盾构法施工对环境的影响及其对策

1、盾构法施工的环境影响及其对策摘要：针对盾构法施工中的环境影响，提出了一些具体对策，与明挖法相比，盾构法施工具有噪声小、振动小、对交通及环境影响小的优点，但由于 盾构工程大多数是在房屋集中或商业等城市活动频繁的地点建设，所以环境保护还是应该特 别加以注意。近年来，随着社会状况的变化，人们越来越关心建设工程对环境的影响。因此， 要求在遵守有关法规的同时，还需对法规之外的一些问题根据不同地区的具体情况采取相应 的措施。盾构法施工环境保护的特点盾构工程污染环境的因素除了有噪声、振动、地基变形等之外，基本与其他建筑工程相 同，但是它还有特殊污染，主要集中在竖井部分。其原因如下：作为公害产生源的盾构法施工

2、的辅助设备大部分设在竖井。竖井内的作业时间很长。特别是施工时间，从建竖井到盾构掘进完毕直至浇注二次衬砌，有时长达数年之久，结 果使得工程范围内局部区域（竖井周围）的人们长期受到影响。因此，对盾构工程的环境保 护措施来说，竖井是极为重要的。另外，特殊情况下还应考虑缺氧、井水枯竭和地下水污染 的问题。环境影响因素及其对策2.1噪声与振动噪声与振动是所有建设工程中最难处理的公害，在盾构工程中也必须重点考虑。盾构工程的噪声和振动来源有两个：一是建设竖井时拆路面，打挡土桩、开挖等作业造 成的噪声；二是盾构掘进时由竖井的出渣设备、注浆设备、通风设备、空气机和泥水处理设 备等造成的噪声。盾构掘进所产生的噪声

3、与振动要比建竖井时产生的噪声与振动小。一般噪声产生的问题 要比振动产生的问题多。此外，盾构在埋深浅的地点掘进时也会产生振动。2.1.1噪声对策施工产生的噪声通常是控制在该地区噪声限制标准一下。但是，当加上工程现场周围的 暗噪声（该地点平常的噪声）有时就会超出噪声限制标准值。因此，降低噪声水平的期望值 （即将工程噪声降至多少分贝）是根据暗噪声和考虑周围居民的反映而确定的，为此，需事 先测定工程现场周围的暗噪声，并调查周围房屋状况及其密集程度等。暗噪声的测定时间可根据该地区的生活时间带来确定。控制噪声发生的主要对策如下： 选择噪声低的施工方法以及施工设备，并对施工设备进行隔音处理或加罩或安装消音设

4、备; 定期检修设备并注意操作方法；合理布置施工设备；设隔音设备（一般为隔音墙，隔音墙有 两种结构，一种是用格板将发生噪声的机械从外部围起来的壁式结构，另一种是用格板覆盖 至房顶的屋顶式结构）；采用适当的作业时间带。2.1.2振动对策振动灾害的特点是除了像噪声那样使人感到不快外，还会对房屋和一些设施造成破坏。振动源和噪声源大致相同，故其对策也基本与噪声对策相同，主要对策如下：选用振动 小的施工方法以及低振动的机械；安装防振装置；合理布置施工设备；限制冲击式作业，缩 短振动时间。2.2地基沉降盾构工程中的地基沉降分为盾构掘进过程中产生的沉降与竖井开挖过程中产生的沉降。2.2.1盾构掘进过程中产生沉

5、降的原因及对策盾构掘进时，若正上方发生4cm以上的沉降，就会造成地表破坏，其主要原因如下： 地应力变化导致地基内部变形；开挖面围岩坍塌及发生扰动；掘进时围岩产生扰动；盾尾空 隙的壁后注浆施工不充分；纠偏及弯道施工时超挖太多。发生沉降不是上述某一种原因单独造成的，而是各种因素综合作用的结果。以上现象，可采取以下措施加以避免：选择与当地土质、障碍物状况等施工条件相适应 的施工方法和盾构类型；进行适当的施工管理以确保开挖面的稳定，比如，对土压平衡盾构 开挖面的土压和排土量进行适当的施工管理，并选择适当的添加材料；对泥水盾构则进行泥 水压力和浓度的管理，防止偏挖，减少附仰和偏转，减轻盾构与围岩之间的摩

