广西长长路桥建设有限公司 530000
摘要：隧道开挖会引起地表沉降，过大的地表沉降将会导致地表构筑物等发生变性破坏，因此，研究不同土质条件下地表沉降规律以及对影响地表沉降的相关参数进行分析至关重要。地层中的工程开展形式主要以盾构隧道工程为主，而工程的安全顺利开展则主要依赖于对盾构隧道施工引发的地表沉降数值和分布情况进行正确研究。隧道掩埋深度、地层情况、工程施工中应用的技术等是影响地表沉降的主要因素，而工程测量数据却可以受到多种因素的影响。因此，需要对工程测量数据进行研究，从而对盾构隧道施工引发的地表沉降规律进行科学研究。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对隧道施工诱发地表沉降影响分析提出了一些建议，仅供参考。
关键词：隧道施工；诱发地表沉降；影响分析；对策
引言
地表沉降曲线沿隧道中心呈两侧对称分布，杂填土、黄土、软砾土和强风化岩对应的地表最大沉降值依次减小。随着土体弹性模量和泊松比的增大，地表沉降槽宽度逐渐减小，地表沉降最大沉降也越小，且二者影响程度较其他因素要大。土体黏聚力和内摩擦角越大，地表沉降越小。改变土体的黏聚力和内摩擦角，地表沉降槽宽度基本不发生变化。
1、隧道施工特点
隧道会扰动周围土体，破坏土体原有的应力状态，可能导致建筑物的开裂、倾斜甚至倒塌，危及建筑物的正常使用。前对该类问题的分析方法主要有整体分析法和分步分析法两大。中隧道开挖引起沉降的预测公式有很多，常用的方法有数值模拟法、Peck公式法、弹性解析法、随机介质法等。将其开发并成功应用于煤矿和建设的地表移动预测中。随着此理论进一步发展；又探讨了二维与三维地表沉降的随机介质计算问题；对Peck法和随机介质法两者的适用性进行分析，增加了随机介质法的工程实用性。在建筑物沉降预测方面，通常假设建筑物的变形与地表变形相同，并通过预测地表沉降来反映建筑物的沉降规律。基于水、土压力统一计算理论，建立了评价多层土中盾构隧道开挖面稳定性的对数螺旋破坏模式；对隧道在下穿既有线路时出现的种种难题进行详细的分析阐述；城市地下工程在下穿建筑物过程中对建筑物的破坏影响；隧道下穿既有线路时对原有轨道的影响规律；城市下穿建筑物工程所产生的风险；隧道下穿多层砖混结构建筑物时对建筑物的沉降影响。
2、隧道施工诱发地表沉降影响分析
2.1不同注浆参数下的地表沉降研究
（1）注浆体弹性模量。依据GB50446—2017《盾构法隧道施工及验收规范》，根据工程实际情况，注浆体选择水泥砂浆，砂浆灰砂比为1∶1.5～1∶3，水灰比为1∶1～1∶1.1。可得盾构掘进同步注浆浆液的初期弹性模量较小，而中后期强度等物理指标会大幅提高。分别选取龄期为1、7、28d的注浆浆液弹性模量进行模拟对比分析，其值分别为0.9、5.0、300MPa。由图1（不同的弹性模量对地表沉降的影响/隧道截面方向）、图2（弹性模量与隧道沉降的关系）可以看出：盾构掘进过程中随着浆液弹性模量的逐渐增大，掘进对周围土体的影响呈逐渐减小的趋势，隧道拱顶以及地表沉降也有明显减小。地表沉降和地层位移对注浆材料弹性模量的选取值较为敏感，在盾构掘进的后期，管片外侧的浆液会逐渐发生固结硬化，浆液在固结硬化的过程中，不仅弹性模量得到增加，其他的物理力学指标也有相应的改善。单线盾构隧道的沉降量最大值位于盾构隧道轴线上方，而双线隧道的沉降最大值位于两隧道轴线之间的范围。双线隧道浆液弹性模量为0.9、5.0、300MPa的地表沉降量与单线隧道的地表沉降曲线相似。当弹性模量为300MPa时，地表沉降微量且均匀，而0.9MPa的地表沉降在沿隧道轴线（掘进方向）正上方区域有相比其他区域较多的沉降，因此盾构机掘进时，应实时对其地表沉降进行监测。
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2.2隧道轴线地表沉降与掩埋深度的关系
将地层损失率定为一定数值，并结合Peck关于横断面地层损失与沉降槽面积相等的推论，对横断面地层损失进行计算，可得出有关隧道轴线地表沉降的公式，公式为：Smax=Vi
