复杂条件下的地铁隧道施工地表沉降

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摘要:文章针对城市地铁工程施工现状，对复杂条件下引发地表沉降的问题进行研究，旨在通过对影响因素的分析，确定科学化的施工方案，避免地铁隧道施工中地表沉降现象的发生，提高复杂环境下地铁隧道工程施工的整体质量，为行业的发展提供支持。

关键词:复杂条件；地铁隧道；地表沉降

前言

在当前社会城市化发展中，为了更好地改善城市交通，不少城市修建了地铁，解决了道路拥挤的问题，提高了人们的出行质量。但是，在地铁隧道工程施工中，在面临复杂地质条件下会出现地表沉降的可能，无法满足城市地铁隧道的施工需求。因此，在地铁隧道施工中，施工单位应该结合城市地铁隧道的工程特点，分析影响地表沉降的现象问题，通过工程地形、地质及水文等具体状况，明确隧道地表沉降的施工方案，以保证地铁隧道施工的安全性。

1工程概况

1.1工程项目特点

以某地区地铁隧道施工为例，该工程项目条件相对复杂，位于两个街道的交叉口位置，工程全长224.20m，地下车站为双层岛式，主体的结构跨度为23m，其中有效站台中心高程为51m，隧道宽度为21.60m。结合工程地层特点，土层相对松散、柔弱，存在着较为明显的不稳定因素。在钻孔勘探中发现，土层包括砾砂、粗砂及粉质黏土等，地层环境相对复杂[1]。

1.2复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降的危害

通过对复杂环境下地铁隧道施工状况的分析，地铁隧道施工中地表沉降会引发一定危害。①地铁隧道施工会面临环境复杂的问题，工程环节较多，要遵守的流程多，若任何一项施工环节出现问题，都会降低地铁隧道施工的安全性及质量；②根据地铁隧道施工的特点，地表沉降是影响施工质量的主要原因。发生沉降会严重干扰地铁隧道的建设工序，延长施工时间，增加城市地铁隧道施工的安全隐患。

2复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降问题

2.1土地固结压实引发的沉降问题

在复杂地质条件下，城市地铁隧道施工中，土地固结压实主要是指土体在实际施工挖动之后，施工机械在一定程度上会引发的松动问题，导致土体空隙水压会在环境的作用下消失，蓬松土体的孔隙结实、隧道土地结构发生改变，若这些问题不能及时解决，会影响城市地铁隧道工程施工的稳定性，严重情况下会引发地表沉降的问题。在地铁隧道的实际施工中，大部分工程是在地下进行的，施工中会采用盾构施工的方法，施工单位需要将大量的机械设备融入其中。这种情况下，土体在被挖洞及机械设备的作用下，会影响土地的整体结构，导致原有土层松散，降低地铁隧道施工的稳定性。对于固结压密及变形的状况，主要是原有土体结构结实、坚硬，引发土体沉降。在施工中，机械会挖动土层，原本坚固的土体结构发生变化，削弱了土体的整体结构，最终出现土层推移及变形，地铁隧道工程在这种因素的影响下会造成地表上建筑物的安全隐患[2]。

2.2复杂群洞隧道引发的沉降问题

结合城市地铁隧道施工状况，隧道施工及开挖会面临地下洞室的现象，需要科学选择施工方案，以避免地铁体表沉降可能的发生。地铁施工单位在群孔开挖中，会遇到地表沉降及围岩应力重新分布的问题，通过剪切以及张力的施压，科学计算土层的作用状态，选择科学性的开挖设计体系，以保证岩层工程施工的稳定性，避免地面沉降的发生可能，为地铁工程施工方案的完善及地铁施工工序的优化提供参考。2.3地表沉降槽系数变化引发的问题通过对城市地铁隧道施工状况的分析，地表沉降会引发槽系数改变的问题，这种改变会直接导致地表沉降问题。地铁隧道施工会受到盾构埋深及实际工程盾构半径的影响。盾构埋深主要是指隧道施工的实际深度。当地铁隧道施工遇到盾构深度与地面实际情况不同时，会使车槽系数变化，导致地铁隧道地表沉降。在地表沉降槽系数及地表沉降程度变化中，盾构施工深度变浅，地表系数会逐渐降低，地表的沉降会随着沉降槽减小逐渐增加，无法满足地铁隧道工程稳定性的施工需求[3]。

