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【摘 要】本文首先分析了地铁隧道暗挖法施工致地表沉降的国内外研究现状，然后介绍了浅埋暗挖法地铁施工造成地表沉降的原因，最后介绍了预防地表塌陷的施工技术措施。
【关键词】暗挖；地表下沉；探析
一、前言
浅埋暗挖法具有越来越广阔的发展前景，正是因为此原因我们必须重视到浅埋暗挖法的弊端所在，随着地铁工程的不断兴起，对地铁浅埋暗挖技术的要求也越来越高，在这种背景下，加强对其技术分析研究对进一步促进地铁工程的施工进度提升具有十分重要的意义。
二、地铁浅埋暗挖施工致地表沉降的国内外研究现状
随着地铁隧道浅埋暗挖的施工，隧道开挖会不可避免地扰动附近地层原有的平衡状态，引起应力重分布和地层变形，构成对地表及地表建（构）筑物的附加荷载，并使其发生变形，估算浅埋隧道开挖引起的地层应力和变形，主要的预测方法包括经验法、解析法、数值法和模型试验法。
1、基于经验法的地铁隧道施工地表沉降预测方法
Schmidt-Peck横向预测地表沉降方法于1969年在墨西哥土力学及地基基础工程国际会议被Peck提出，它是最早预测地表沉降的方法。该理论认为在地下挖去一块微小介质后引起的地面下沉曲线为高斯分布曲线，地表沉降所形成的沉降槽的曲线形态以数学形式加以表现，逐步对地表沉降分布、最大沉降量等进行理论和经验上的推断。
2、基于解析法的地铁施工地表沉降预测方法
随着研究的深入，许多学者将其他学科的研究成果引入到隧道地层变形研究中，将地基土作为弹性、弹塑性、粘弹塑性体考虑，孙钧等利用粘弹塑性理论，对圆形隧道围岩和衬砌进行了较简单的边界条件和初始条件的粘弹塑性分析并作出解答。
3、基于数值模拟的地铁施工地表沉降预测方法
计算机的出现为数值分析提供了强有力的工具，而借助计算机可以较全面地考虑影响地表移动及变形的众多主要因素，较为准确地预计隧道施工引起的地表移动及变形。
三、浅埋暗挖法地铁施工造成地表沉降的原因
浅埋暗挖法隧道施工造成地面沉降的原因主要有以下几个方面：
地下水对地表沉降的影响，根据经典土力学的理论，天然土体一般为三相体系，由矿物颗粒组成骨架体，再由孔隙水和气填充骨架。土颗粒的压缩性很小，一般认为是不可压缩的。在土颗粒不可压缩的前提下，我们能得知土体的变形是孔隙流体的流失及气体体积的减小、颗粒重新排列、粒间间距缩短、骨架体发生错动所造成的。随着地铁隧道的施工会引起地下水的流失，颗粒重新排列，我们所看见的宏观上的表现就是地层出现沉降。
地层上覆体特性对地表沉降的影响，上覆体本身所具有的力学特性对地铁施工中地表沉降也会造成较大的影响。有一些承载能力较差的土，比如枯土、粉质枯土及强风化泥质粉砂岩等。这些承载能力较差的土无法形成自然拱；而有些如硬质岩、极硬质岩可以形成自然拱。能否形成自然拱，成拱的质量如何，会对地表出现的沉降产生很大的影响。
地层应力对地表沉降的影响，隧道开挖的过程也是地层内应力重新分布的过程。隧道开挖形成空洞，周围会产生急剧的变形与应力重新分配与调整的一个过程，应力的重新分布改变了土体颗粒的流动方向，从而引起隧道周围一定范围内土体产生一定量的移动，而这种移动也会对地表沉降造成一定的影响。
爆破施工对地表沉降的影响，由于地质条件的复杂多变，各段的地质条件不同，部分施工段可以进行机械挖掘，但有部分施工段情况不同，这些施工段需要爆破松动。在这些施工段的爆破过程中，震动波向四周围的传递会对周围土体产生一种挤密的作用。经过多次的爆破扰动，会对周围土体产生不同程度的影响，多表现为导致隧道周围土体的压密，最终引起地面沉降。
施工工艺以及操作对地表沉降的影响。
（1）开挖进尺的大小会对地表下沉、拱顶沉降以及开挖面的稳定性造成一定的影响，开挖进尺的大小实质上是工作面无支护空间的大小，其值不仅决定着地表下沉及拱顶沉降，而且也影响开挖面的稳定性，二者相互作用并以工作面的稳定性为基础。
