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摘 要：为了改善城市的交通质量，城市开始大范围的实施地铁隧道施工，但是在对地铁隧道进行施工的过程中，很容易因为各种因素的影响，而使得地表出现沉降的现象，城市地铁隧道施工通常是在较为复杂的环境下展开的，其对地表沉降有着严重的负面影响，为了能够使得该问题可以得到良好的解决，就需要合理的对复杂条件下的城市地铁隧道施工地表沉降进行研究，以达到控制地表沉降以及保障地下管线安全的目的，这是目前城市地铁工程建设中最需要探讨的问题。下面本文就主要针对复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降进行深入的研究。
关键词：复杂条件；城市；地铁隧道；地表沉降
引言
当前，我国的城市化进程不断加快，人流量和私家车的数量不断增加，这让城市的交通非常紧张并且交通拥堵的问题也日益严重。在城市基础交通建设过程中有两种有轨交通建设，一种是地下轨道交通网，一种是高架道路，但是在这两种建设中，我们慢慢发现高架道路的建设会引起较大的不利影响，比如沿路噪声问题，导致周围低价贬值等。所以对于高架道路，地下轨道交通网就占有较大的优势。对原有地下岩土体稳定性的破坏，如何做到对新的岩土体进行稳定性以及平衡性的构建成为地下轨道交通网建设中面临的主要问题，在这个过程中怎样解决地表沉降成为主要的技术难题。
1在复杂的条件下进行城市地铁隧道施工地表沉降相关研究的重要性
1.1地铁隧道施工地表沉降的危害性
当前，随着经济社会的发展，具备条件的地方都已经开始了地铁工程的建设，大量的实践证明，地铁在缓解城市交通拥堵，方便群众出行等方面发挥着非常重要的作用，但是，地铁隧道施工不同于一般的工程建设，可以说是包含的环节多，流程也多，每一个环节都需要引起足够的重视，不论是哪个环节出现问题，都会严重的降低地铁的安全和质量。在影响地铁隧道施工的因素中，地表沉降是一个非常重要的因素，一旦出现地表沉降，会严重干扰正常的地铁隧道施工建设，整体的工程期限也会延长。
1.2地铁隧道施工进入高峰
进入新世纪以来，在党的领导下，我国的城市化进程不断加快，越来越多的人涌入到城市当中谋生活，城市的交通出行压力不断增大，同时，各地城市在经济建设上也是不断突破，城市的财政实力不断提升，各种类型的地铁隧道施工专业技术也有了不断的发展，这些都为地铁工程的建设和发展夯实了基础。除此之外，在缓解城市交通压力上，各地也做了大量的工作，例如，有的地方修建高架桥，有的地方加宽公路路面等，这些方式虽然能够起到一定的作用，但是，实际的效果却是比较有限的。因此，在当前城市发展中推进地铁工程建设成为许多城市考虑的内容。
1.3影响地铁施工作业的因素就非常多
当前，城市地铁暗挖隧道施工就是在岩土层上进行的，每一个路段的岩土层都不一样，这就使得岩土层在实际的挖掘中存在着非常多的风险隐患，例如：有的岩土层土质比较松软，虽然可以加快挖掘施工的进度，但是，也会无形中埋下非常多的隐患，其中地铁沉降的现象，随着地下施工的推进，暗挖顶层承受的压力越来越大，一旦这种压力达到了极限，不可避免的就会出现地表沉降的情况。同时，在实际的挖掘过程中，地下岩体整体的结构都会受到干扰，这些岩体原来稳定的受力结构就会被破坏，导致受力结构不均衡现象的出现。隧道在暗挖的过程中，底层上面的所有物质都会被挖掘出来，自洞室临空面向地层深处一定范围内地层应力将发生调整，这种应力的变化最终都会作用在地层的各种物质上，把由于开挖形成的应力调整涉及有明显位移的地层范围称为地铁隧道施工的影响区域，对于一些浅层的隧道地铁施工，这种应力作用于地表物质更为明显，经常会诱发施工路段地表大面积的沉降等情况，对于一些地下深度比较深的地铁隧道施工出现这种情况的可能性就稍微小一些。
