中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 北京 100000
摘要：当前，我国正处于社会与经济快速发展阶段，在经济发展过程中城市建设也得到了大幅提升。并且，在城市不断发展与提升过程中，各地人口开始不断向各大城市聚集，导致各大城市（如北上广深地区）人口数量急剧增加，致使当地住房建筑越来越多，造成了人口多可以利用土地少的情况，所以，当下怎样将城市地下空间合理开发并保证工程质量，成为了各大城市发展与建设的重要问题，要将地下空间合理利用，从而为当地经济发展创造出价值。可是由于地下管线分布错综复杂，普通施工方法不能正常施工，因此——盾构法，成为了解决这一问题的施工方式，并被广泛使用可是在施工后还会出现诸多问题。
关键词：地铁工程；盾构施工；地面沉降
前言
在城市快速发展过程中，大量管道与线路被铺设在地下，导致普通施工方式无法正常进行地铁施工，并且普通施工方式在施工过程中，还会导致交通堵塞、周围建筑物被影响、无法适应复杂地质结构等问题，所以，相关施工部门在进行地铁施工时，就开始将盾构法广泛利用并推广，因其施工方式可以有效避免以上问题。可是，大部分地铁是在岩土体内进行施工的，并且利用盾构法进行施工不管其埋深大小，在施工过程中都会对周围土层结构产生干扰，从而出现地面沉降问题，这样反而使邻近建筑物或地下线路等设施遭到威胁。
1 盾构隧道地面沉降规律
因为在地铁施工时利用盾构法进行施工，会导致不同程度地面沉降问题，所以要解决这一问题，就要先了解盾构法施工后地面规律。首先地面沉降是因为使用盾构施工时，掘进轴线方向对土层产生破坏所导致的，并且因为不同体层耐受程度，导致地面出现不同程度沉降现象。因此，长期施工数据总结与对沉降地面进行观察，发现出地面沉降规律，并将地面沉降规律大体分为以下几个阶段[1]。
1.1盾构到达前的地层沉降，即先行沉降
在进行盾构施工前，有些地面就已经出现不同程度的沉降，即先行沉降，并且受影响地面范围，大概在施工场地周围十米到十五米之内。出现这种问题的原因主要是因为盾构推进而导致土体压力改变，或者是因为在施工过程中地下水位下移导致土层有效应力增加，从而出现固结沉降，并引发先行沉降。
1.2盾构到达时的地层沉降，开挖面前的沉降或隆起
有时在进行盾构施工过程中，还会出现开挖面前沉降现象，并且这种沉降现象出现在开挖面距观测点大概三米至十米。这是因为在实际施工过程中无法将盾构土压舱压力与土地原本压力保持平衡，从而导致在施工时土地压力被释放，并引发土层塑性变形，出现开挖面前土地出现沉降或隆起问题。
1.3盾构机通过时的沉降
因为在使用盾构法施工时，需要利用盾构机来对土地进行挖掘，并且盾构机体形较大，在施工过程中其外壳还会与土地形成剪切滑动面，从而导致在盾构机挖掘过后，地面会出现沉降问题，并且因为盾构机挖掘造成的土地沉降问题，占据总体土地沉降问题的40%左右。
1.4后续沉降
后期沉降问题出现，是因为前期施工所遗留下来的问题没有解决，从而导致在施工结束一周后或长期运行过程中出现地面沉降问题。究其根本就是因为前期施工导致土层变动，并且在挖掘结束后没有控制好盾尾间隙的注浆及时性和充盈率，从而导致地面出现后续沉降问题。
2 地面沉降的原因
因为利用盾构进行地铁隧道施工时，会对周围岩土层造成破坏，并导致岩土层因为受到剪切破坏从而使其内部结构发生变化，进而导致地面出现沉降问题，所以若要解决并设立相关措施，就需要了解沉降原因，了解其沉降原因形成根本，才能做到从源头来解决地面沉降问题[1]。
2.1地层损失
大部分地面沉降问题是因为底层缺失所导致的，因为在进行盾构施工过程中中，相关部门无法精确计算或者是计算失误而导致地层出现损失，地层损失计算方法为实际开挖土体体积减去竣工隧道土体体积，并且在隧道外围包裹着的压入浆体也算是竣工隧道体积。所以就需要相关人员准确计算，地层损失计算公式为圆形盾构理论排土体积为πr²l，则单位长度地层损失Vi=Vt（%）*πr²，通过以上计算得出地层损失并及时弥补地层损失，若是没有及时弥补地层损失就会使地层发生变化或移动，进而导致地面出现沉降问题。
