探讨对于城市地铁隧道施工引起的地面沉降问题

黄 辉

(中铁十五局集团第二工程有限公司，河南 焦作 454150)

探讨对于城市地铁隧道施工引起的地面沉降问题

黄 辉

(中铁十五局集团第二工程有限公司，河南 焦作 454150)

本文主要对城市隧道施工引起的地面沉降问题进行分析，通过工程概况，阐述隧道施工对环境的影响，然后详细论述了隧道施工引起的地面沉降问题，其主要内容有：地层损失、土体固结压密情况、地表沉降槽宽度系数，最后总结了处理地面沉降问题的有效措施。

城市地铁；隧道施工；地面沉降

城市化的不断推进，促使了交通事业的迅猛发展，城市的隧道交通也得到了较大的改善，我国很多城市地铁工程，在取得一定效果的同时，也产生了一些问题，破坏了地层的结构，导致地面沉降问题。现对城市地铁隧道施工引起的地面沉降问题进行分析，阐述地面沉降问题的具体情况，并总结如下。

一、隧道施工对城市环境的影响

（一）工程概况

广深港客运专线深圳福田站及相关工程ZH-4标，起止里程为DK104+500～DK115+919.29，长11.419km。线路由北向南以地下方式贯穿深圳市区，线路从新深圳站终点出发，直行下穿深圳市公安局警犬基地、第二劳教所、华达石场及南坪快速路后，右转从 101民防工程北侧通过，下穿看守所及中康公寓，沿梅林路折向莲花山公园后沿益田路进入市中心福田站。其中益田路隧道位于深圳市宝安区龙华街道梅林检查站至福田区市中心一带。地形为丘陵地带，丘体植被发育，谷地则多开发为城市街道。

（二）隧道施工对环境的影响

如果隧道施工遇到周围有建筑物或是管线等情况，没有及时、妥善的处理，就会产生挠曲变形，隧道施工前进和侧向会产生一定附加应力，影响周围的建筑物。在铅垂方向，这种问题的主要表现形式就是，隆起或沉降，并有一定可能出现剪切破坏[1]。隧道施工会出现一些地层的含水量较高，所以会对地下水体造成影响。从不同角度来看，施工开挖的范围会影响水体的水位线，导致其降低，在隧道附近形成水位凹槽，最后出现地面沉降。

广深港客运专线ZH-4标六工区盾构施工至福田区中康小区，该小区连续发生五次坍塌，2011年3月塌方一次，五月份塌方三次，十月份塌方一次。施工方已预料到可能发生塌方，提前封锁塌方区域，所以没有造成人员伤亡和财产损失。

二、隧道施工引起的地面沉降原因分析

（一）地层损失

在盾构施工的掘进过程中，开挖面土体会受到初期侧向应力的影响，其数值小于水平支护应力，这种情况会导致土体朝向隧道洞身的变化和移动，其体表现就是上部形成沉降。在施工推进过程中，要明确开挖面土体的推动力，分析土体的运动和朝向，如果没有及时控制这种问题会造成上方土体隆起。相关人员为了降低盾构施工对土体的不良影响，通常选用千斤顶进行驱动，从而使切口能够贯穿土层，通过这种方式，更好的在切口中完成土体的运输和开挖工作。但是在千斤顶缩回阶段，会出现盾构后退的情况，使开挖区域出现倒塌，最后产生地面沉降[2]。在施工中会因为没有充分处理压浆，从而导致压力作用不明显，土体失去原有的平衡，向着孔隙进行运动，最后导致土层流失，形成地层损失。

（二）土体固结压密情况

土体的扰动作用，会影响土体形成固结并进一步密实，盾构推进令水压力增加，基于隧道四周土层能够构成超孔隙水压。在施工结束后，土体表面的应力得到一定释放，所以一些超孔隙水压会逐渐消失，从而排除孔隙水。这个过程能够使土体变得更加固结压密，从而产生沉降变形。土体土层会在盾构结构下被破坏，最后消弱土体能够承受的极限应力，降低原始强度，土体不断移动和变形，最后导致地面沉降。

（三）地表沉降槽

城市地铁隧道在建设阶段，要明确隧道深度，不同的隧道埋深，地表沉降槽宽度系数和地表最大沉降值会有一定不同。隧道埋深越大，地表沉降槽宽度系数越大，地表最大沉降值反而减少。土体距离盾构越近，受扰动越大，地表损失沉降和土体固结沉降越大。因此，盾构埋深小，地表距离盾构就近，土体收到的扰动越大，地表沉降也越大。盾构埋深越大，盾构外壳对土体的影响范围也越大，即沉降槽宽度系数也越大。相关单位在分析埋深相同的地面沉降问题时发现，盾构宽度和沉降槽宽度系数成正比。隧道半径越大，宽度系数就会有所增加，大断面盾构会加重地面沉降的程度。

三、处理措施

（一）盾构及管片控制

为减少盾构掘进中对围岩的扰动，施工中做好盾构姿态控制， 转弯时提前做好盾构姿态调整，避免紧急纠偏，以减小盾构机偏转和横行偏移等现象。在盾构推进完成后，迅速组装管片，避免错台，保证管片应力分布均匀。管片从开始组装到壁后注浆加固的时间内，尽量维持形状保持装置的正常工作，同时在推进时对管片螺栓进行加固。

（二）注浆控制

施工中可以通过注浆加固的方式，降低地下水流失，防止地表下沉，增加施工的安全性[3]。注浆浆液可采用水泥浆、水玻璃进行双液注浆，根据不同的围岩状态选择不同的配合比，同时在盾尾注浆充填间隙，补充土体损失，保持适当压力，增加注浆量，控制沉降。不同的地层采用注浆量应有所不同，应根据地层状态进行调整，同时地表沉降较大处还应进行二次注浆，对地表进行加固以控制地表沉降。如中康小区采用对地层进行二次注浆加固的方式控制地表沉降。

（三）地表监测

施工中应同时对地表进行监测，在隧道中线上及两侧范围内布设监测点，每日进行水准测量，并对监测结果进行分析整理，并将监测结果尽快反馈到后续施工中。如果发现沉降过大，应及时采取相应措施。

结束语：

在城市隧道施工的过程中，施工人员应尽量避免出现沉降问题。一旦出现不良现象，应先分析其原因，然后寻找解决措施。通过本文的分析，能够了解到盾构处理工艺的具体情况，如果隧道土层损失较多，盾构埋入较深，其半径与扰动土压实情况不符合相关标准，就会出现明显的地面沉降。通过这种情况，相关人员要进一步进行探索和分析，制定有效的解决措施，对隧道施工质量进行优化，从而延长隧道的使用寿命，推动城市交通事业的发展，创造出良好公共交通环境，增加经济收益和社会收益。

[1]丁磊.对于城市地铁隧道施工引起地面沉降问题的探究[J].科技与企业，2014（04）：165-166.

[2]张治国,黄茂松,王卫东.遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起地层沉降分析[J].岩石力学与工程学报，2013（09）：157-158.

[3]李涛,韩雪峰,黄华,刘伟.深圳富水复合地层地铁隧道暗挖施工引起地表沉降规律的研究[J].现代隧道技术，2014（02）：194-195.

G322

B

1007-6344（2015）07-0059-01