項(xiàng)目和監(jiān)測頻率，實(shí)時掌握建筑物的變形情況，及時調(diào)整應(yīng)對措施，確保建筑物的安全。四、盾構(gòu)施工對周邊地下管線的影響4.1影響因素與作用方式盾構(gòu)施工對周邊地下管線的影響是一個復(fù)雜的過程，涉及多種因素，這些因素相互作用，導(dǎo)致地下管線發(fā)生位移、變形甚至破損，影響城市的正常運(yùn)行。土體位移是盾構(gòu)施工影響地下管線的重要因素之一。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，刀盤切削土體，會使前方土體受到擠壓，導(dǎo)致土體應(yīng)力增加，產(chǎn)生向前和向上的位移，從而使地下管線也隨之產(chǎn)生相應(yīng)的位移。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過后，盾尾留下的建筑空隙若不能及時填充，周圍土體就會向空隙處移動，引發(fā)地層沉降，進(jìn)而帶動地下管線沉降。這種土體位移對地下管線的影響程度與盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)、地層條件以及管線與隧道的相對位置密切相關(guān)。例如，在軟土地層中，土體的壓縮性較大，盾構(gòu)施工引起的土體位移和沉降往往更為明顯，對地下管線的影響也更大。注漿壓力也是影響地下管線的關(guān)鍵因素。壁后注漿是盾構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)，其目的是填充管片與土體之間的空隙，防止地層沉降。然而，如果注漿壓力控制不當(dāng)，過大的注漿壓力會使?jié){液向周圍土體擴(kuò)散，對地下管線產(chǎn)生擠壓作用，導(dǎo)致管線變形甚至破裂。相反，注漿壓力過小則無法有效填充空隙，無法起到控制地層沉降的作用，同樣會對地下管線產(chǎn)生不利影響。在實(shí)際施工中，需要根據(jù)地層條件、管線位置等因素合理調(diào)整注漿壓力，確保注漿效果的同時，減小對地下管線的影響。盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度對地下管線也有一定的影響。掘進(jìn)速度過快，會使土體受到的擾動加劇，導(dǎo)致土體變形和應(yīng)力變化增大，從而增加地下管線的位移和變形風(fēng)險(xiǎn)。此外，掘進(jìn)速度過快還可能導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)難以控制，進(jìn)一步影響施工質(zhì)量和地下管線的安全。而掘進(jìn)速度過慢，則會延長施工周期，增加施工成本，同時也可能使土體在長時間的擾動下產(chǎn)生較大的變形。因此，在盾構(gòu)施工過程中，需要根據(jù)工程實(shí)際情況，合理控制掘進(jìn)速度，以減小對地下管線的影響。地下管線自身的特性，如材質(zhì)、管徑、埋深以及與隧道的相對位置等，也會影響其在盾構(gòu)施工中的響應(yīng)。不同材質(zhì)的管線，其力學(xué)性能和抗變形能力不同。例如，金屬管線的強(qiáng)度和剛度較高，相對來說抗變形能力較強(qiáng)；而塑料管線的強(qiáng)度和剛度較低，更容易受到盾構(gòu)施工的影響而發(fā)生變形。管徑較大的管線，在土體位移作用下，受到的作用力也較大，更容易發(fā)生變形；管徑較小的管線則相對較穩(wěn)定。管線的埋深也會影響其受盾構(gòu)施工影響的程度，埋深較淺的管線更容易受到地表變形的影響，而埋深較深的管線受到的影響相對較小。此外，管線與隧道的相對位置關(guān)系也至關(guān)重要。當(dāng)管線位于隧道正上方時，受到的影響最大；位于隧道側(cè)方時，受到的影響相對較小，但仍可能因土體的側(cè)向位移而受到影響。在實(shí)際工程中，盾構(gòu)施工對地下管線的作用方式較為復(fù)雜。土體位移會使地下管線受到拉伸、壓縮和彎曲等多種力的作用。當(dāng)?shù)叵鹿芫€隨著土體發(fā)生沉降時，如果管線兩端的約束條件不同，就會產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致管線受到彎曲應(yīng)力，當(dāng)彎曲應(yīng)力超過管線的承受能力時，管線就會發(fā)生破裂。注漿壓力對地下管線的作用主要是擠壓，過大的注漿壓力會使管線周圍的土體產(chǎn)生較大的側(cè)向壓力，從而擠壓管線，使其發(fā)生變形。盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度變化會導(dǎo)致土體的應(yīng)力和變形狀態(tài)發(fā)生改變，進(jìn)而影響地下管線的受力情況。以合肥軌道交通1號線某區(qū)間盾構(gòu)施工為例，該區(qū)間周邊存在多種地下管線。在施工過程中，通過對地下管線的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，土體位移導(dǎo)致部分地下管線出現(xiàn)了明顯的沉降和水平位移。其中，一段位于隧道正上方的供水管道，由于土體沉降，管道出現(xiàn)了向下的彎曲變形，部分接口處出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象。同時，注漿壓力的變化也對地下管線產(chǎn)生了影響。在一次注漿過程中，由于注漿壓力過大，導(dǎo)致附近的一段通信光纜受到擠壓，光纜外皮出現(xiàn)了破損，影響了通信信號的傳輸。此外，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度的調(diào)整也對地下管線的變形產(chǎn)生了一定的影響。當(dāng)掘進(jìn)速度加快時，地下管線的變形速率也隨之增加；當(dāng)掘進(jìn)速度減慢時，變形速率則有所降低。綜上所述，盾構(gòu)施工對周邊地下管線的影響因素眾多，作用方式復(fù)雜。在盾構(gòu)施工前，需要對地下管線的情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，分析各種影響因素，制定合理的施工方案和保護(hù)措施，以確保地下管線的安全。在施工過程中，要加強(qiáng)對地下管線的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工參數(shù)，采取有效的控制措施，減小盾構(gòu)施工對地下管線的影響。