地铁隧道施工对既有桥梁变形的控制

王云龙

摘要： 在“一带一路”政策的引领之下，城市的发展越来越迅速，进而促使建筑行业的发展。由于土地资源紧缺，不仅使得人们的住宅问题难以解决，还使得交通拥堵现象更加严重。这些都影响着城市化发展的进程。在这种情况下，人们想要缓解交通带来的不便，只有从地下空间着手。于是地铁作为新兴的交通方式孕育而生了。地铁的建设不仅仅减缓了交通堵塞现象，还提升了所在区域的生活水准，是一个城市发展的代表。地铁在带来方便的同时，也带来一定的困扰。本文以从隧道施工的变形影响因素、地表沉降特征等角度，从以下几个方面论述地铁隧道施工对既有桥梁变形的控制。

Abstract： Under the guidance of the policy of "One Belt and One Road"， the development of the city is becoming more and more rapid， which leads to the development of the construction industry. Due to the shortage of land resources， people's housing problem is difficult to solve， and the traffic congestion becomes more serious. In this case， people start to consider the underground space to ease the inconvenience of traffic. So the subway as a new way of transport gave birth. Subway construction not only slowed down the traffic jam phenomenon， but also enhance the living standards， so it has become a representative of urban development. Subway brings convenience at the same time， also brings some trouble. In this paper， from the perspective of the factors affecting the deformation of the tunnel construction and the characteristics of surface subsidence， the deformation control of the existing bridge in subway tunnel construction is discussed.

關键词： 地铁隧道施工；既有桥梁；变形；控制

Key words： subway tunnel construction；existing bridge；deformation；control

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0090-03

0 引言

地铁是新时期新兴的一种接通方式，它应用地下资源来缓解地上交通的紧张。其修建是在地下，不占有地表土地资源，所以很多城市都在修建。可是这样就会对既有环境形成一定的影响。在这样的情况下，一些新建地铁隧道就顺着既有桥梁的路线施工。挖掘隧道会致使地表下沉，进而使得既有桥梁变形，诱发安全事故。怎样在地铁隧道施工的同时确保既有桥梁的稳定性是施工中最为关注的问题。只有掌握好地铁隧道施工对既有桥梁变形的控制，才能够确保工程安全性。

1 地铁隧道施工时影响地表变形的因素

在修建地铁的过程中，会对地表形成不同程度的破坏，假设破坏程度比较高的话，就会导致上层既有建筑受到损害，进而引发安全事故。在开挖隧道的过程中会产生既有建筑变形、地表下沉，这也是其中最关键的原因。所以要想控制好桥梁变形，首先要做的就是研究好挖掘隧道时导致地表变形的成因。

1.1 地下水位

因为隧道的开挖深度较大，在开展作业的过程中会触及到地下水。如果遇到这种情况，只有实施水的抽离才能够降低水位，接着作业。与此同时，新的问题也产生了，水位降低会促使土层含水量缺失。进而致使其空隙水压不足，促使地表沉降现象发生。另一方面，在作业的过程中会出现一些“涌水”或作业结束后衬砌渗水。它们使得周边地下水持续往里面进行补水，进而形成动水压。这个时候地表的渗透压力也随之改变，进而引发地表变形。

1.2 降水因素

降水导致地下水浮力改变。通常情况下，降水会使得其浮力降低，进而促使下层颗粒方位移动，最终出现地表下沉现象。可是在降水结束之后，浮力又会回归，地表随之上升。这样的一个下沉、上升的过程，就会诱发地表变形。此外，在地表上面的既有建筑自然也会受到不同程度的影响。

1.3 地铁隧道开挖过程中的地层损失

该部分的损失是指隧道在作业过程中具体挖掘的土体积和工程结束之后隧道的体积间的差值。该部分的损失可以导致周边土体产生变化，进而形成地表变形。地层损失是在作业时产生的，这就增添了作业的挑战性，也使得上层桥梁的稳固性受损，相关部门需要严苛重视。

