复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究

林少恒

（西安航空航投投资股份有限公司，陕西西安 710000）

伴随着社会经济的不断发展，城市化运行进程逐渐加快，不过城市交通拥堵现象也越来越严重，当前阶段，各个城市为了全面解决存在的交通拥挤现象建设了相应的地铁，通过地铁的方式将拥堵现象有效解决，为人们正常出行提供一定的便利。不过从地铁隧道工程实际施工作业开展现状来看，还存在各种各样的问题，比如受复杂地质因素的影响增加了地表沉降出现概率，根本不符合城市地铁隧道标准需求，所以就需要在开展地铁隧道施工作业的过程中全面分析和判断影响地表沉降的相关因素，分析形成地表沉降的主要原因，在掌握地铁隧道工程特征以及实际开展情况和地质水文条件的基础上落实健全的隧道地表沉降施工计划，增强地铁隧道施工质量，促使地铁隧道施工作业全面开展。

1 复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降存在的问题

以某项区域内的地铁隧道施工举例说明，该项工程项目条件极为复杂，处于街道交叉口位置，工程整体长度为224.20m，地下车站是双层岛式隧道宽度为21.60m。本文结合相关地铁隧道施工案例，全面阐述了该项工程地表沉降期间存在的一系列问题，具体如下所示。

1.1 土地固结压现象

当前阶段，当实施城市地铁隧道施工作业的过程中，因为周围地质环境具备一定的复杂性和烦琐性，因此面临着严重的固结压现象。所谓固结压式，主要是指主体施工期间应用相关机械设备实施施工开挖作业引起了相应的松动现象，使土体空隙水压基于环境作用一样逐渐消失，蓬松的土体空隙揭示隧道土地结构出现改变，当这些问题没有得到全面解决的话，将难以确保城市地铁隧道工程施工的安全性和稳定性，甚至严重的情况下形成地表沉降问题，在地铁隧道实际施工作业开展期间，大多数工程都是处于地下进行的施工中以盾构施工方式为主，施工单位将大量的机械设备融合其中，因此在被挖洞和机械设备对土体作用下，将导致土体整体结构受到影响，原有的土体松散地铁隧道施工稳定性下降，面对于固结压密和变形状态，主要是原有土地结构揭示坚硬引起的土地沉降，施工期间机械会挖动土层原本坚固的土体结构出现改变，削弱了土体的整体结构，最终发现土体推移和变形现象。地铁隧道工程在各项因素影响之下形成地表上建筑物的安全隐患。

1.2 群洞隧道过于复杂而形成的沉降问题

从目前城市地铁隧道施工作业实际开展情况来看，隧道施工和开挖面临着地下洞室现象，基于此，需要制定出合理的施工方案，防止地铁体表沉降，地铁施工单位在开发期间，经常遇到地表沉降和围岩应力重新分布的现象，通过对土层作用状态进行合理计算，选择与之相符的开发设计体系，从而保证严惩工程施工的稳定性，避免沉降发生的可能，为后期地铁工程施工方案的落实和施工工序的优化提供了良好的参考依据。

1.3 地表沉降槽系数变化引起的问题

在城市地铁隧道工程施工作业开展期间，如果出现了地表沉降潮的话，将会使槽潮系数发生相应的变化，从而引起了地表沉降问题的发生。通过相关探究来看，盾构埋深程度和工程盾构半径决定了地铁隧道施工作业进程，其中盾构埋深表现为隧道施工的实际深度，在地铁隧道施工遇到盾构深度和地面实际情况不一致的情况下，将会使车槽系数发生改变，地铁隧道地表沉降在地表沉降潮系数和地表沉降程度变化以后盾构施工深度变浅地表系数下降，地表沉降伴随着沉降潮减少而随之增加，根本不符合地铁隧道工程稳定性的基本要求。