4.2基于合肥1號線的案例研究在合肥軌道交通1號線的盾構(gòu)施工過程中，多個區(qū)間的地下管線受到了不同程度的影響，其中徽州大道站至九聯(lián)圩站區(qū)間的地下管線受影響情況較為典型。該區(qū)間地下管線種類繁多，包括供水、排水、燃?xì)狻⑼ㄐ诺榷喾N類型的管線，其材質(zhì)、管徑、埋深等參數(shù)各不相同。供水管道主要為鑄鐵材質(zhì)，管徑一般在300-600毫米之間，埋深約1.5-2.5米。鑄鐵管具有較高的強(qiáng)度和耐腐蝕性，但在受到土體變形和外力作用時，容易發(fā)生脆性斷裂。排水管道多為鋼筋混凝土材質(zhì)，管徑較大，一般在800-1500毫米之間，埋深約2-3米。鋼筋混凝土管的剛度較大，但在不均勻沉降作用下，接口處容易出現(xiàn)開裂和滲漏現(xiàn)象。燃?xì)夤艿罏殇摴懿馁|(zhì)，管徑在100-200毫米之間，埋深約1-1.5米。鋼管具有良好的耐壓性能，但對防腐要求較高，一旦受到腐蝕或外力破壞，容易引發(fā)燃?xì)庑孤?，造成安全事故。通信光纜多為塑料外皮包裹的光纖，管徑較小，一般在20-50毫米之間，埋深約0.5-1米。通信光纜的抗干擾能力強(qiáng)，但材質(zhì)較脆弱，在盾構(gòu)施工過程中，容易因土體位移和施工振動而受到損壞。在盾構(gòu)施工過程中，施工單位在該區(qū)間周邊地下管線上布置了大量的監(jiān)測點(diǎn)，對管線的位移、應(yīng)力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，地下管線的位移和應(yīng)力呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前，由于土體受到盾構(gòu)機(jī)的擠壓，前方土體產(chǎn)生隆起，導(dǎo)致地下管線也隨之向上位移。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)距離監(jiān)測點(diǎn)約30米時，管線的位移開始逐漸增大，其中供水管道的位移相對較小，最大位移量約為5毫米；排水管道由于管徑較大，受到土體的影響也較大，最大位移量約為10毫米；燃?xì)夤艿篮屯ㄐ殴饫|的位移量則介于兩者之間，分別約為8毫米和6毫米。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過監(jiān)測點(diǎn)時，盾尾留下的建筑空隙使周圍土體產(chǎn)生沉降，地下管線也隨之沉降。在盾構(gòu)機(jī)通過后的一段時間內(nèi)，沉降量仍在持續(xù)增加，其中排水管道的沉降量最大，最大沉降量達(dá)到了30毫米；供水管道的沉降量約為20毫米；燃?xì)夤艿篮屯ㄐ殴饫|的沉降量分別約為15毫米和12毫米。同時，監(jiān)測數(shù)據(jù)還顯示，在盾構(gòu)施工過程中，地下管線的應(yīng)力也發(fā)生了明顯變化。在土體位移和盾構(gòu)機(jī)的擠壓作用下，管線受到拉伸、壓縮和彎曲等多種力的作用，導(dǎo)致管線的應(yīng)力增大。當(dāng)應(yīng)力超過管線的屈服強(qiáng)度時，管線就會發(fā)生變形甚至破裂。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，研究人員總結(jié)出了盾構(gòu)施工對不同類型地下管線的影響規(guī)律。對于供水管道和燃?xì)夤艿?，由于其對密封性要求較高，盾構(gòu)施工引起的土體位移和應(yīng)力變化可能導(dǎo)致管道接口處松動、開裂，從而引發(fā)泄漏事故。因此，在盾構(gòu)施工過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注這兩類管線的位移和應(yīng)力變化，采取有效的保護(hù)措施，如加強(qiáng)管線的支撐和固定，及時進(jìn)行注漿填充，減小土體變形對管線的影響。對于排水管道，由于其管徑較大，對不均勻沉降較為敏感，盾構(gòu)施工引起的不均勻沉降可能導(dǎo)致管道接口處開裂、滲漏，影響排水功能。因此，在施工過程中，需要控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度和姿態(tài)，減少土體的不均勻沉降，同時加強(qiáng)對排水管道的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理管道的變形和損壞問題。對于通信光纜，由于其材質(zhì)較脆弱，容易受到施工振動和土體位移的影響，導(dǎo)致光纜外皮破損、光纖斷裂，影響通信信號的傳輸。因此，在盾構(gòu)施工前，需要對通信光纜進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和評估，采取有效的防護(hù)措施，如采用防護(hù)套管、設(shè)置緩沖層等，減少施工對光纜的影響。以該區(qū)間內(nèi)的一段供水管道為例，在盾構(gòu)施工前，該管道運(yùn)行正常，無明顯變形和泄漏現(xiàn)象。在盾構(gòu)施工過程中，由于土體位移和應(yīng)力變化，管道接口處出現(xiàn)了松動，導(dǎo)致少量漏水。施工單位及時發(fā)現(xiàn)了這一問題，并采取了緊急措施，對管道接口進(jìn)行了加固處理，同時加強(qiáng)了對管道的監(jiān)測。經(jīng)過處理后，管道的漏水問題得到了解決，位移和應(yīng)力也得到了有效控制，確保了供水管道的安全運(yùn)行。綜上所述，通過對合肥軌道交通1號線徽州大道站至九聯(lián)圩站區(qū)間地下管線的案例研究，深入分析了盾構(gòu)施工對不同類型地下管線的影響規(guī)律，為盾構(gòu)施工過程中地下管線的保護(hù)提供了重要的參考依據(jù)。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)地下管線的具體情況，制定針對性的保護(hù)措施，加強(qiáng)監(jiān)測和管理，確保地下管線的安全。4.3保護(hù)措施與工程應(yīng)用為了有效減少盾構(gòu)施工對地下管線的影響，保障城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全運(yùn)行，在合肥軌道交通1號線的建設(shè)過程中，采取了一系列全面且細(xì)致的地下管線保護(hù)措施，這些措施涵蓋了施工前的探測與評估、施工中的加固與監(jiān)測以及施工后的恢復(fù)與維護(hù)等多個階段。