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2πi（式2）。在得出这一公式的基础上，利用该公式对隧道轴线地表沉降进行计算，并利用上文提到的沉降槽宽度系数计算公式对不同隧道中心线掩埋下的沉降槽宽度系数进行计算，便可得出隧道轴线地表沉降与掩埋深度的关系。例如，当隧道中心线掩埋深度一定时，采用Peck（n=0.9）公式计算得出的轴线地表沉降的数值要比采用Loganathan，Poulos公式计算得出的该项数值大。而在隧道中心线掩埋深度与轴线地表沉降的关系上，尽管采用的公式不同，但总体的关系趋势却相同，即轴线地表沉降随隧道中心线掩埋深度的升高而降低，且呈近似幂函数关系趋势。
3、隧道施工沉降的治理措施
3.1加强施工前期的沉降预防控制工作
在施工之前，工程项目建设人员需要对施工环境以及施工地质条件进行详尽科学的探测，加大地质勘测的力度，为施工计划的制订提供充足的数据支持，从而使得施工单位能够详细了解工程项目建设区域的土壤岩性、地质情况、地下水的分布情况以及路基的状态等参数，从而明确施工过程中需要注意的问题以及施工的重点和难点。科学制订控制方法，为后续浅埋隧道施工沉降的防治奠定坚实的基础。在施工前期，工程项目建设人员还需要着重对交叉以及隧道交叉的位置进行勘察，勘察的内容主要包括路基的稳定性、路面不均匀沉降现象等，为施工过程中沉降监控工作以及施工计划的拟定提供充足的数据参考。然后，工程项目建设人员还需要明确本身的性质以及车辆的运行对浅埋隧道施工地质环境造成的影响和破坏。
3.2施工方案
基于少扰动的原则，采取短进尺和强支护的方案。在新奥法施工作业中使用超前锚杆或者超前小导管，结合钢筋网片和系统锚杆等，发挥相互配合的作用，获得相应的效果。施工作业中将围岩作为承载体，构建柔性并且紧贴围岩的隧道支护结构，实现对施工压力的承受，同时保证围岩整体的稳定性，减少松动破坏的产生。应用新奥法，将锚杆和钢筋网片等组成性能强大的维护支护系统，保证围岩的承载能力。
3.3监测技术
从新奥法施工作业实际来说，若想保证作业的质量和效果，必须要做好严格的把控。采用监测技术，强化对隧道稳定性以及安全性的把控。技术要点如下：（1）如果围岩产生不稳定问题，要采取相应的支护措施。即使当前围岩的稳定性较好，也需要做好预防，比如采取喷射支护方法，通过增加喷射厚度并且添加锚杆和钢筋网，增强加固的效果。完成初次喷射作业后，及时组织喷层变形的监测。（2）完成初期支护作业后，因为围岩的变形相对稳固，所以可以设置模板，同时组织开展二次衬砌作业。在新奥法施工作业中，结合过往的作业经验和力学计算等，基于地质勘察结果，做好预设计，同时预设定支护参数。通过合理布置监控测试系统，加强对围岩开挖和支护等环节的实际情况把控，间接描述支护的作用，同时反映给作业人员，强化施工作业质量的把控。
3.4做好施工细节的控制
在施工过程中，必须要加强对施工细节的控制，明确施工过程中可能存在的影响因素，并采取针对性的措施进行解决。在施工细节方面，需要对整体施工进行过程性的控制，注重施工设备以及施工工艺的应用，提升整体施工质量和施工效率。在隧道开挖的过程中，需要结合隧道施工的特点，分析不同的开挖方式的优势以及不足，选择针对性的施工方案以及施工技术。在工程项目建设期间，为了显著提高岩层的稳定性，需要采取循序渐进的方式进行隧道的开挖，保证初期支护的效果，确定浅埋的路线，防止工程施工过程中出现沉降问题。在进行浅埋隧道下穿施工沉降的过程中，为了保证隧道基础的稳定性和安全性，往往采取短台阶人工开挖的方式，并在开挖过程中做好前期的支护工作，避免在工程施工过程中出现沉降问题。在需要进行爆破时，尽可能压缩爆破规模，采取振动小以及药量小的方式进行爆破，有效减少在爆破过程中对隧道产生的冲击力，保证隧道整体结构的稳定性和安全性。
结束语
总而言之，能够对隧道施工产生扰动影响的因素有很多，并且这些因素是很难被精准计算的。针对计算沉降影响分析，而这一计算方法是在人为假定的基础上完成的，需要在日后通过结合更对工程实例，进行进一步的完善。
参考文献：
[1]黄晨阳.隧道施工地表沉降规律及数值模拟[D].大连理工大学，2019.
[2]王锋.隧道施工对地表沉降的影响及控制措施研究[D].长安大学，2019.