2 基本对策的落实

2.1 对地表隧道施工工程加以规范

当开展城市地铁隧道施工作业的过程中，为了规避地表沉降问题的形成，对于施工企业来讲，需要依照复杂地质条件特征制定出最佳的隧道施工方案。①明确具体的隧道施工开挖流程，加固导洞，完成加固工作以后进行隧道开挖处理，强化地铁隧道施工的稳定性，在隧道施工前期阶段中可以判断出隧道施工引起的地表沉降现象，合理模拟隧道的支护力学效应，根据二维接触单元研究锚杆的受力情况落实最佳的隧道施工方案，保持隧道受力分布和现场实验规律一致性，为地铁隧道安全施工奠定坚实的基础；②在开展数值模拟和理性模拟实验工作期间，隧道施工单位应当分析管道的影响因素，确定地面沉降控制参数，在监测施工方案和控制数据的基础上保证离心试验和现场测试反应相同。这样的话有利于保障施工阶段管道更加安全，规避了地表沉降现象的出现。

2.2 进行测点布置

（1）在布置测点的过程中，需要从监测对象的变形特点入手，做好测点保护工作，避免埋设点影响到结构受力性能的体现，强化结构质量。当实施内容检测的过程中，需要加深空间以及时间之间的结合程度，遵循标准要求对测点进行合理布设，保持监测元件的稳定性，从而获取准确数据。

（2）设置监测项目的实质性目的是提升施工方式的合理性，为后期施工作业开展提供良好帮助。其中，监测项目要点包含了设置监测点，分析数据。

（3）监测隧道拱顶下沉，测点使用管片螺栓的突出位置，选择固定环号的管片螺栓，在每10 环设置一项测量点，做好标记，采取倒立塔尺的方式获取测点实际标高。结合测区的标高结果绘制下沉量，如时间变化曲线，当曲线处于平缓状态的情况下，说明隧道拱顶趋于稳定状态。图1 为盾构隧道内监测断面。

图1 盾构隧道内监测断面

2.3 采取暗挖施工方式

依照地铁隧道施工特征和城市位置环境的影响，一般情况下会选择按挖隧道方式，比如覆土浅是浅埋暗挖的主要方式，一般在软层围岩土层应用，为了保证地表施工的稳定性，工程单位需要做好软弱土层的加工处理工作。①初期使用格栅加锚喷混凝土加固；②使用混凝土进行加固处理，以此提升地铁隧道施工的整体质量。

2.4 应用喷锚支护方式

在复杂条件下城市地铁隧道地表沉降工程施工期间，为了保持流程稳序进行，需要采取喷锚支护方式实施隧道工程加固处理工作。①确定喷锚施工工序的基本方案，以免产生岩土松动和相互分离的现象；②对围岩结构进行稳定期间经常存在着掩体受到破损的现象，所以可以在完善混凝土喷层工序的基础上强化锚支出施工的稳定性；③结合喷射混凝土工程特征，在支护技术使用期间，经常存在着混凝土裂缝和脱落现象，为了避免该种现象的发生可以通过增加增强剂和水玻璃等材料提升混凝土自身的粘结程度，从而保障工程施工稳定；④在复杂条件下地铁隧道施工期间，为了防止地表沉降的出现，需要选择合理的注浆施工工艺，施工单位依照地表沉降的裂缝空洞和不稳定地层的情况进行加固施工，提升地铁隧道施工质量。

2.5 采取盾构施工方式

在土体水平位移监测期间，首先，将PVC 测斜管设置到断面隧道两侧，采取钻孔埋设的方式实施作业，以钻孔埋设的方式为主，从点位出钻进孔径高于测斜管外径的孔，孔底应当少于隧道底1m 距离，插上整体的测斜管，使测斜管凹槽和线路方向呈现出平行状态，合理调整，在测斜管和孔之间填筑细砂，管口位置砌筑窑井，这样做的目的是避免测斜管性能受到影响。其次，从测斜管内取出长度为1m 作为侧段长度，进行量测期间，可以把测斜管低端位移假设成零，遵循自上而下的原则检验各项水平误差，一直达到管顶标高即可。进行量测的过程中，沿着平行线路方向的管内导槽将测斜仪滑到管底，读取数字。将测斜仪提取出来，平行转动180°后重复以上阶段。两次量测的数值平均值在表现为平行在隧道内方向的土体位移变化值。最后，处于30cm范围中实施一次监测工作，确保数据的准确性，避免误差出现。

3 结语

从以上论述来看，在地铁隧道施工期间，为了规避地表沉降现象的发展，降低问题出现概率，施工单位应当对复杂地质条件特征进行系统性分析，根据复杂地质对地铁隧道稳定性产生的一系列影响制定完善的处理方案，从而促使地铁隧道施工作业良好开展。