在施工前期，精確的地下管線探測是至關(guān)重要的基礎(chǔ)工作。施工單位運(yùn)用多種先進(jìn)的探測技術(shù)，如地質(zhì)雷達(dá)、管線探測儀等，對施工區(qū)域內(nèi)的地下管線進(jìn)行全方位、多層次的詳細(xì)探查。地質(zhì)雷達(dá)利用高頻電磁波在地下介質(zhì)中的傳播特性，能夠快速、準(zhǔn)確地識別地下管線的位置、走向和埋深等信息；管線探測儀則通過發(fā)射電磁信號，與地下管線產(chǎn)生電磁感應(yīng)，從而確定管線的具體位置。同時，積極與相關(guān)管線管理部門溝通協(xié)調(diào)，收集詳盡的管線資料，包括管線的材質(zhì)、管徑、使用年限、運(yùn)行狀況等信息。在此基礎(chǔ)上，對收集到的資料進(jìn)行整理和分析，繪制出詳細(xì)準(zhǔn)確的地下管線分布圖，并建立完善的地下管線信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將地下管線的各種信息進(jìn)行數(shù)字化處理和可視化展示，方便施工人員隨時查閱和管理。通過全面的地下管線探測和資料收集，為后續(xù)的施工方案制定和管線保護(hù)措施實(shí)施提供了可靠的依據(jù)，有效避免了因管線位置不明而導(dǎo)致的施工事故。在施工過程中，針對不同類型的地下管線，采取了多種有效的加固措施。對于供水管道，采用鋼套管保護(hù)法，在供水管道周圍安裝鋼套管，將管道與周圍土體隔離開來，減少土體變形對管道的影響。鋼套管具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠承受一定的外力作用，保護(hù)供水管道的安全。對于燃?xì)夤艿?，采用支架加固法，在燃?xì)夤艿老路皆O(shè)置支架，將管道托起，使其保持穩(wěn)定。支架的間距根據(jù)管道的管徑和重量合理確定，確保支架能夠提供足夠的支撐力。對于通信光纜，采用防護(hù)套管和緩沖層相結(jié)合的方法，在光纜外套設(shè)防護(hù)套管，如PVC管或鋼管，防止施工過程中對光纜的直接損傷；同時，在防護(hù)套管與光纜之間填充緩沖材料，如泡沫塑料或橡膠，減小土體位移和施工振動對光纜的影響。施工過程中的實(shí)時監(jiān)測是確保地下管線安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工單位在地下管線上布置了大量的監(jiān)測點(diǎn)，運(yùn)用高精度的監(jiān)測儀器，如水準(zhǔn)儀、全站儀、應(yīng)變計(jì)等，對管線的位移、應(yīng)力、沉降等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。水準(zhǔn)儀用于測量管線的沉降變化，全站儀可精確測量管線的水平位移和傾斜情況，應(yīng)變計(jì)則用于監(jiān)測管線的應(yīng)力變化。通過建立自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸和分析處理。一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值，系統(tǒng)會立即發(fā)出警報(bào)，施工單位將根據(jù)預(yù)警信息及時調(diào)整施工參數(shù)，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，如暫停施工、進(jìn)行注漿加固等，確保地下管線的安全。以合肥軌道交通1號線徽州大道站至九聯(lián)圩站區(qū)間的供水管道保護(hù)為例，該區(qū)間內(nèi)的供水管道采用了鋼套管保護(hù)法。在施工前，根據(jù)供水管道的位置和管徑，定制了合適的鋼套管，并在管道周圍進(jìn)行了安裝。在施工過程中，通過在鋼套管上布置監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時監(jiān)測供水管道的位移和應(yīng)力變化。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，采用鋼套管保護(hù)后，供水管道的位移和應(yīng)力明顯減小，有效保障了供水管道的安全運(yùn)行。通過以上保護(hù)措施的實(shí)施，合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工對周邊地下管線的影響得到了有效控制。在施工過程中，未發(fā)生因盾構(gòu)施工導(dǎo)致的地下管線破裂、泄漏等重大事故，確保了城市基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行和居民的生活質(zhì)量。同時，這些保護(hù)措施的成功應(yīng)用，也為其他類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒，推動了盾構(gòu)施工技術(shù)在城市軌道交通建設(shè)中的安全、高效發(fā)展。五、盾構(gòu)施工對地表沉降的影響5.1地表沉降的原因與預(yù)測模型盾構(gòu)施工過程猶如一場在地下深處精心演繹的復(fù)雜“工程戲劇”，其中多個環(huán)節(jié)都可能引發(fā)地表沉降，這些因素相互交織，共同影響著地表的穩(wěn)定性。在盾構(gòu)施工的前期準(zhǔn)備階段，降水作業(yè)是常見的施工步驟之一。當(dāng)進(jìn)行降水作業(yè)時，地下水位會逐漸下降。這就好比是地下的“水位舞臺”被降低了，原本充滿水分的土體孔隙中的水被抽走，土體顆粒之間的有效應(yīng)力隨之增加。這種有效應(yīng)力的變化就像給土體施加了額外的壓力，使得土體發(fā)生壓縮變形。而土體的壓縮變形會通過地層向上傳遞，最終導(dǎo)致地表沉降。例如，在一些地下水位較高的地區(qū)進(jìn)行盾構(gòu)施工時，降水引起的地表沉降可能較為明顯，甚至?xí)χ苓叺慕ㄖ锖偷叵鹿芫€造成影響。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，刀盤切削土體的動作會對周圍土體產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動。刀盤的旋轉(zhuǎn)切削就像一把巨大的“地下攪拌器”，打破了土體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)。土體在這種擾動下，會發(fā)生位移和變形。