1.4 地铁隧道开挖的尺寸以及速度

挖掘隧道时，因为大部分是在岩土层作业，所以必然会对岩土层的结构带来损害。其损害能够加剧地表变形，进而导致上层既有桥梁发生变形。严重时还使得桥梁直接下沉。在开展隧道施工时，很多时候运用的是台阶法。台阶长度也会促使地表变化。随着挖掘深度增加，周边岩石以及地表的变化就越严重。在挖掘尺度到某种限度时，地表将形成大尺度变形，这时候依附在上面的建筑物自然也不能够避免的形成变形。同时隧道开挖的速度也和变形有很大关系。通常，开挖速度快，就表示该表层面裸露时间较短，将降低地应力，从而延缓变形。endprint

1.5 隧道开挖过程中的预支护措施

在进行隧道开挖作业时，施工面不稳定是时常发生的情况。此时就需做好适宜的预支护措施。一般情况下都会选择在轮廓线外面实施支护。该支护体系可以保证在隧道施工后，支护结构形成以前承载全部临空土体，进而保障施工面的稳定。因此，预支护措施是非常有必要的，在操作的过程中必须依据相应的规范实施。假设在做相关支护时，不能够遵照相关要求进行操作，就会使得作业面稳定性能严重受损，进而产生地表变形。

地表变形不单单源自于以上成因，其还受到地层环境的制约。在开展隧道作业的进程中，产生地表变化是不可逆转的，我们只有详尽办法减缓其变化程度，做好控制措施。

2 地铁隧道施工造成的地表变形特征

2.1 地表变形随着隧道施工的进行分阶段进行

当地铁隧道挖掘的工作面到距测点相差-3D至1D时候（D表示地铁隧道开挖的最大跨度），这时开挖对地表沉降产生的影响占总沉降量的5%至15%，这是地表变形的超前隆起或负下沉阶段。当地铁隧道挖掘的工作面在-1D至3D的范围时，地表变形速度就会增大，该阶段所造成的沉降量约为55%至65%，这是地表的急剧变形阶段。当地铁隧道挖掘的工作面在3D至5D范围内时，地表变形的速度就会减慢，这个阶段地表沉降量占总沉降量的15%至20%。当地铁隧道工作面超过5D之后，沉降的速度会更加缓慢，几乎没有什么大的变化，已经趋于稳定的状态，这个阶段的沉降量仅为5%。

透过以上论述可以发现，在开展地铁隧道开挖作业的时候，借助观测沉降速度的变更情况，能够对控制既有桥梁变形提供相应的灵感。同时，它能够使得相关工作在开展的过程中可以梳理出主要矛盾以及次要矛盾，进而采取适宜的解决方案，保障相关工作的顺利开展。

2.2 地形条件不一样，产生的相关变形程度也存在差异

由于隧道下面的作业条件不一样，还有隧道开挖的方法存在差异，这些都使得施工中形成的地表变化存在差异。如果隧道施工范围内的地质结构非常紧密，那么在开展工作时对地表的伤害就相对较少。在隧道开挖的过程中运用适宜科学的方法是非常关键的，好的施工方法能够大大降低地表变形的速度。相关施工人员在开展隧道挖掘作业的过程中，一定要把这两种因素进行有效的整合。只有依照施工场地的地形地貌情况，配置适宜科学的开挖方法，才能够有效降低地形变化，保障上层建筑的稳定运作。

3 地铁隧道施工对既有桥梁变形的控制

在开展隧道作业的过程中，对既有桥梁变形的有效控制是非常重要的。可是有些工程的作业条件不佳，场地周边有众多的管线，地表上层的建筑比较多。所以怎样尽量在隧道作业过程中，控制好既有桥梁的变形，使其满足相关要求，是当下急需解决的问题。笔者借助相关调查从以下几个方面详尽论述隧道挖掘过程中对既有桥梁的控制方法。