6、擦;通过选择 合适的壁后注浆材料，采用同步注浆方式等，切实充实盾尾；对管片接头、注浆孔等进行切 实的止水，防止土体中的空隙水压力下降。2.2.2竖井部分地基沉降的原因和对策竖井部分地基沉降的原因有以下几种：地基隆起、隆胀、涌砂；防坍支护变形；从脱落 掉块处的背面产生涌砂。解决这些问题的主要对策有以下几种：根据开挖深度、土质等选择合适的防坍支护施工 法；切实保证基础埋设深度；对脱落掉块部分进行化学注浆，防止从该处产生涌砂；注意施 工管理并在发生过大移位和泥沙流入等情况时，进行合理的处理；通过底层土体加固等来加 强底板。2.3防止水质污染盾构工程中的水质污染有两种：一是隧道内和泥水分离站的污水流入

7、公共水域、下水道 等：二是作为辅助施工法采用的注浆化学液体流入地下水。其防止措施有以下几项：（1）将现场的污水排入公共水域或下水道之前，必须通过沉淀池、沉砂池（有时使用 凝聚剂）除去悬浮物质，若呈碱性或酸性则进行综合处理。对污水中的油污可通过使其上浮， 然后吸附分离除去。（2）化学注浆时，应注意药液的选择，同时应设观测井，以监测水质状况。如果担心 会有污染时则可重新考虑施工计划，采用其他的施工方法或改变化学用品。2.4地下水位下降采用降水法来稳定开挖面或洞内出现大量涌水，可能会导致地下水位下降从而引发地基 下沉和井水枯竭等现象。此时应采取的对策主要有：（1）通过压气、化学注浆等辅助工法挡水。（

8、2）即使在围岩能自稳的情况下也采用密闭式盾构，以防地下水从作业面流入洞内。2.5废弃物（弃土）建设工程自然要考虑工程现场周围的坏境，但更重要的是应考虑使现场产生的废弃物不 对现场以外的环境造成影响。盾构工程的废弃物，主要是弃土。改良弃土的方法有物理改良法和化学改良法两种。物 理改良法主要有脱水、晒干、强制脱水等方法；化学改良法主要有水泥类、石灰类、高分子 类改良等方法。近年来经常使用的密闭型盾构施工法，有时会产生含水率高的塑性流动弃渣，必要时需 进行适当的处理。（1）晒干建立弃土的临时堆场，将弃土暂时存放在那里，使其干燥降低含水量。这种方法虽然不 需要外加剂，但却占地面积较大。城市难以确保场地

9、，故一般多设在远离现场的地方。（2）强制脱水开挖土中的水分用泥沙筛筛走，用液体旋风分离器筛出粒径较大的泥沙，然后对粉砂与 黏土加凝聚剂后加压脱水。这种方法用于泥水盾构的弃渣处理。（3）添加水泥类改良材料将水泥类改良材料加入开挖土中使之混合并与开挖土中的水分发生反应从而形成稳定 的水化物。它即可降低土中的含水率，还可提高土的强度。这种方法的改良效果虽好，但形 成的是碱性改良土，而且设备及其布置需要占用一定的场地。（4）添加石灰类改良材料在开挖土中加入石灰，混合使之与土中的水分子发生反应，降低含水量，同时通过使水 分子与黏土矿物发生火山灰反应来加以改良。这种方法的改良效果虽好，但形成的是碱性改 良

10、土，且设备的布置需要占用一定的场地。（5）添加高分子类改良剂在开挖土中加入高分子类改良剂，使之与土混合，改良剂吸收土中的水分，同时其自身 黏度增加，从而使弃渣土得以改良。这种方法的改良剂加量少见效快，改良土呈中性，但改良强度比添加水泥类改良剂和石 灰类改良剂的低。2.6缺氧缺氧对周围环境的影响是采用气压盾构施工法必须注意的事项。即压缩空气经过土体进 入地下洞室、水井等时，若该处地层具备以下条件，则氧气将在土体中被消耗，进来的空气 则呈缺氧状态。上层有不透水的砂砾层，其中含水，或者砂砾层中没有涌水或很少有涌水的地层。含有亚铁盐类、亚锰盐类的地层。含有甲烷、乙烷、丁烷的地层。腐泥层。此外，地下原先存在的缺氧空气有时会被压缩空气挤出来流入地下空间。空气中氧气的 浓度在18%以下为缺氧。为防止缺氧危害健康，主要要考虑土质条件和地下洞室周围的情况，采取更合理的施工 方法。如果采用压气施工法则要注意一下几点：切实