同時，盾構(gòu)機(jī)在向前推進(jìn)時，會對前方土體產(chǎn)生擠壓作用，使前方土體應(yīng)力增大，導(dǎo)致土體向前和向上移動，從而產(chǎn)生地表隆起。然而，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過后，如果盾尾留下的建筑空隙不能及時有效地填充，周圍土體就會向空隙處移動，填補(bǔ)這個空間，進(jìn)而引發(fā)地表沉降。這種由于盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)和盾尾空隙引起的地表沉降是盾構(gòu)施工過程中最主要的沉降原因之一。壁后注漿是盾構(gòu)施工中的一個重要環(huán)節(jié)，其目的是填充管片與土體之間的空隙，防止地層沉降。但注漿壓力的控制至關(guān)重要，如果注漿壓力過大，漿液會對周圍土體產(chǎn)生較大的擠壓作用，導(dǎo)致土體變形，進(jìn)而引起地表隆起；而注漿壓力過小，則無法充分填充空隙，不能有效控制地層沉降，同樣會導(dǎo)致地表沉降。注漿材料的性質(zhì)和注漿時間也會影響注漿效果，進(jìn)而影響地表沉降。例如，注漿材料的凝固時間過長或過短，都可能導(dǎo)致注漿效果不佳，從而引發(fā)地表沉降。為了準(zhǔn)確預(yù)測盾構(gòu)施工引起的地表沉降，學(xué)者們提出了多種預(yù)測模型，其中Peck公式是最為經(jīng)典且應(yīng)用廣泛的模型之一。Peck公式基于大量的隧道施工實(shí)測數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)分析的方法，建立了地面沉降與隧道施工參數(shù)之間的關(guān)系。該公式假定地表沉降槽體積等于地層損失體積，且沉降槽符合高斯分布。其表達(dá)式為：s(x)=s_{max}\cdotexp\left(-\frac{x^{2}}{2i^{2}}\right)其中，s(x)為距離隧道軸線x處的地表沉降值；s_{max}為地面沉降的最大值，位于沉降曲線的對稱中心上（對應(yīng)于隧洞軸線位置）；x為從沉降曲線中心到所計(jì)算點(diǎn)的距離；i為從沉降曲線對稱中心到曲線拐點(diǎn)（反彎點(diǎn)）的距離，一般稱為“沉降槽寬度”。沉降槽寬度i的確定是Peck公式應(yīng)用的關(guān)鍵之一，通常可以通過查圖表或者經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算。例如，Peck通過對大量地表沉降數(shù)據(jù)和有關(guān)工程資料的分析后，得出2i=Z/\tan(45^{\circ}-\varphi/2)，其中Z為隧道深度，\varphi為隧道周圍地層內(nèi)摩擦角。O’Reilly和New提出i=KZ，K為沉降槽寬度參數(shù)，取決于土性，無粘性土的K值為0.2-0.3，硬粘土的K值為0.4-0.5，粉質(zhì)黏土的K值為0.7。Peck公式在很多情況下能夠?qū)Φ乇沓两颠M(jìn)行較為合理的預(yù)測，具有一定的實(shí)用價值。它的優(yōu)點(diǎn)在于公式形式簡單，計(jì)算方便，并且基于大量的工程實(shí)踐數(shù)據(jù)，具有一定的可靠性。然而，Peck公式也存在一些局限性。該公式是基于特定的工程條件和假設(shè)得出的，在實(shí)際應(yīng)用中，盾構(gòu)施工的地質(zhì)條件、施工工藝等往往復(fù)雜多變，與公式的假設(shè)條件可能存在差異，從而導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果與實(shí)際情況存在偏差。Peck公式?jīng)]有充分考慮盾構(gòu)施工過程中的一些動態(tài)因素，如盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度、注漿壓力的變化等對地表沉降的影響，這在一定程度上限制了其預(yù)測的準(zhǔn)確性。在實(shí)際工程中，為了提高地表沉降預(yù)測的準(zhǔn)確性，常常需要對Peck公式進(jìn)行修正。例如，針對小半徑曲線盾構(gòu)施工，考慮盾構(gòu)機(jī)曲線推進(jìn)和土體應(yīng)力調(diào)整的影響，引入曲率半徑參數(shù)和土體塑性變形參數(shù)對Peck公式進(jìn)行修正；在土巖復(fù)合地層中，通過對地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，引入地表最大沉降修正系數(shù)和沉降槽寬度修正系數(shù)對Peck公式進(jìn)行修正。這些修正后的公式能夠更好地適應(yīng)不同的工程條件，提高地表沉降預(yù)測的精度。5.2合肥1號線地表沉降監(jiān)測與分析為了深入了解合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工過程中地表沉降的變化規(guī)律，施工單位在1號線的多個盾構(gòu)區(qū)間布置了大量的地表沉降監(jiān)測點(diǎn)，形成了一個嚴(yán)密的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。這些監(jiān)測點(diǎn)的布置充分考慮了盾構(gòu)施工的特點(diǎn)、地層條件以及周邊環(huán)境等因素，確保能夠全面、準(zhǔn)確地監(jiān)測地表沉降情況。以合肥軌道交通1號線瑤海公園站至合肥火車站區(qū)間為例，該區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間最小曲線半徑362米，全線基本處于曲線上，最大坡度28‰。在該區(qū)間的地表沉降監(jiān)測中，共布置了50個監(jiān)測點(diǎn)，沿盾構(gòu)施工方向每隔10-20米布置一個監(jiān)測點(diǎn)，同時在隧道軸線兩側(cè)一定范圍內(nèi)也布置了監(jiān)測點(diǎn)，以監(jiān)測地表沉降的橫向分布情況。監(jiān)測點(diǎn)的布置位置經(jīng)過了精心的規(guī)劃和測量，確保其準(zhǔn)確性和代表性。在盾構(gòu)施工過程中，采用高精度的水準(zhǔn)儀對地表沉降進(jìn)行定期監(jiān)測，監(jiān)測頻率根據(jù)盾構(gòu)施工的進(jìn)度和地層條件進(jìn)行調(diào)整。