3复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降的优化策略

3.1明确地铁隧道施工工序

在城市地铁隧道施工中，为了避免地表沉降问题的发生，施工单位应该针对复杂地质条件的特点，确定具体的隧道施工方案。1）确定隧道施工的开挖工序，对导洞及扣拱周边进行加固，并在加固完成之后，进行隧道的开挖处理，以增强地铁隧道施工的稳定性。如隧道施工之前，可以预测隧道施工所引发的地表沉降的问题，合理模拟隧道的支护力学效应，并通过二维接触单元对锚杆的受力状况进行研究，确定具体的隧道施工方案，保证隧道受力分布及现场试验规律的一致，为地铁隧道的稳定施工提供参考。2）在数值模拟及理性模型试验中，隧道施工单位应该对管线的影响因素进行分析，明确地面沉降控制参数，通过施工方案的监测和数据的控制，保持离心试验及现场测量反应的一致性，使施工阶段的管道处于安全状态，避免地表沉降现象的发生。3）在加固施工之后，需要明确隧道的开挖方案，科学选择支撑方案，使用小型导管进行超前的预先注浆施工，增强地铁隧道工程施工的稳定性。超前小导管使用中，为了避免围岩力学结构的改变，应该确定力学性能通过注浆加固，保证工程施工的稳定性，以更好提高支护结构的强度[4]。

3.2暗挖施工方法

结合地铁隧道施工的特点，根据城市外界环境的影响，通常会选择暗挖隧道的方法。如覆土浅作为浅埋暗挖的主要方法，通常被运用在软弱围岩土层之中。为了保证地表施工的稳定性，工程单位应该对软弱土层进行加固处理。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，以提高地铁隧道施工的整体质量。

3.3喷锚支护方法

在复杂条件下城市地铁隧道地表沉降工程施工中，为了保证各项工序的稳步进行，应该采用喷锚支护技术进行隧道工程加固处理。1）确定喷锚施工工序的基本方案，按照混凝土喷层、锚杆及围岩的共同作用，避免出现岩土松动和分离的问题。2）稳定围岩结构时，经常会出现岩体破碎的问题，通过混凝土喷层工序的完善，可以增强喷锚支出施工的稳定性。3）针对喷射混凝土的工程特点，在支护技术使用中，会出现混凝土裂缝及混凝土脱落的问题。为了避免这些现象的出现，可以增加增强剂及水玻璃等材料提高混凝土的黏结度，以逐渐提高工程施工的稳定性。4）在复杂条件下的地铁隧道施工中，为了避免地表沉降的发生，应该选择合理的注浆施工工艺。施工单位需要结合地表沉降的裂缝、孔洞及不稳定地层的情况，进行堵水或是加固施工，提高地铁隧道施工的稳定性，为城市化的发展奠定基础。

4结语

在地铁隧道施工中，为了避免地表沉降现象的出现，施工单位应该系统分析复杂地质条件的特点，根据复杂地质对地铁隧道稳定性的影响，构建针对性的处理方案，以保证地铁隧道施工的稳步进行，提高地铁隧道施工的整体质量。地铁隧道施工单位根据需要分析引发地铁隧道的沉降原因，通过对隧道施工开挖工序的明确、暗挖、喷锚支护及注浆方案的完善，保证各项施工方案的稳步进行，以提升复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降处理的有效性，为城市地铁工程质量的提升提供参考。

参考文献:

[1]谢勇谋.复杂地质条件下隧道主要施工地质问题及对策探析[J].科技创新与应用,2019(10):107-109.

[2]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(4):156.

[3]唐波.城市地铁隧道施工引起的地面沉降与处理[J].科技创新与应用,2016(31):248.

[4]张大鑫.复杂地质条件下泥水式盾构掘进数据分析[J].海峡科技与产业,2019(1):105-106.

作者：付彬彬 单位：中铁二十二局集团第三工程有限公司