2.2受扰动土体的固结
因为在盾构施工过程中，会对隧道周围土地产生破坏，并且通过盾构机挖掘会使隧道周围形成超孔隙水压力，致使土地出现隆起现象，如图1所示的状态，然而当盾构机继续向前挖掘后，此处土地因为失去压力，从而使土层中的孔隙水压力下降，此时地面因为失去压力所以形成沉降现象，如图2所示的状态，并且随着时间推移以及来往车辆，对此处地面反复碾压与地下水土流失，使地面沉降现象进一步加重。
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图1孔隙水压力分布 图2孔隙水压力分布
3 地面沉降的控制方法
3.1优化掘进参数
若要将盾构施工过程中所导致的地面沉降问题解决，那么就需要将施工数据，以及对土层损失参数进行优化，从而做到最佳盾构施工，进一步避免因为土地压力过大、土地受损程度过大、超孔隙水压小所导致的地面隆沉以及沉降问题，只要将掘进以及土地参数计算优化，就可以避免土地沉降问题，甚至可以对地下生态环境起到保护作用。所以，若想将这些数据以及参数进行优化，就一定要对施工中的机器刀盘油压、盾构土舱压力、盾构机器挖掘速度等方面进行总结与分析。并且要合理选择隧道上复土地质条件还要参量好施工轴线偏差等数据，进而做到完美施工，避免土地因为盾构施工而出现沉降问题[3]。
3.2首100m试推进
进行盾构施工过程中，为了避免整条地铁线路地面出现大面积沉降问题，还可以选择对土地进行首100m试推进方式，主要目的是掌握土地情况，以及地下岩土层规律，从而将施工挖掘数据进行优化。在进行首100m试推进时，一定要根据施工当地情况进行调整和试推进区域划分，总的来说可以将试推进路段划分为三个区域进行测试和记录，第一试推进区域为三十米，其主要目的是通过三十米试推进，来掌握大概挖掘数据以及盾构机器挖掘速度，并且在挖掘过程中摸索地层变化轴线控制规律。第二试推进区域也为三十米，此时主要关注地面情况，这一试推进路段是查看，在进行盾构施工过程中是否会影响到周围建筑以及地下管道，并根据实际监测数据，来制定挖掘计划。第三挖掘区域总长度为四十米，此时就要在路面下进行试挖掘。此时就进入了正式开工准备阶段，施工人员就要对所有数据进行总结与分析，同时要对这一路段可能会发生的路面沉降问题进行预防，并制定出相应解决措施，通过首100m试推进来掌握基本信息，同时将相关信息总结分析，做到合理利用盾构法进行施工，保证地面沉降问题在施工开始阶段就有所控制，避免施工后期出现地面沉降问题[4]。
结束语
因为我国正处于快速发展阶段，并且因为人口聚集问题，导致土地使用面积逐渐缩小，所以就需要对地下进行施工建设，各大城市为了环节交通压力纷纷进行地铁施工，并且在地铁挖掘时使用盾构法进行施工。所以相关施工单位就要注意，在使用盾构法进行施工时，一定要将相关数据做好总结，因为在进行盾构法进行施工时难免会对岩土层产生不同程度破坏，但是就是因为这些破坏导致地面出现大量沉降问题，导致地下管道以及地上建筑物产生破坏，只有将前期准备工作做好，相关施工数据完善并优化，才能避免地面出现沉降问题，进而帮助地铁施工稳定进行，推动我国社会与经济发展。
参考文献：
[1]田金山.盾构施工地面沉降监测技术及沉降规律分析[J].天津建设科技，2008，18（1）：39-41.
[2]刘毅.盾构法施工在城市地铁建设中引起地面沉降变形分析[J].工程与建设，2014（1）：83-84.
[3]郑小康.盾构法施工引起的地面沉降浅析[J].物流工程与管理，2014（7）：278-279.
[4]王住刚.轨道交通盾构隧道下穿铁路线施工技术分析[J].中国市政工程，2016（5）：42-45.