3.1 严苛依据相应的标准实施挖掘作业

在开展隧道挖掘作业的过程中，相关单位应该委派专业人员到实际施工现场中去，以便开展相应的检测。同时编订适宜的开挖方案。由于不同的地质结构会使得地表下沉的情况有差别，进而形成的影响有差别。这就需要相关人员在依照相关标准的基础上，结合具体的施工状况来把握相应的要求。在开挖作业时，应该严苛掌控开挖隧道给地表造成的影响，且做好相应的控制措施。

3.2 减少地下水位的下降幅度

地下水位的降低毫无疑问会使整个工程难度增加，地下水位下降会导致整个土层结构发生改变，从而引起地表大范围的沉降。所以在地铁隧道开挖的过程中既要保证工作的正常进行，又要尽量减少地下水的水位下降幅度。在遇到地下水渗漏的情况时，可采取水帷幕或者旋喷桩等方法阻断地下水的继续下渗。

3.3 合理安排开挖尺度

如果地铁隧道的施工场地稳定就可以很好地控制地表的变化，进而减少对既有桥梁的影响。所以，在开展地铁隧道作业的过程中，要严苛依照相关要求科学设定其挖掘的尺寸。另一方面，一定要依照施工场地内的地质特点来科学设置相应的挖掘尺寸。此外，还可整合其他国家或者类似行业的施工经验。透过相关调查发现，一般情况下，可以把隧道施工中断面的开挖宽度保持在零点一倍。

3.4 改变土体属性

在开展地铁隧道作业的过程中，能够借助改善土体特性的方法，来降低变形。有些施工场地的土质不好，在开展施工作业的过程中，可利用深层注浆的方式影响该区域内的土质。有些工程人员还使用超前注浆的形式。经过调查发现，有些工程中还通过压注适宜比例的化学产品来改变土质属性。另一方面，相关施工人员还需要通过适宜的手段，在保障质量的前提下，提升施工的效率。通过改变土质属性来影响地层应力的变化，并对其加以控制，进而降低地表变形的速度。

3.5 结合地形制定、选择最优的施工方案

由于各地地形状况不同，所以在施工过程中所遇到的状况也会不相同的。施工方要根据不同地形在地质特征，制定出适合此类地形的施工方案，并结合有关专家的意见和建议，及时有效的改进方案，为施工的进行提供最优的施工方案。实践证明，采取此类制定施工方案的方法，能有效抑制地表变形的程度。

3.6 加强预支护措施

对于预支护，一般采用的是增大超前小导管直径，减小布置间距，扩大注浆范围和严格注浆质量等措施加强。对于钢格栅，可以适当地缩小其间距。在间距一定的情况下，增大主筋的直径，从而增大预支护的刚度，起到很好的防护作用。

4 结论

地铁的修建能够加快城市化的进程，然而地铁是利用地下空间来发挥其应有的功能，所以会给地表变形产生一定影响，进而导致地表桥梁的变形。地下空间的开发是顺应时代发展潮流，但是由此带来的一系列的负面影响也应该引起有关部门的注意，所以，在地铁隧道施工过程中，加强对地铁施工时给地表造成影响的控制，才能更好地改善人们的生活水平。

参考文献：

[1]王晶，谭跃虎，王鹏飞，江巍.地铁隧道施工过程中风险分析与控制[J].解放军理工大学学报（自然科學版），2009（04）.

[2]于丹丹，双晴.地铁隧道施工邻近建筑物安全风险评价[J].城市轨道交通研究，2013（04）.

[3]胡群芳，秦家宝.2003—2011年地铁隧道施工事故统计分析[J].地下空间与工程学报，2013（03）.

[4]刘雁宁.地铁隧道施工塌方风险评价的未确知均值测度模式研究[J]混凝土，2012（02）.

[5]游鹏飞，牟瑞芳.基于集对分析的地铁隧道施工塌方风险评价模式研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2012（05）.endprint