（2）围岩节理裂隙发育，开挖中产生的小坍塌致使钢筋网与围岩不密贴，喷浆不密实，初期支护与围岩间存在空隙，再加上拱背注浆的不及时造成注浆充填滞后于土体的压密，起不到应有的充填作用。
（3）地铁施工建设中，一次衬砌结束后，二次衬砌没有及时的去做，使得围护结构产生较大的变形等，会对地表沉降造成一定的影响。
四、预防地表塌陷施工技术措施
1、地表水的截排
隧道浅埋段地表地势较低，为汇水面，且围岩破碎，地表水渗透严重。在施工前，把地面裂缝填夯。做成向外的排水坡，并开挖沟渠，将地表水排出影响隧道施工范围之外，防止地表水渗入，避免因渗水软化隧道围岩。
2、超前支护
全隧浅埋暗挖段均采用双层超前小导管注浆后开挖，水泥浆液在隧道浅埋中小导管注浆下能发挥很好的作用，隧道内土体在高压力浆液的作用下，在土体压裂区中，经过多次挤压提高效率相互渗透，形成浆脉网络。浆脉填充和挤密脱水固结为硬塑状黏土，起着土体骨架作用从而改变土体对外力的反应机制，使土体的变形受到约束，使围岩的强度、稳定性、抗渗性均得到提高。
3、用格栅钢架支撑、预留核心土掏槽开挖
隧道开挖时，可采用短台阶法开挖，超前支护完成后，用小型挖掘机沿上台阶开挖轮廓线预留核心土进行掏槽开挖，严格控制台阶高度，再用风镐或人工对欠挖部分进行开挖修整，修整完后立即进行喷砼封闭，严格注意初喷砼厚度标准。在已做好的掏槽内架设格栅钢架支撑，做好格栅间距，格栅间用角钢（槽钢）及螺栓连接成整体，将小导管尾部与格栅焊接成整体，在格栅钢架拱脚部位每处增设锁脚锚杆，最后复喷砼。
4、下台阶开挖
开挖到一定位置后，可以进行下台阶开挖。开挖时采用了先拉中槽，兩侧跳槽马口开挖的施工方法。中槽开挖时要保证两侧各预留一定空间的平台，以防掉拱。马口开挖后及时喷砼初期支护、架接格栅钢架，用梅花型布设系统锚杆，挂网喷砼支护，隧道穿民房段地层加固在穿越房屋的隧道地表，采用水泥与水玻璃双液浆注浆，有效使原来松散围岩胶结成一个整体从而改善隧道成拱稳定条件，减少地表沉降，确保地面房屋安全及隧道的顺利掘进。注浆时，先垂直钻井注浆孔，然后在钻孔内放入注浆管，注浆管下部设置成花管，通过注浆管向围岩注浆。如遇房屋等障碍物时，采用钻斜孔注浆。
5、仰拱及衬砌施工
要及时进行仰拱及衬砌混凝土浇筑。仰拱及仰拱填充超前衬砌施工，仰拱施工地段运输通道采用栈桥通过，注意仰拱每次灌注量。一次性灌注完成时，要注意仰拱距开挖面范围。二次衬砌距开挖面范围不同，尽早使衬砌闭合成环.整体受力，确保支护结构的稳定性从确保施工安全。
6、监控量测
及时做好监控量测，并迅速反馈信息。通过地表环境、围岩地层，掌握地质、施工监测，支护结构等变化情况，以信息反馈优化支护设计、指导施工及时采取有效措施处理存在的隐患，以保证施工安全。
浅埋暗挖城市隧道工程中，都会不可避免地导致地面沉降及地层位移，再加上周边建筑物及地下管道众多，往往对隧道施工有着严格的限制要求，因此，对地面沉降规律进行研究及预测显得十分重要。城市隧道埋深较浅，国内外虽然对其研究较多，但采用浅埋暗挖法开挖的相对较少，因此利用这种方法在隧道施工作业中，要严格遵守技术指标和要求来实施，从而有效防止地表塌陷，保证人民和施工人员的安全。
五、结束语
地表沉降的控制要落到实处不容易，由于地表沉降是多因素共同作用的结果，具体的地铁建设工程中，我们必须要弄明白是什么因素在起作用，起到多大作用。在隧道施工作业中，要严格遵守技术指标和要求来实施，从而有效防止地表塌陷，保证人民和施工人员的安全。
参考文献：
[1]姚晓红《城市地铁浅埋暗挖隧道地层沉降分析与控制11》.铁道建筑技术，2006.
[2]卿伟衰，廖红建，钱春宇.地下隧道施工对相邻建筑物及地表沉降的影响.地下空间与工程学报，2011，（6）.
[3]张顶立，黄俊.地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J].岩土力学与工程学报，2010，24（10）：1703-1707.
[4]张银屏，雷震宇.浅埋暗挖隧道对地表变形影响的三维数值分析[J].华东交通大学学报，2O11，22（5）.
