盾构施工对周围环境的影响及防治措施研究

1、盾构施工对周围环境的影响及防治措施研究【摘要】在本文中，笔者根据盾构施工的相关工作经验，详细说明盾构施工产生 施工噪音、地表隆沉及周围构筑物的变形、地下水位的变化及地下水污染、渣土、 缺氧、对交通及周围景观以及地下空间综合利用的不良影响， 并提出这些由于盾 构施工带来不良影响的有效防治措施，以期不断改进盾构施工工艺。【关键词】盾构施工；水利工程；隧道；防治措施1 .前言近几十年来，交通堵塞已经成为制约我国各大城市经济发展的关键。根据国外城市发展经验，大力发展轨道交通对于解决城市交通拥堵具有重要的现实意 义。盾构施工是一种重要的轨道交通工程施工工艺，自问世以几十年以来，发展极为迅速。由于盾构施工

2、具有工作效率高、安全稳定性好、具有环保功能等优点， 在水利工程、交通工程、采矿工程等工程中被广泛使用。但是在采用盾构施工工 艺的工程中，总是不同程度对工程施工现场周围环境造成一定的影响。如何有效 降低盾构施工队周围环境的影响，是值得业内人士重点关注的课题。2 .盾构施工影响的分类2.1 盾构施工噪音在采用盾构施工工艺的实际工程中， 总是不可避免的产生施工噪音。引起盾 构施工噪音的主要因素为：（1）在盾构工作井施工过程中，由于凿除原路面、工 程桩施工、土方开挖等而产生施工噪音；（2）在进行盾构推进过程中，运输电瓶 车正常运转、各种机具设备（如注浆设备、泥水处理设备、管片吊运设备）等的 施工噪音。

3、一般来讲，前者对周围环境的噪音影响较大。2.2 地表沉降在实际的工程施工中，由于盾构施工工艺而引起的地表沉降主要分为五个阶 段。其中表1为盾构施工各个阶段的沉降占地表总沉降的比例以。 在盾构施工中， 地表沉降也是引起施工现场周围构筑设施的变形的本质因素。表1各个阶段的沉降占沉降的比例及引起地表沉降的因素各个沉盾构未到达时地表沉降小于5%有时表现为隆起降阶段盾构已到达时地表沉降1015%所占沉盾构通过时的地表沉降1025%降比例盾尾建筑空隙引起沉降2030%盾构后期地表固结沉降2540%土体固结及流变的影响管片的收敛变形因素1引起地同步注浆使得地表产生一定的位移表沉降盾尾建筑空隙未进行及时的充填

4、处理的因素注浆浆液的收缩性隧道开挖面前方土体的应力变化盾构掘进时盾构与施工周围土体间的剪切力相互作用2.3 盾构施工队地下水的影响在实际工程施工中，盾构施工有会引起地下水位的变化，同时带来地下水体 污染。例如对于采用降水法稳定开挖面的情况，在施工时会使得地下水位下降， 严重的情况甚至会引起地表沉降或井水枯竭等不良后果。止匕外，如果盾构施工采用化学注浆法对施工土体进行加固，会对地下水造成一定程度的污染。2.4 对周围交通、景观的影响在实际工程施工中，盾构多在城市主干道路下穿行。因此，在采用盾构施工 工艺时难免会影响城市的正常交通以及城市的地面景观。盾构施工队周围交通、 景观的不良影响包括：（1）

5、盾构施工过程引起的地表沉降破坏城市的主干道路， 影响交通的正常通行；（2）盾构工作井区域内需要占用一定的工作空间，如用来移动施工所用极具、堆放管片等，对城市主干道路的正常通行会产生不良影响；（3）由于地铁工程大多建设在城市的繁华地段，人流量较大，景观较多，而盾 构施工难免会对这些城市景观以及停留在繁华地段的人员造成不良影响。2.5 渣土在采用盾构施工工艺时，大量的渣土是施工产生的副产物。这些渣土若不能 及时有效的处理，会对施工现场乃至周围环境造成一定程度的污染。因此，在实际工程施工中，应对盾构施工渣土的处理方式做好规划，包括运输方法和线路、 渣土堆放等，都需要及时有效的加以处理。2.6 缺氧在

6、盾构施工过程中， 经常会遇到前方碰到障碍物的情况难以进行下去， 这时就需采用压气法施工， 以人工凿除的方式进行。 在以人工凿除的方式进行中需要特别注意隧道内施工人员氧气供应状态， 避免出现缺氧状况发生。 在实际的压气法施工中，当隧道中氧气占空气百分比在18%以下的情况即为缺氧状况，施工人员在这种施工环境下容易出现脉搏和呼吸加快、 精神涣散等状况， 危及施工人员的人身安全。因此，在实际施工中应尤其注意予以避免。2.7 对地下空间综合利用的影响充分利用地下空间， 是缓解地上空间压力最为有效和直接的手段。 十九世纪是“桥梁的世纪” ， 二十世纪是 “高层建筑的世纪” ， 当代则是 “地下空间的世纪”

