隧道施工引起的地面沉降及处理

隧道施工引起的地面沉降及处理

左顺

中铁上海工程局集团华海工程有限公司上海201101

摘要：盾构隧道施工是城市地铁隧道施工中最常用的施工方法。指在工程施工前，利用挖掘机等机械挖出地下土体，勾勒出隧道工程的总体框架。由于施工区域土体密度、强度或特殊地形的影响，在地铁隧道施工中容易出现一些误差。由于机械设备在地下作业过程中相对比较困难，如果隧道施工再次遇到粘土，施工难度不仅会增加，而且施工用地沉降的偏差也会增加。

关键词：隧道施工；地面沉降；处理；

随着施工进程的加快，挖出的土越来越多，驱动力和应力将继续增加，导致施工现场大规模移动或出现施工地面突起等现象。为了防止盾构施工方法对地质和土体的影响，施工人员在施工过程中使用千斤顶支撑地面，等地铁隧道内多余的土体全部运走后再收回千斤顶。但其缺点是千斤顶支撑的地面突然失去支撑力，导致隧道塌方，即施工沉降。

1城市地铁隧道施工特点

随着中国城市化进程的加快，在考虑城市发展时应该考虑车辆的数量。人民生活水平的提高在很大程度上刺激了人们购买私家车的愿望。人们普遍认为，购买私家车可以方便日常出行，这导致了城市交通堵塞和生活环境的污染。为此，提出了建设城市地铁隧道工程，不仅可以有效解决交通拥挤问题，而且为广大旅客提供了便捷、舒适的旅行方式。但同时，城市地铁隧道的施工也会引起地面沉降，这不仅对人们的出行造成一定的威胁，而且对周围环境产生不良影响。因此，为了保证城市地铁隧道建设的整体质量，减少人行安全隐患，有必要制定科学合理的对策，从根本上保证地铁的正常运行。由于城市地铁速度比其他交通方式快得多，运行时间短，因此能有效地解决道路拥挤现象。另外，地铁票价相对偏低，在一定程度上减轻了交通压力，减少了城市行车数量。地方铁路线路通过居民区的，应当采取减震措施，防止对居民生活造成不利影响。地铁总运行时间长，行车速度快。因此，在施工中应选择质量合格的铁路构件。地铁用电源采用直流电机，轨道和基础设备的性能必须具有高的绝缘度，以防止电解腐蚀的发生。地铁轨道还包括曲线，占总行驶路线的2/3。因此，施工人员必须解决曲线运行问题，预防安全事故。

2隧道施工引起的地面沉降原因分析

2.1施工造成地层损失。

目前，盾构隧道施工在城市地铁隧道施工中应用较为普遍。盾构开挖前，需要对地下地层进行开挖，开挖大量的土体，不可避免地会对地面造成一定的破坏，使地面下沉。通常在施工初期，这种施工方法对地面影响不大。随着施工过程的深入，开挖地层面积不断增加，沉降现象越来越严重。地铁隧道在施工过程中，不仅会遇到粘土，还会遇到障碍物，这就增加了施工难度，同时也会对地层产生影响。这也会影响地层稳定性，导致下沉现象的发生。

2.2施工引起地基土的固结和压实。

施工中，挖土时，机械操作使土体松动；机械运行后，松散土体随着时间的变化而变硬，最终形成土体固结压实的现象，使地面沉降。此外，当土体发生固结压实时，不仅会对土体造成严重的破坏，还会大大削弱土体的强度。土体的强度会影响整个工程的质量和坚固性，造成安全事故、人员伤亡、滑坡等事故。同时，土体强度的减弱会增加地表沉降的程度和面积，对地面和周围环境造成威胁和破坏。

2.3沉降槽系数因施工而变化。

地面沉降槽系数的变化与地面沉降程度直接相关，而地面沉降槽系数的变化与盾构深度和盾构半径密切相关。盾构掘进深度主要是指施工的实际深度。根据相关设计要求和实际地质条件，每个环节的施工深度不同，导致地面沉降程度不同。在正常的施工设计中，实际施工深度越深，地表沉降槽系数越大，地表沉降程度越小。因此，地表沉降程度与地表沉降槽系数成反比。地表沉降程度越小，地表沉降槽系数越大。然而，地表沉降程度与盾构掘进半径成正比。盾构掘进半径越大，地表沉降槽系数越大，地表沉降程度越高，对人们的日常生活和出行都会产生一定的影响。