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)初期，由于施工對地層的擾動較小，監(jiān)測頻率為每天一次；隨著盾構(gòu)機(jī)逐漸靠近監(jiān)測點(diǎn)，施工對地層的擾動加劇，監(jiān)測頻率增加到每天兩次；在盾構(gòu)機(jī)通過監(jiān)測點(diǎn)后的一段時間內(nèi)，為了及時掌握地表沉降的發(fā)展趨勢，監(jiān)測頻率仍保持每天兩次；當(dāng)沉降趨于穩(wěn)定后，監(jiān)測頻率調(diào)整為每周一次。每次監(jiān)測時，都嚴(yán)格按照測量規(guī)范進(jìn)行操作，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過對該區(qū)間地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理和分析，得到了地表沉降隨時間和空間的變化曲線。從時間變化曲線來看，地表沉降呈現(xiàn)出明顯的階段性特征。在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)監(jiān)測點(diǎn)前，地表沉降較小，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；隨著盾構(gòu)機(jī)逐漸靠近監(jiān)測點(diǎn)，地表沉降開始逐漸增大，且沉降速率逐漸加快；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)到達(dá)監(jiān)測點(diǎn)時，地表沉降達(dá)到最大值，此時沉降速率也達(dá)到最大；盾構(gòu)機(jī)通過監(jiān)測點(diǎn)后，地表沉降繼續(xù)增大，但沉降速率逐漸減小，經(jīng)過一段時間后，沉降趨于穩(wěn)定。從空間變化曲線來看，地表沉降呈現(xiàn)出以隧道軸線為中心的對稱分布特征。在隧道軸線處，地表沉降最大，隨著與隧道軸線距離的增加，地表沉降逐漸減小。沉降槽的寬度和形狀與地層條件、盾構(gòu)施工參數(shù)等因素密切相關(guān)。在該區(qū)間的監(jiān)測中，沉降槽的寬度約為隧道直徑的2-3倍，沉降曲線基本符合高斯分布。為了進(jìn)一步分析不同施工階段和地質(zhì)條件下地表沉降的特點(diǎn)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)和對比分析。在不同施工階段，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前的地表沉降主要是由于盾構(gòu)機(jī)的前期擾動和土體的自然固結(jié)引起的，沉降量較小，一般在5毫米以內(nèi)；盾構(gòu)機(jī)到達(dá)時的地表沉降主要是由于盾構(gòu)機(jī)的切削和擠壓作用導(dǎo)致土體應(yīng)力集中和變形引起的，沉降量較大，一般在10-20毫米之間；盾構(gòu)機(jī)通過后的地表沉降主要是由于盾尾建筑空隙的填充不及時和土體的后期固結(jié)引起的，沉降量相對較小，但持續(xù)時間較長。在不同地質(zhì)條件下，地表沉降的特點(diǎn)也有所不同。在粉質(zhì)黏土和粉土地層中，土體的壓縮性較大，盾構(gòu)施工引起的地表沉降量相對較大，沉降速率也較快；在砂質(zhì)粉土和細(xì)砂地層中，土體的滲透性較大，盾構(gòu)施工引起的地表沉降主要是由于土體的排水固結(jié)引起的，沉降量相對較小，但沉降持續(xù)時間較長；在中砂地層中，土體的顆粒較大，盾構(gòu)施工引起的地表沉降相對較小，沉降速率也較慢。通過對合肥軌道交通1號線瑤海公園站至合肥火車站區(qū)間地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，得到了該區(qū)間地表沉降的變化規(guī)律和特點(diǎn)。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果為盾構(gòu)施工過程中的地表沉降控制提供了重要的依據(jù)，同時也為其他類似工程的地表沉降監(jiān)測和分析提供了參考。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)不同的施工階段和地質(zhì)條件，合理調(diào)整施工參數(shù)，采取有效的地表沉降控制措施，確保盾構(gòu)施工的安全和周邊環(huán)境的穩(wěn)定。5.3控制地表沉降的技術(shù)措施為有效控制合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工過程中的地表沉降，保障周邊環(huán)境的安全與穩(wěn)定，施工單位采取了一系列科學(xué)且有效的技術(shù)措施，這些措施緊密圍繞盾構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從盾構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、注漿控制到地基加固，形成了一個全面的地表沉降控制體系。在盾構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方面，施工單位依據(jù)詳細(xì)的地質(zhì)勘察報(bào)告和前期施工經(jīng)驗(yàn)，對盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度、推力、扭矩等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了精心的調(diào)整與優(yōu)化。掘進(jìn)速度的合理控制至關(guān)重要，它直接影響著土體的擾動程度和變形速率。在粉質(zhì)黏土和粉土地層中，由于土體的壓縮性較大，施工單位適當(dāng)降低了掘進(jìn)速度，將其控制在每分鐘30-40毫米之間，以減少土體的快速變形和應(yīng)力集中，從而降低地表沉降的風(fēng)險(xiǎn)。同時，根據(jù)地層的軟硬程度和隧道埋深，精確調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的推力和扭矩。在遇到較硬的地層時，適當(dāng)增大推力和扭矩，確保刀盤能夠順利切削土體；而在軟土地層中，則減小推力和扭矩，避免對土體造成過度擾動。