7、 。在地下空间利用领域， 我国还处于初级阶段。 地铁工程建设只是众多地下空间利用的其中一个方面。 由于我国还处于快速发展阶段， 城市总体规划与西方发达国家相比还存在一定差距， 这个差距同样体现在城市地下空间综合利用领域。 因此，盾构施工的地下空间限制了将来地下空间的综合利用效果。3 . 防治盾构施工对周围影响的措施3.1 噪音防治在实际的盾构施工中， 合理改进施工工艺， 采用运转噪音低的施工机械设备，如进行盾构工作井桩基施工时采用静力压桩。 对运转噪音较大的机械设备采取必要的隔音处理， 如安装消音装置。 选择合理的施工时间， 避免噪音影响周围居民的正常工作和生活。特殊施工情况可设置隔音设施2

8、。3.2 地表沉降防治在盾构施工中， 施工对土体的扰动是引起地表沉降的根本原因。 所以， 不断改进盾构， 降低盾构对土体的扰动是地表沉降的有效防治措施。 如现在工程中普遍应用密闭式盾构， 非常有利于防治地表沉降。 此外， 在实际施工中确保盾构推进轴线方向与隧道设计轴线保持一致、对盾构盾尾建筑空隙及时采取注浆措施、采用流动性好和收缩性小的注浆浆液、 合理提高管片的抗渗能力等都有助于盾构施工中的地表沉降防治。3.3 地下水污染防治对施工现场的污水在排入下水道之前进行必要的处理措施， 除去水中悬浮物 质以及其中的油污。如果污水呈酸性（或碱性），还应进行必要的中和处理。盾 尾建筑空隙同步注浆（图1为同

9、步注浆主要设备场地布置示意图）、隧道间联络 通道地基加固等尽量避免使用化学注浆。止匕外，在盾构施工影响区域内合理设置 监测水质的观测井。1操持机2一短架阀3被架漏斗4楮菜桶NTT 5一运荣安车6事看管7*送爱fi-依禁橘（带撞打摆）9注黑泵10一高田胺首11一出紫口（具有洸量，生力测量传感与控制功能）12接盾尾注兼口图1同步注浆主要设备场地布置示意图3.4 对交通及景观影响的防治合理改进盾构，将盾构施工对土体的扰动控制一定范围内。 工作井施工区域 可采用翻交措施，有效减小空间占用，降低对交通的影响。盾构施工场地的围墙 布置与周围环境协调，如悬挂企业形象宣传画等，增加视觉美观。3.5 缺氧防治尽

10、量避免采用压气法施工是有效的缺氧防治措施。对于确需使用压气法施工 的情况，缺氧防治措施为：（1）加强施工中缺氧防治的监督管理；（2）采用注浆 法等堵塞可能缺氧的地点；（3）回填旧井等。3.6 渣土防治及时有效处理盾构施工中的渣土，防止渣土污染施工现场的周围环境。 在实 际的盾构施工中需要从施工工艺的各个环节加以控制，以实现对盾构施工渣土的有效处理。渣土防治措施可以从以下几个方面进行：（1）盾构施工中的渣土大多 含有大量水。在工作井附近位置合理布置集土坑， 在渣土中掺入一定量的水泥进 行搅拌处理，可以避免在运输渣土过程中出现时渣土流出的现象；（2）根据盾构施工的实际情况合理规划渣土的运输时间和运

11、输路线。一般情况下尽量渣土运输时间选在晚上较为适宜。渣土的运输线路宜避开城市的景观道路；（3）对盾构施 工的渣土进行必要的回收利用。可以将盾构施工的渣土作为围海造地的回填材 料，或者经过一定的处理加工后作为建筑材料。3.7 对地下空间影响的防治加强我国城市地下空间的综合利用规划， 根据城市的发展情况制订必要的地下空间利用法规，尽量做到先有地下空间综合利用规划后有城市地下铁路规划，这样可以有效防治盾构施工对城市将来的地下空间规划造成不良的影响。 建议国家有关部门及早制订城市地下空间综合利用的有关法律法规3 。4 . 结语总之， 盾构施工是一种有效的轨道交通工程施工工艺。 盾构施工不仅工作效率高、安全稳定性好，同时还具有一定的环保性。但是由于盾构施工工艺复杂，难免会对周围环境产生一些不良影响。 如何有效改进盾构施工， 切实做好盾构施工中的施工噪音、地表沉降、地下水污染、渣土、缺氧、对交通及周围景观以及地下空间综合利用的不良影响等方面的防治工作， 是业内人士应当给予重视的关键问题。【参考文献】1 张治国、 黄茂松、 张孟喜、 王卫东 . 层状地基中盾构隧道开挖非均匀收敛引起临近管道变形预测 J.