曾柳祁
中铁五局电务城通公司
摘要：随着城市人口数量的逐渐增长，以及人均消费水平的提升，为了减轻交通拥堵情况，许多城市都开始大规模的进行地铁隧道施工。在地铁隧道施工时，人们往往考虑的是地面上的建筑是否会受到影响，或者是担心对环境和绿化能否造成伤害，却忽略了隧道在开挖时，会对地表和地层造成位移，因此，人们在地层这方面的认知并没有太过充分。所以本文将会主要探讨地铁隧道在施工时，对地层位移规律进行讨论。
关键词：地铁隧道；施工方法；地层位移规律
地铁隧道现在可以说是建设的热潮，然而在施工时，不仅会影响到地面上的建筑，同时对地层的各种结构也有影响，例如地下管道，或者是建筑物的根基。然而就目前为止，大多数人们对地层的位移规律这方面还没有太过深究，能够看到的资料也是少之又少，所以对于工程部而言，关于地层位移规律这方面的研究更应该着重放在心中。
一、地铁隧道施工方法概述
在探讨地层位移规律之前，首要要了解地铁隧道究竟是如何施工，都以什么样的方式施工。同时在考虑到地面因素的情况下，地铁施工的方式也各不相同，一般情况下，都要根据工程性质、地面及地下，还有设备工期等进行施工。
1.明挖法
明挖法一般是用在地面交通和环境都能够容许的情况下，明挖法如今也是各个国家地铁隧道施工的首选措施。先是挖开地面，然后从上往下挖土石一直到标定的高度位置后，再以从下往上的方式从基地顺作施工，在隧道主体结构完成后，再把基坑跟地面恢复到原来样子的一种方法。
难点：明挖法这项施工技术是深基坑工程技术的其中一种，像是地铁施工这种工程，一般都在热闹的城区，因为在人多的地方方便大家坐地铁出行，所以四周无论是建筑物还是其他，一定都很繁华且密集，所以这项难度便在于如何能够减少对建筑物的影响，同时还能保护周边的环境状态，同时防止地表沉降。
优点：这种方法的优点是施工进度快，不用耽误太长时间，而且施工技术也并没有很复杂，在经济方面也不需要有太多的支出，所以被作为第一方案。
缺点：正所谓有利就有弊，采用明挖法时，如果阻碍交通时间太长，那么将会对环境产生噪音和震动的影响。
2.浅埋暗挖法
这种方法不同于明挖法，它需要对围岩和支护进行测量，同时还需要监控及指导的一项地下设计型工程。一方面要运用周岩的承重能力，同时还要考虑到开挖面所受的空间约束，其主要支护方式为锚杆和喷射混凝土，对周岩能够起到加固稳定的作用，从而避免周岩松弛和变形。
难点：运用这种施工方法时，应该按照工程特点以及围岩状况，还有环境等要求，筛选一个适合开挖掘进的措施。不同地方所使用的方式也不同，如果面对的是城市地铁站这种多跨隧道，柱洞法或中洞法这种施工方法应当首要选择。如果是在中区间隧道施工，那么应当使用台阶法或者是CRD方法等。
工程实例：因为地铁隧道常是在城市区域内进行施工，所以一定不能忽视对地表沉降的控制。像是北京地铁东单站，它围绕在居民区内，所以在施工时一定要在不影响周边正常环境的状态下，让设施能够从居民区通过。
3.盖挖法
如果要在城市的忙碌地段修建地铁站，那就可能需要占用道路，而且地铁又设在主干道上，还要在影响到交通的状况下，又不能将交通中断，那便可以选择盖挖法。先将地面向下挖，一直挖到一定深度之后，再封住顶部，接下来的工程那就要在封住顶盖后才能继续。
难点：盖挖法并不是单一的一种方法，其包含盖挖逆作法和半逆作法，它们二者的不同之处只是在于完成顶板以及路面恢复之后，要先浇筑底板，最后再按顺序向上逐层浇筑侧墙和楼板。同时，在使用半逆作法施工时，通常情况下都需要提前施加预应力。
4.混合法
混合法相比前面相对简单，那就是观察地铁隧道的实际情况，然后同时运用两种或两种以上的方法来进行施工。
二、地层位移规律
在地层位移规律这方面，来自英国的学者Mair等人取得过重要成果。他们通过在黏土中取得的一些实测资料，同时在地表位移的Peck公式之上，又思索到沉降槽宽度会随深度而改变这一想法，地层竖向位移这个方法也是由此而得出，他们的这个研究成果在现如今也被广泛引用。然而它也存在一个问题，因为它只能适用于黏性土，所以在实际运用时候也有所局限。
1.Peck法
Peck在对实测资料经过大量分析后，认为在不排水的情况下，同时在整个隧道长度上均匀分布，隧道开挖后，地表沉降槽的体积和地层损失体积应当相同。然而Peck的方法也存在着一定的局限性，比如只能计算出土体的垂直沉降，却不能考虑土体的横向位移，同时对隧道的形状及尺寸也有欠考虑，只能单一思索地质条件。
2.随机介质理论法
这项理论认为隧道通常情况下，距离地表不会太深，假如把岩土体模拟为随机介质，那么因为岩土体开挖而形成的地表下沉就可以当做是一个随机过程，总结下来就是把整体的开挖隧道，当做无限个小的开挖对上部土层造成影响的综合反映。
3.地表以下沉降
按照在硬黏土和软黏土中的一部分实测资料，Mair等人发现沉降槽宽度的变化与观测深度的变化存在一定规律，其中的沉降槽宽度参数可以用K（Z）=0.5-0.325（Z/Zo）/1-Z/Zo公式来表明。同时也可以看一下图1，这幅图是Mair等人在1993年通过图形所描绘出来的地表以下沉降槽的形态图。
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图1
三、总结讨论
1.调整掌子面前方核心土体是关键
地铁隧道施工引起地层位移，这可以说是一个空间体系，像是掌子面挤压变形、收敛变形和预收敛变形都被包含在隧道变形里。掌子面前方核心土体变形是形成收敛变形的其中一部分原因，所以，调整掌子面前方核心土体的刚度是收敛变形减小的关键，同样加深了掌子面的稳定性，地层位移也能够大大减小。
2.对核心土体变形的理解
资料中曾经有写过沿途控制变形法这一方式，是将隧道施工掌子面及其前方核心土体作为稳固工具，他们觉得导致整个隧道变形的罪魁祸首就是核心土体变形。但是经过具体数据分析后，结果表明造成隧道变形并不只是因为核心土体的变形，即便是控制核心土体的挤压变形，以及隧道预收敛变形，从本质上也并不能导致隧道变形。
3.隧道收敛变形的原因
那么隧道收敛变形的真正原因是什么呢？是隧道开挖轮廓面地应力的释放，因而如何使应力“拱效应”能够平均分布在隧道四周，这才是控制隧道收敛变形既正确又有效的最佳方式。
四、结束语
近几年来，我国的铁道工程事业比以往的发展水平有了大幅度提升，但是在原有的施工技术上，还要不断发展新的技术。但是到目前为止，对于地铁隧道施工造成地层位移规律这方面的实测报告还不是很多，尤其是在地层位移这方面，因此在以后的工程实践当中，工作人员要不断根据实际情况来累计数据，从而对地层位移规律提供更多的贡献。
参考文献
[1]李奎,高波,夏志强.地铁隧道施工引起地层位移空间特征研究[J].路基工程,2008(04):5-7.
[2]韩煊,李宁,Jamie R.STANDING.地铁隧道施工引起地层位移规律的探讨[J].岩土力学,2007(03):609-613.