[5]齐振明.李鹏飞.地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准EJ2.北京交通大学学报，2010，34（3）.
【关键词】暗挖；地表下沉；探析
一、前言
浅埋暗挖法具有越来越广阔的发展前景，正是因为此原因我们必须重视到浅埋暗挖法的弊端所在，随着地铁工程的不断兴起，对地铁浅埋暗挖技术的要求也越来越高，在这种背景下，加强对其技术分析研究对进一步促进地铁工程的施工进度提升具有十分重要的意义。
二、地铁浅埋暗挖施工致地表沉降的国内外研究现状
随着地铁隧道浅埋暗挖的施工，隧道开挖会不可避免地扰动附近地层原有的平衡状态，引起应力重分布和地层变形，构成对地表及地表建（构）筑物的附加荷载，并使其发生变形，估算浅埋隧道开挖引起的地层应力和变形，主要的预测方法包括经验法、解析法、数值法和模型试验法。
1、基于经验法的地铁隧道施工地表沉降预测方法
Schmidt-Peck横向预测地表沉降方法于1969年在墨西哥土力学及地基基础工程国际会议被Peck提出，它是最早预测地表沉降的方法。该理论认为在地下挖去一块微小介质后引起的地面下沉曲线为高斯分布曲线，地表沉降所形成的沉降槽的曲线形态以数学形式加以表现，逐步对地表沉降分布、最大沉降量等进行理论和经验上的推断。
2、基于解析法的地铁施工地表沉降预测方法
随着研究的深入，许多学者将其他学科的研究成果引入到隧道地层变形研究中，将地基土作为弹性、弹塑性、粘弹塑性体考虑，孙钧等利用粘弹塑性理论，对圆形隧道围岩和衬砌进行了较简单的边界条件和初始条件的粘弹塑性分析并作出解答。
3、基于数值模拟的地铁施工地表沉降预测方法
计算机的出现为数值分析提供了强有力的工具，而借助计算机可以较全面地考虑影响地表移动及变形的众多主要因素，较为准确地预计隧道施工引起的地表移动及变形。
三、浅埋暗挖法地铁施工造成地表沉降的原因
浅埋暗挖法隧道施工造成地面沉降的原因主要有以下几个方面：
地下水对地表沉降的影响，根据经典土力学的理论，天然土体一般为三相体系，由矿物颗粒组成骨架体，再由孔隙水和气填充骨架。土颗粒的压缩性很小，一般认为是不可压缩的。在土颗粒不可压缩的前提下，我们能得知土体的变形是孔隙流体的流失及气体体积的减小、颗粒重新排列、粒间间距缩短、骨架体发生错动所造成的。随着地铁隧道的施工会引起地下水的流失，颗粒重新排列，我们所看见的宏观上的表现就是地层出现沉降。
地层上覆体特性对地表沉降的影响，上覆体本身所具有的力学特性对地铁施工中地表沉降也会造成较大的影响。有一些承载能力较差的土，比如枯土、粉质枯土及强风化泥质粉砂岩等。这些承载能力较差的土无法形成自然拱；而有些如硬质岩、极硬质岩可以形成自然拱。能否形成自然拱，成拱的质量如何，会对地表出现的沉降产生很大的影响。
地层应力对地表沉降的影响，隧道开挖的过程也是地层内应力重新分布的过程。隧道开挖形成空洞，周围会产生急剧的变形与应力重新分配与调整的一个过程，应力的重新分布改变了土体颗粒的流动方向，从而引起隧道周围一定范围内土体产生一定量的移动，而这种移动也会对地表沉降造成一定的影响。
爆破施工对地表沉降的影响，由于地质条件的复杂多变，各段的地质条件不同，部分施工段可以进行机械挖掘，但有部分施工段情况不同，这些施工段需要爆破松动。在这些施工段的爆破过程中，震动波向四周围的传递会对周围土体产生一种挤密的作用。经过多次的爆破扰动，会对周围土体产生不同程度的影响，多表现为导致隧道周围土体的压密，最终引起地面沉降。
施工工艺以及操作对地表沉降的影响。
（1）开挖进尺的大小会对地表下沉、拱顶沉降以及开挖面的稳定性造成一定的影响，开挖进尺的大小实质上是工作面无支护空间的大小，其值不仅决定着地表下沉及拱顶沉降，而且也影响开挖面的稳定性，二者相互作用并以工作面的稳定性为基础。
（2）围岩节理裂隙发育，开挖中产生的小坍塌致使钢筋网与围岩不密贴，喷浆不密实，初期支护与围岩间存在空隙，再加上拱背注浆的不及时造成注浆充填滞后于土体的压密，起不到应有的充填作用。