通過對這些參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測和動態(tài)調(diào)整，使盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中始終保持最佳的工作狀態(tài)，有效減小了因參數(shù)不合理導(dǎo)致的地表沉降。加強(qiáng)注漿控制是控制地表沉降的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。施工單位采用了先進(jìn)的同步注漿和二次注漿技術(shù)，確保管片與土體之間的空隙得到及時、充分的填充。同步注漿在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的同時進(jìn)行，能夠迅速填充盾尾脫出后形成的建筑空隙，有效減少土體的變形和沉降。施工單位根據(jù)地層條件和盾構(gòu)施工參數(shù)，精確計(jì)算注漿量和注漿壓力。在砂質(zhì)粉土和細(xì)砂地層中，由于土體的滲透性較大，適當(dāng)增加了注漿量，以保證漿液能夠充分滲透到土體中，填充空隙；同時，合理控制注漿壓力，將其控制在0.2-0.3MPa之間，避免注漿壓力過大對土體造成破壞，或注漿壓力過小導(dǎo)致空隙填充不充分。二次注漿則是在同步注漿的基礎(chǔ)上，對管片背后的空隙進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充和加固。通過在管片上預(yù)留的注漿孔，在盾構(gòu)機(jī)通過一段時間后，對空隙進(jìn)行再次注漿，確?？障兜玫酵耆畛洌M(jìn)一步減小地表沉降。采用地基加固方法是增強(qiáng)土體穩(wěn)定性、控制地表沉降的重要手段。對于盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)的重要建筑物和地下管線，施工單位采用了高壓旋噴樁、深層攪拌樁等地基加固技術(shù)。高壓旋噴樁通過高壓噴射水泥漿，使土體與水泥漿充分混合，形成強(qiáng)度較高的樁體，從而提高土體的承載能力和抗變形能力。在某重要建筑物附近的盾構(gòu)施工中，施工單位在建筑物基礎(chǔ)周邊布置了高壓旋噴樁，樁徑為800毫米，樁間距為1.2米，樁長根據(jù)地層條件確定為10-15米。通過高壓旋噴樁的加固，有效地減小了盾構(gòu)施工對建筑物的影響，地表沉降得到了明顯控制。深層攪拌樁則是利用攪拌機(jī)械將水泥漿與土體強(qiáng)制攪拌，形成具有整體性和穩(wěn)定性的樁體。在地下管線密集區(qū)域，施工單位采用深層攪拌樁對土體進(jìn)行加固，樁徑為500毫米，樁間距為1.0米，樁長根據(jù)管線埋深確定為6-8米。通過深層攪拌樁的加固，增強(qiáng)了土體對地下管線的支撐能力，減少了盾構(gòu)施工對地下管線的位移和變形影響。以合肥軌道交通1號線瑤海公園站至合肥火車站區(qū)間為例，該區(qū)間在施工過程中嚴(yán)格實(shí)施了上述控制地表沉降的技術(shù)措施。通過優(yōu)化盾構(gòu)參數(shù)，使盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中對土體的擾動得到有效控制，地表沉降速率明顯降低；加強(qiáng)注漿控制，確保了管片與土體之間的空隙得到充分填充，地表沉降量得到了顯著減小；采用地基加固方法，對下穿鐵路站房及股道群區(qū)域的土體進(jìn)行了加固，有效保障了鐵路站房和股道群的安全，實(shí)現(xiàn)了“零沉降”的控制目標(biāo)。通過在合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工中實(shí)施這些控制地表沉降的技術(shù)措施，取得了顯著的效果。地表沉降得到了有效控制，沉降量和沉降速率均滿足設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，保障了周邊建筑物、地下管線和道路的安全穩(wěn)定。這些技術(shù)措施的成功應(yīng)用，為合肥軌道交通后續(xù)線路的盾構(gòu)施工以及其他類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒，推動了盾構(gòu)施工技術(shù)在城市軌道交通建設(shè)中的安全、高效發(fā)展。六、綜合影響評估與應(yīng)對策略優(yōu)化6.1綜合影響評估方法為了全面、準(zhǔn)確地評估合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響，采用層次分析法（AHP）和模糊綜合評價法相結(jié)合的方式。這種方法能夠充分考慮盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的復(fù)雜性和不確定性，將定性和定量分析有機(jī)結(jié)合，從而得出科學(xué)合理的評估結(jié)果。層次分析法是一種將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。在構(gòu)建評估指標(biāo)體系時，將盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。目標(biāo)層為盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的綜合影響；準(zhǔn)則層包括地表沉降、地下管線變形、建筑物影響三個方面；指標(biāo)層則根據(jù)準(zhǔn)則層進(jìn)一步細(xì)分，如地表沉降指標(biāo)層包括最大沉降量、沉降速率、沉降槽寬度等指標(biāo)；地下管線變形指標(biāo)層包括管線位移、應(yīng)力變化、管線類型等指標(biāo)；建筑物影響指標(biāo)層包括建筑物沉降、傾斜、裂縫寬度等指標(biāo)。通過對各層次指標(biāo)的分析和比較，確定各指標(biāo)的相對重要性權(quán)重。模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價方法，它通過模糊變換將多個評價因素對被評價對象的影響進(jìn)行綜合考慮，從而得出評價結(jié)果。在評估過程中，首先確定評價因素集和評價等級集。評價因素集為構(gòu)建的評估指標(biāo)體系中的指標(biāo)層，評價等級集則根據(jù)實(shí)際情況劃分為不同的等級，如“影響輕微”“影響較小”“影響中等”“影響較大”“影響嚴(yán)重”五個等級。然后，通過專家評價、實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)等方式確定各評價因素對各評價等級的隸屬度，形成模糊關(guān)系矩陣。