地表变形受地铁施工的影响分析

王智平

摘 要：在隧道修建的过程中，盾构施工是最重要的隧道施工形式之一，虽然其技术已经较为完善但是在隧道的修建过程中，土体的扰动是无法避免的，由于该现象会造成地层发生一定程度的变形、移位。文章主要针对地铁施工中土体扰动对于地表的影响进行了分析，针对其变化规律展开了探讨，对地表变形的研究状况进行了分析，进一步阐释盾构施工引发地表变形的原因以及规律。

关键词：地表变形；地铁施工；盾构施工

中图分类号：U455 文献标识码：A

1 概述

当前地铁工程实践中隧道施工技术已经相对成熟，但是在施工中土体的扰动现象是无法避免的，这种扰动会对地层产生一定的影响，而发生不同程度的变形以及一位。若这种变形现象严重的话就会对变形位置周围的建筑以及地下管路等造成安全影响，不利于岩土环境的保护，怎样才能够有效降低隧道施工对周围土层的影响，保护施工现场周围的管线以及建筑的安全，若引发的了土体结构改变从而影响了周围的环境该采取怎样的措施，这些问题都是工程领域一直不懈研究的主要课题。因此盾构法隧道施工产生地表沉降的机理以及对土体产生的影响规律成为了最受重视的问题。

2 研究状况

当前的研究针对盾构施工引发的地表变形主要通过以下的方式进行：经验法、解析法、模型试验法三种，具体分析如下：

2.1经验法。该种方式较为简便，只要将公式参数确定后就能对地面沉降数值进行计算。经验法通过一定的公式进行分析能够直观的将土体性质以及隧道特点等沉降的主要引发因素反映出来，在一些施工设备以及技术比较完备的工程中中，土质良好并且已经具有相类似情况，那么依照实测资料，便可以得出同实际结果非常接近的计算结果。

2.2解析法。该种方式计算量相对较小，一般都是得到的理论结果，其范围有限，只能在特定的条件下才可以对结果进行解析。因而这种简单化处理在实际工程应用中具有局限性，由于实际的工程复杂度较高，因而计算结果同实际状况会有很大的差异，准确性较差。

2.3模型试验法。这种方式主要被应用在了解各种现象引发机理的研究中，对于盾构施工对地层移位的影响因素予以生动的揭示，在地面沉降研究中意义深远。但是模型的制作也会遇到一定的问题，足尺模型经济性较差，会耗费大量的资源。而缩尺模型的实验方式以及费用也不具有经济和理性，且模型能够得到的参数精确性也无法保障。

3 变形机理分析

3.1 主要影响因素

在实际施工中地表变形的方式会受到多种因素的影响而以不同的形式出现，具体能够引发地表面型的因素有一下几种。

（1）开挖面上的土体移动。这种移动是由于，受到开挖作业的影响，正面土体受到推应力的作用，这种作用力大于土体原始的侧向应力，因而土体会发生向前向上移动，因此在盾构前方的土体会发生隆起现象，因此就会引发负地层损失。

（2）盾构后退。这种现象一般发生在盾构推进被暂定后，若推进千斤顶被缩回，那么就会发生盾构的后退现象，由于千斤顶的撤回，就会使得开挖面的土体不再具有支撑，因而发生了松动和坍落，使得地层沉降，从而对地表造成影响。

（3）在盾构施工中盾尾处存在空隙，若土体挤入盾构同管片之间的空隙中也会引发地表沉降。空隙的出现是因为隧道外周空隙没有及时的进行压浆，或者压浆重量没有代报，导致盾尾后的周边土体三维状态失衡，因而会移动至空隙中造成漏浆，引发地层的损失，导致地表发生变形。

3.2 地表受隧道施工产生变形的模式以及变形特点

3.2.1 变形模式

地层沉降的模式包括整体沉降模式和拱式沉降模式，分别适用于粘性土地层和砂性土地层。对于松散地层，尤其是含砂性土的地层，隧道开挖后首先在其上方形成拱，随隧道开挖范围增大拱在不断发展，在一定条件下将形成某一稳定结构，即相对稳定的“拱结构”，由于隧道开挖及支护不及时，可能造成拱范围的扩大，当拱波及到砂层，尤其是含水砂层时则会发生质的变化，即可造成大范围的涌水涌砂，严重时可能波及到地表。

3.2.2 变形特点

基于不同类型的地层条件，对其受施工影响的变形机理和特点进行系统的分析，并搞清各类地层变形的控制要素，由此制定可靠的技术措施才能从根本上实现对地层沉降的控制。综合一系列的工程实践，总结地层变形及地表沉降特点如下：

A、不同地层条件下，地表下沉量存在较大差异，但均远大于类似条件下的盾构法施工。在某些条件下将地表下沉量控制在30mm至50mm是可行的，而在松软地层及含水条件下则存在较大困难。

B、地层组合的差异会明显影响到地表的沉降量，地层中的含沙层以及汇水地段、软土层会发生较大程度的沉降，地下水位较高的地方影响也较大。因此可以总结出地层强度以及地下水会对地表沉降量造成较大的影响。

C、在开挖过程中超前影响具有较大的范围，往往会影响到30米以上的范围，并且在这一范围中的地表均会增加沉降，最终的累计沉降量会达到25%左右。并且在进行隧道开挖的过程中，会相应的增大横向影响范围。

结语

在盾构施工时，对地表沉降的激励可以分成盾构到达、盾构通过两种地表变形两种。其中盾构到达的变形是由于在进行挖掘的过程中，由于在开挖面发生了涌水现象，或者管片的拼装问题导致了地下水位异常降低，而地下水位的下降会造成地基中有效土会增厚，从而在开挖面之前一定距离的地表会发生沉降。而盾构结构通过后的变形则是指开挖面通过监测点后检测点产生了隆起或者沉降的现象，着主要是因为盾构施工的盾构机正面土压力值异常导致了开挖面土压异常所致。开挖面的压力主要受到设备推进速度以及出土量等因素的影响。

参考文献

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