（3）地铁施工建设中，一次衬砌结束后，二次衬砌没有及时的去做，使得围护结构产生较大的变形等，会对地表沉降造成一定的影响。
四、预防地表塌陷施工技术措施
1、地表水的截排
隧道浅埋段地表地势较低，为汇水面，且围岩破碎，地表水渗透严重。在施工前，把地面裂缝填夯。做成向外的排水坡，并开挖沟渠，将地表水排出影响隧道施工范围之外，防止地表水渗入，避免因渗水软化隧道围岩。
2、超前支护
全隧浅埋暗挖段均采用双层超前小导管注浆后开挖，水泥浆液在隧道浅埋中小导管注浆下能发挥很好的作用，隧道内土体在高压力浆液的作用下，在土体压裂区中，经过多次挤压提高效率相互渗透，形成浆脉网络。浆脉填充和挤密脱水固结为硬塑状黏土，起着土体骨架作用从而改变土体对外力的反应机制，使土体的变形受到约束，使围岩的强度、稳定性、抗渗性均得到提高。
3、用格栅钢架支撑、预留核心土掏槽开挖
隧道开挖时，可采用短台阶法开挖，超前支护完成后，用小型挖掘机沿上台阶开挖轮廓线预留核心土进行掏槽开挖，严格控制台阶高度，再用风镐或人工对欠挖部分进行开挖修整，修整完后立即进行喷砼封闭，严格注意初喷砼厚度标准。在已做好的掏槽内架设格栅钢架支撑，做好格栅间距，格栅间用角钢（槽钢）及螺栓连接成整体，将小导管尾部与格栅焊接成整体，在格栅钢架拱脚部位每处增设锁脚锚杆，最后复喷砼。
4、下台阶开挖
开挖到一定位置后，可以进行下台阶开挖。开挖时采用了先拉中槽，兩侧跳槽马口开挖的施工方法。中槽开挖时要保证两侧各预留一定空间的平台，以防掉拱。马口开挖后及时喷砼初期支护、架接格栅钢架，用梅花型布设系统锚杆，挂网喷砼支护，隧道穿民房段地层加固在穿越房屋的隧道地表，采用水泥与水玻璃双液浆注浆，有效使原来松散围岩胶结成一个整体从而改善隧道成拱稳定条件，减少地表沉降，确保地面房屋安全及隧道的顺利掘进。注浆时，先垂直钻井注浆孔，然后在钻孔内放入注浆管，注浆管下部设置成花管，通过注浆管向围岩注浆。如遇房屋等障碍物时，采用钻斜孔注浆。
5、仰拱及衬砌施工
要及时进行仰拱及衬砌混凝土浇筑。仰拱及仰拱填充超前衬砌施工，仰拱施工地段运输通道采用栈桥通过，注意仰拱每次灌注量。一次性灌注完成时，要注意仰拱距开挖面范围。二次衬砌距开挖面范围不同，尽早使衬砌闭合成环.整体受力，确保支护结构的稳定性从确保施工安全。
6、监控量测
及时做好监控量测，并迅速反馈信息。通过地表环境、围岩地层，掌握地质、施工监测，支护结构等变化情况，以信息反馈优化支护设计、指导施工及时采取有效措施处理存在的隐患，以保证施工安全。
浅埋暗挖城市隧道工程中，都会不可避免地导致地面沉降及地层位移，再加上周边建筑物及地下管道众多，往往对隧道施工有着严格的限制要求，因此，对地面沉降规律进行研究及预测显得十分重要。城市隧道埋深较浅，国内外虽然对其研究较多，但采用浅埋暗挖法开挖的相对较少，因此利用这种方法在隧道施工作业中，要严格遵守技术指标和要求来实施，从而有效防止地表塌陷，保证人民和施工人员的安全。
五、结束语
地表沉降的控制要落到实处不容易，由于地表沉降是多因素共同作用的结果，具体的地铁建设工程中，我们必须要弄明白是什么因素在起作用，起到多大作用。在隧道施工作业中，要严格遵守技术指标和要求来实施，从而有效防止地表塌陷，保证人民和施工人员的安全。
参考文献：
[1]姚晓红《城市地铁浅埋暗挖隧道地层沉降分析与控制11》.铁道建筑技术，2006.
[2]卿伟衰，廖红建，钱春宇.地下隧道施工对相邻建筑物及地表沉降的影响.地下空间与工程学报，2011，（6）.
[3]张顶立，黄俊.地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J].岩土力学与工程学报，2010，24（10）：1703-1707.
[4]张银屏，雷震宇.浅埋暗挖隧道对地表变形影响的三维数值分析[J].华东交通大学学报，2O11，22（5）.
[5]齐振明.李鹏飞.地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准EJ2.北京交通大学学报，2010，34（3）.