最后，將各評價因素的權(quán)重與模糊關(guān)系矩陣進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的綜合評價結(jié)果。評估過程主要包括以下步驟：一是確定評估指標(biāo)體系，通過對盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的分析，構(gòu)建全面、合理的評估指標(biāo)體系；二是確定指標(biāo)權(quán)重，采用層次分析法，通過兩兩比較的方式確定各指標(biāo)的相對重要性權(quán)重；三是確定模糊關(guān)系矩陣，通過專家評價、實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)等方式確定各評價因素對各評價等級的隸屬度，形成模糊關(guān)系矩陣；四是進(jìn)行模糊綜合評價，將指標(biāo)權(quán)重與模糊關(guān)系矩陣進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的綜合評價結(jié)果。以合肥軌道交通1號線某區(qū)間盾構(gòu)施工為例，在評估過程中，首先確定了評估指標(biāo)體系，包括地表沉降、地下管線變形、建筑物影響等方面的指標(biāo)；然后采用層次分析法確定了各指標(biāo)的權(quán)重，如地表沉降指標(biāo)的權(quán)重為0.4，地下管線變形指標(biāo)的權(quán)重為0.3，建筑物影響指標(biāo)的權(quán)重為0.3；接著通過實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)和專家評價確定了模糊關(guān)系矩陣；最后進(jìn)行模糊綜合評價，得到該區(qū)間盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的綜合評價結(jié)果為“影響中等”。通過這種綜合評估方法，可以清晰地了解盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境各方面的影響程度，為制定針對性的應(yīng)對策略提供科學(xué)依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，還可以根據(jù)不同的工程特點(diǎn)和需求，對評估指標(biāo)體系和評價方法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和完善，以提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。6.2基于合肥1號線的綜合評估案例以合肥軌道交通1號線瑤海公園站至合肥火車站區(qū)間為具體案例，運(yùn)用上述綜合評估方法對該區(qū)間盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響進(jìn)行深入評估。在指標(biāo)體系構(gòu)建方面，結(jié)合該區(qū)間的實(shí)際情況，準(zhǔn)則層依然為地表沉降、地下管線變形、建筑物影響三個方面。在指標(biāo)層，地表沉降指標(biāo)選取最大沉降量、沉降速率、沉降槽寬度。最大沉降量反映了地表沉降的最終程度，沉降速率體現(xiàn)了沉降隨時間的變化快慢，沉降槽寬度則描述了沉降在橫向的影響范圍。地下管線變形指標(biāo)選擇管線位移、應(yīng)力變化、管線類型。管線位移和應(yīng)力變化直接反映了地下管線在盾構(gòu)施工過程中的變形和受力情況，不同類型的管線由于材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等差異，其對盾構(gòu)施工的響應(yīng)也不同，因此管線類型也是重要指標(biāo)。建筑物影響指標(biāo)確定為建筑物沉降、傾斜、裂縫寬度。建筑物沉降和傾斜反映了建筑物整體的變形情況，裂縫寬度則直觀地體現(xiàn)了建筑物結(jié)構(gòu)受損的程度。采用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重時，邀請了多位盾構(gòu)施工領(lǐng)域的專家，對各指標(biāo)的相對重要性進(jìn)行兩兩比較。通過建立判斷矩陣，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最終確定了各指標(biāo)的權(quán)重。其中，地表沉降指標(biāo)權(quán)重為0.4，地下管線變形指標(biāo)權(quán)重為0.3，建筑物影響指標(biāo)權(quán)重為0.3。在地表沉降指標(biāo)中，最大沉降量權(quán)重為0.4，沉降速率權(quán)重為0.3，沉降槽寬度權(quán)重為0.3；地下管線變形指標(biāo)中，管線位移權(quán)重為0.4，應(yīng)力變化權(quán)重為0.3，管線類型權(quán)重為0.3；建筑物影響指標(biāo)中，建筑物沉降權(quán)重為0.4，傾斜權(quán)重為0.3，裂縫寬度權(quán)重為0.3。確定模糊關(guān)系矩陣時，收集了該區(qū)間盾構(gòu)施工過程中的大量實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)，并結(jié)合專家評價。對于地表沉降，根據(jù)監(jiān)測得到的最大沉降量、沉降速率和沉降槽寬度數(shù)據(jù)，對照評價等級標(biāo)準(zhǔn)，確定其對各評價等級的隸屬度。例如，該區(qū)間最大沉降量為25毫米，根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)，其對“影響較小”和“影響中等”的隸屬度分別為0.3和0.7；沉降速率為每天1.5毫米，對“影響較小”“影響中等”和“影響較大”的隸屬度分別為0.2、0.5和0.3；沉降槽寬度為15米，對“影響較小”和“影響中等”的隸屬度分別為0.4和0.6。對于地下管線變形，通過對不同類型管線的位移和應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定其隸屬度。如某供水管道的位移為10毫米，對“影響較小”和“影響中等”的隸屬度分別為0.4和0.6；應(yīng)力變化為10MPa，對“影響較小”“影響中等”和“影響較大”的隸屬度分別為0.3、0.5和0.2。