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摘要：随着工程建设的发展，隧道盾构机已经广泛应用于隧道施工。虽然盾构施工对环境影响小；施工不受地形地貌、地表环境条件的限制；施工受天气状况和气候条件影响小；使用范围广，可用于多类地层等优点。但是，在施工的过程中，隧道上方一般都会出现一定范围内的地表沉降情况。由于造成地表沉降的因素很多，进而造成周围建筑物遭到大量的破坏，给人民的财产安全和生命带来众多隐患，同时严重破坏着周边环境。因此，本文现就盾构施工引起的地表沉降问题进行一些探究和分析。
关键词：盾构施工；地表沉降；原因；沉降控制
引言
城市化进程的推进，使得交通事业得以迅猛发展。借此，各个地区为了解决土地资源紧缺问题，提出地下交通设施的建立，地铁的出现则是改善城市交通环境的重要性举措之一。我国逐渐成为世界上盾构隧道工程量多、规模性大、发展速度快的国家之一。因此，研究盾构施工引起的地表沉降问题有着非常重要的意义。
一、地表沉降的危害
虽然盾构施工过程中，对环境的影响并不是非常显著，施工的过程中，虽然受到地表环境、气候条件的限制因素几乎不存在，地表占地面积较小，征地时耗费的费用较低，且应用范围十分广阔。但是，盾构技术在隧道中应用时，都会对地表造成一定的震动，并引发施工区域周边的土体应力和应变状态都发生了一定的改变，从而造成地层的变形和地面的沉降现象。如果地层的变形超过了一个较为稳定的范围时，那么，就会对施工区域内，以及施工区域周边的建筑物、道路和地下管网等形成安全威胁。所以，专业人员只有在设计施工的阶段，对隧道施工的影响做一个必要的预测，从而达到保护已建建筑物的目的。因此，深入的对盾构法隧道施工的影响进行研究，从而根据研究的结果，采取相应的对应解决措施减小土体变形，减少对周围环境的危害。
二、地表沉降的原因
盾构施工的进行会引起地层遭受不同程度的变化和损失，同时也会让周边的土体遭到一定的破坏，且不易再固结，这些都是导致地面沉降的重要原因。以下就是几个主要的表现：?
2.1破坏土层
首先，在隧道开挖的过程中，就已经对原有平衡状态的土层结构造成一定的破坏；其次，土层原有稳定状态改变之后，地下水水位也会有一定的变化，而这种变化也会导致地层的原始应力状态被改变，从而造成严重的土体变形和地表沉降。?
2.2辅助手段
在盾构施工的过程中，同时都会以降水法作为辅助手段，也就是在井点管的四周，形成一个漏斗状的曲面，这个漏斗的外围就会给予地下水的流动补给，从而产生动态性的水压头，在这个动态的过程中，土中的有效应力在不断增加时，就会造成土体的固结沉降。?
2.3注浆
盾构施工中，一般都会与注浆工作同时进行，如果在向盾尾和衬砌之间的建筑空隙内注浆时，注浆操作不及时，或者是注浆量较低，都会对盾尾隧道周边的土体造成一定的影响，同时土体也会向盾尾环形空隙的方向移动，进而引发地表沉降现象。?
2.4支护应力
盾构在掘进时，开挖面的土体受到水平支护应是小于原始的侧向应力，此时开挖面的土体就会向着盾构内部方向移动，移动的过程中，则会引起地层损失，进而导致盾构上方造成地面沉降。?
2.5推进方向的改变
笔者单位在某施工项中，其施工区域并不是一个较为平直的线路，其间会出现曲线线路、交叉线路、并行线路等，所以盾构施工过程中，盾构在曲线推进、纠偏、抬头，或者是叩头推进的过程中，其实际开挖的断面呈现出椭圆，而不是圆形时，就此引起地层损失，地表沉降也就随之出现。
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2.6操作不规范
隧道衬砌结构和接缝防水处理时，其操作不规范就会出现施工质量差、隧道渗漏点频频出现，导致大量的水土流失，从而引发严重的地表沉降。
三、地表沉降的影响因素
3.1施工项目的土层覆盖厚度?
根据本单位长期的实践和结果证明，施工项目在进行埋深时，造成地表沉降的影响性因素因其地层的情况不同而各有差异，Attewell研究给出如下关系：
R指的就是隧道半径；h指的就是隧道土层的覆盖厚度；i指的就是隧道轴线到地面沉陷槽曲线反弯点的距离；k，n指的就是与地层特性及施工因素有关的常数。?
3.2盾构直径?
在隧道进行埋深操作时，其埋深保持不变的情况下，地表沉降现象也会跟着盾构直径的增大而增大。反之，则会造成一定的地表隆起，所以，盾构直径应该在每个施工项目中都有一个其特有且固定的数值来保障地表平整。
3.3盾尾的注浆填充率高低
地表以下进行项目工程建设时，隧道会造成很大的地表沉降，为解决这一问题，通常都会选择注浆的手段，因为在盾构的过程中，注浆填充率的提高也会适当的降低沉降率。因此，一个最佳的注浆率是保证盾构施工项目顺利竣工的必备条件。
3.4施工条件
盾构项目在推进的过程中，不仅要对土仓承压力、推进速率、盾尾注浆量、注浆压力、注浆时间、出土量等进行考量，而且还要明确施工人员的工作态度、技术水平等。
四、控制地表沉降的有效性措施
根据国内外的资料以及施工实践，对地表的沉降只要采取相应的技术措施，还是能控制在很小范围之内。具体措施如下：
4.1有效的控制盾构施工区域的隆陷问题
造成地表隆起或者是地表沉降，其主要还是由于在盾构施工的过程中，正面对该区域的土体使出的推进力是远远高于原始侧向力。因此，在进行时间上和时空上的监测时，应该要根据该地区地表隆起的情况对推力、出碴量、以及出渣速度等进行适当的调整，提高正面的承压力能力，实现沉降降低稳定开挖面的目的。?
4.2保证盾构施工过程中的沉降
在盾构施工的过程中，沉降现象是不能避免的情况，但是，如果沉降现象超越了某种极限， 那么就应该对掘进的速度进行一定的调整，同时采取注浆的方法保证其稳定性，使盾尾通过区域的土体保持三向应力的状态，从而实现地表沉降的控制。如我单位在某项目中，在某含水量丰富的地段，盾构通过之后，造成土体压力降低，土体稳定性被破坏，地面沉降现象十分显著，只能采取注浆的手段来稳定该地土体，尤其是要对其拱部120°的范围内进行地层的加固。
4.3其它施工措施
盾构在隧道施工过程中，为了能够有效的降低地表沉降的问题，笔者认为应该注意这两个方面：第一，技术方面：生产出更为有效的盾构机器，其压力控制系统能够更具灵敏性、有效性和注浆时的密实性；第二，施工方面：应该要培养出一支更具有专业化程度高、高素质化的施工团队。
五、结语
综上所述，虽然盾构技术在不断地进行改进，但是，其技术性要求还是达不到完全防止地表沉降的目标。但是，我单位始终将人民的生命安全置于第一位，不仅要对地表沉降造成的原因和影响性因素进行分析，而且还要在施工的前期准备工作、中期工作中，以及后期的维护中，都应该根据具体的情况提出一些有效性的措施，将地表沉降的影响降低到最小的范围内，使其不会对周边的建筑物造成一定的威胁，进而力求做到促进我国盾构技术进一步发展。
参考文献
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论文作者:游光文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/21
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