3处理措施

3.1控制挖掘过程

在城市地铁隧道施工前，必须采用盾构法对地下地层进行开挖。一旦大量的土壤被挖掘出来，就会发生地面沉降。要从根本上解决这一问题，必须严格、合理、科学地控制开挖过程，时刻关注地表沉陷，采取相应的隧道措施和地层处理技术，防止地表沉陷的发生。隧道自测是指地铁隧道开挖时，结合隧道本身的实际情况，采取合理措施，减少地面沉降。地层处理技术主要是指在了解地层地质的基础上改变地层运动的方法。该方法主要利用了相关的加工技术。改变地层运动规律，解决地面沉降问题。摘要为控制城市地铁隧道施工过程中的地面沉降，一些施工单位采取加固局部位置的方法。虽然操作过程很简单，但是这种方法有很多优点。如果进行局部加固处理，可以有效地改善和发展土壤性质，从而有效地避免地面沉降问题。同时，还可以采用深层注浆法和先进注浆法进行加固。这些方法不仅可以改善土质，而且可以从根本上改变原有土质，使其具有一定的稳定性和坚固性，不会对整个项目的质量产生负面影响。

3.2选择最好的施工方法

在施工过程中，施工单位会采用许多方法，如盾构法、台阶法等。其中最常用的施工方法是步进法，可分为正步法、反步法、倒拱法、留芯土法等。由于地理位置的不同，在隧道施工中采用的步进法也不同。在这些方法中，保留岩心土法是一种关键方法。它不仅是新时代的产物，而且是一种新的技术手段。在正式采用台阶法施工前，需要对施工现场的地层条件、性质和环境进行具体、实用、深入的分析，然后根据最终分析结果选择合适的台阶法施工。为了顺利完成城市地铁隧道的建设，使其正常使用和运行，必须提高施工效率。提高其工作效率最重要的因素是时间。在施工过程中，施工单位不仅要按照规定进行施工，而且要严格控制工程质量，尽可能缩短施工时间。该方法能有效控制地层移动规律，减少地下地层内部变化，有效控制和管理整个施工过程。该方法还可以有效地提高整个施工效率。

3.3及时的二次衬砌

在城市地铁隧道施工过程中，为了使施工地层恢复稳定状态，必须及时进行二次衬砌施工。施工过程中，大部分地层处于富水层。在施工初期，随着排水工程的持续拖延，问题会渗透到地面，形成地面沉降现象。施工结束后，虽然这个问题已经解决，但随着时间的推移，只有通过二次衬砌法才能从根本上解决这种现象的发生。盾构法虽然在隧道施工中具有良好的优势，但也存在一些潜在的安全隐患。如何保证施工人员的安全，如何快速获得隧道的安全状态，也成为盾构施工方法进一步发展必须面对的问题。目前，人们从施工自动监测、监测数据处理分析、安全状态预警预警等方面进行了研究，采用了更加科学有效的方法来保证隧道施工人员的安全。

最后，重点分析了地铁隧道施工过程中沉降的各种原因，同时也指出了盾构施工方法的不足，并提出了相应的解决办法。随着城市化进程的加快，地铁工程将越来越多。人们也在努力改进盾构施工方法的缺点，使其能够更加完善和安全地应用于各种建设工程中。

参考文献：

[1]黄俊昌，王菲，吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降[J].东南大学学报（自然科学版），2018（2）.

[2]任铁军，马云东.基于土压平衡盾构施工的双层地铁隧道引起地面沉降分析[J].中国安全生产科学技术，2017（12）.

[3]薛晓辉，宿钟鸣，孙志杰.基于地层损失理论的盾构隧道沉降分析及控制措施研究[J].科学技术工程，2017（32）