對于建筑物影響，根據(jù)建筑物沉降、傾斜和裂縫寬度的監(jiān)測數(shù)據(jù)確定隸屬度。如某建筑物沉降量為15毫米，對“影響較小”和“影響中等”的隸屬度分別為0.5和0.5；傾斜率為0.2%，對“影響較小”和“影響中等”的隸屬度分別為0.6和0.4；裂縫寬度為0.3毫米，對“影響較小”和“影響中等”的隸屬度分別為0.7和0.3。進(jìn)行模糊綜合評價時，將指標(biāo)權(quán)重與模糊關(guān)系矩陣進(jìn)行模糊合成運(yùn)算。通過計(jì)算得到該區(qū)間盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境影響的綜合評價結(jié)果，對“影響輕微”“影響較小”“影響中等”“影響較大”“影響嚴(yán)重”五個評價等級的隸屬度分別為0.1、0.3、0.4、0.15、0.05。根據(jù)最大隸屬度原則，該區(qū)間盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的綜合影響程度為“影響中等”。進(jìn)一步分析主要影響因素，從權(quán)重分配來看，地表沉降在綜合評估中權(quán)重較高，是主要影響因素之一。其中，最大沉降量對綜合影響程度的貢獻(xiàn)較大，因?yàn)樗苯臃从沉说乇沓两档淖罱K狀態(tài)，對周邊建筑物和地下管線的影響較為直觀。地下管線變形方面，管線位移和應(yīng)力變化是重要影響因素，它們直接關(guān)系到地下管線的安全運(yùn)行。建筑物影響中，建筑物沉降是關(guān)鍵因素，沉降量的大小直接影響建筑物的穩(wěn)定性。通過該案例的綜合評估，能夠全面了解合肥軌道交通1號線瑤海公園站至合肥火車站區(qū)間盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響情況，為制定科學(xué)合理的應(yīng)對策略提供了有力依據(jù)，同時也為其他類似區(qū)間的盾構(gòu)施工環(huán)境影響評估提供了參考范例。6.3應(yīng)對策略的優(yōu)化建議基于對合肥軌道交通1號線盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境綜合影響評估結(jié)果，為進(jìn)一步降低施工對周邊環(huán)境的影響，從技術(shù)改進(jìn)、管理優(yōu)化和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制完善等方面提出以下優(yōu)化建議。在技術(shù)改進(jìn)方面，持續(xù)研發(fā)和應(yīng)用新型盾構(gòu)施工技術(shù)，以更好地適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件和施工環(huán)境。例如，推廣使用智能盾構(gòu)技術(shù)，通過集成先進(jìn)的傳感器、自動化控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析軟件，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的實(shí)時監(jiān)測、智能決策和精準(zhǔn)控制。智能盾構(gòu)技術(shù)能夠根據(jù)地質(zhì)條件的變化自動調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，如推力、扭矩、掘進(jìn)速度等，有效減少對土體的擾動，降低地表沉降和周邊建筑物、地下管線的變形風(fēng)險(xiǎn)。在穿越復(fù)雜地層時，智能盾構(gòu)機(jī)可以根據(jù)地層監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整刀具配置和切削模式，提高施工效率和安全性。此外，研發(fā)環(huán)保型盾構(gòu)施工材料也是技術(shù)改進(jìn)的重要方向。例如，開發(fā)新型的注漿材料，提高其填充效果和耐久性，減少對環(huán)境的污染。新型注漿材料應(yīng)具有良好的流動性、固化性能和粘結(jié)強(qiáng)度，能夠在短時間內(nèi)填充管片與土體之間的空隙，形成穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)，同時減少漿液的滲漏和流失，降低對地下水和周邊土體的污染。管理優(yōu)化是提升盾構(gòu)施工環(huán)境影響控制水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建立健全施工過程管理體系，加強(qiáng)對施工人員的培訓(xùn)和管理，提高施工人員的技術(shù)水平和環(huán)保意識。定期組織施工人員參加技術(shù)培訓(xùn)和安全培訓(xùn)，使其熟悉盾構(gòu)施工工藝和操作規(guī)程，掌握先進(jìn)的施工技術(shù)和管理方法。加強(qiáng)對施工人員的環(huán)保教育，提高其對環(huán)境保護(hù)重要性的認(rèn)識，促使施工人員在施工過程中自覺采取環(huán)保措施，減少對周邊環(huán)境的影響。強(qiáng)化施工過程中的質(zhì)量管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行施工，確保施工質(zhì)量和安全。建立質(zhì)量檢查和驗(yàn)收制度，加強(qiáng)對施工過程中各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量檢查，及時發(fā)現(xiàn)和糾正施工中的質(zhì)量問題。對盾構(gòu)機(jī)的安裝、調(diào)試、掘進(jìn)、管片拼裝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行和周邊環(huán)境的安全。同時，加強(qiáng)與周邊居民、單位的溝通與協(xié)調(diào)，及時了解他們的需求和意見，積極回應(yīng)他們的關(guān)切，減少施工對周邊居民生活和工作的影響。建立溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，定期組織召開座談會，向周邊居民和單位通報(bào)施工進(jìn)展情況和環(huán)保措施落實(shí)情況，聽取他們的意見和建議，及時解決施工過程中出現(xiàn)的問題，營造良好的施工環(huán)境。完善應(yīng)急