2地铁隧道施工过程中地表沉降的控制策略
2.1 通过预测控制地表沉降
预测隧道施工引起的地表沉降主要是合理模拟隧道支护措施的力学效应。利用二维接触单元对锚杆的受力机理进行了研究，表明锚杆的受力分布与现场试验规律基本一致；通过实验和数值模拟研究了水平旋喷桩预先预加筋的效果，并证明了水平旋喷桩控制地表沉降和增加围岩稳定性的作用是显着的。
2.2隧道施工过程数值模拟技术研究
通过相关的模拟软件对工程施工过程中的技术难点进行仿真模拟，从而选择最佳的可行方案这就是隧道施工过程中数值模拟研究的主要内容。这种应用软件有多种，但就我国而言，主要采用2D-SIGMA、同济曙光、3D-SIGMA等。这些软件有优势同时也存在一些缺陷，需要不断的改进和发展。在隧道的支护过程以及开挖过程中技术人员需要利用数值模拟技术对其进行正确的模拟，深入研究支护的力学效果，进而分析出在隧道施工过程中引起的地表沉降机理。技术人员可以利用混合法来对隧道开挖进行模拟，加载计算分析有限元模型，形成对应的初始应力场，然后再把它读入到有限元模型中，这样经过技术处理后，将位移场值定为零，对施工过程和开挖模拟，得出实际的应力场以及位移场。我们也可以采用洞桩逆作法，先在地下进行导洞暗挖操作，完成之后在导洞内施工架设刚性的拱顶纵梁、桩顶冠梁以及围护边桩。接下来就可以进行车站顶拱的施工。这样扣拱完成之后，拱顶纵梁、桩顶冠梁以及围护边桩这三者就会组成一个拱、梁、桩撑框架体系，这个体系的承载性能良好以及刚度大。在这样一个稳定的架构下进行向下开挖工作，可以提高作业的安全性，可以有效限制结构外地层的侧向位移和竖向位移，还可以有效的控制地表沉降程度。
3复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降的优化策略
3.1明确地铁隧道施工工序
在城市地铁隧道施工中，为了避免地表沉降问题的发生，施工单位应该针对复杂地质条件的特点，确定具体的隧道施工方案。1）确定隧道施工的开挖工序，对导洞及扣拱周边进行加固，并在加固完成之后，进行隧道的开挖处理，以增强地铁隧道施工的稳定性。如隧道施工之前，可以预测隧道施工所引发的地表沉降的问题，合理模拟隧道的支护力学效应，并通过二维接触单元对锚杆的受力状况进行研究，确定具体的隧道施工方案，保证隧道受力分布及现场试验规律的-致，为地铁隧道的稳定施工提供参考；2）在数值模拟及理性模型试验中，隧道施工单位应该对管线的影响因素进行分析，明确地面沉降控制参数，通过施工方案的监测和数据的控制，保持离心试验及现场测量反应的一致性，使施工阶段的管道处于安全状态，避免地表沉降现象的发生；3）在加固施工之后，需要明确隧道的开挖方案，科学选择支撑方案，使用小型导管进行超前的预先注浆施工，增强地铁隧道工程施工的稳定性。超前小导管使用中，为了避免围岩力学结构的改变，应该确定力学性能通过注浆加固，保证工程施工的稳定性，以更好提高支护结构的强度。
3.2暗挖施工方法
结合地铁隧道施工的特点，根据城市外界环境的影响，通常会选择暗挖隧道的方法。如覆土浅作为浅埋暗挖的主要方法，通常被运用在软弱围岩土层之中，为了保证地表施工的稳定性，工程单位应该对软弱土层进行加固处理。①初期使用格栅加锚喷混凝土加固；②使用混凝土进行加固处理，以提高地铁隧道施工的整体质量。
3.3喷锚支护方法
在复杂条件下城市地铁隧道地表沉降工程施工中，为了保证各项工序的稳步进行，应该采用喷锚支护技术进行隧道工程加固处理。1）确定喷锚施工工序的基本方案，按照混凝土喷层、锚杆及围岩的共同作用，避免出现岩土松动和分离的问题；2）稳定围岩结构时，经常会出现岩体破碎的问题，通过混凝土喷层工序的完善，可以增强喷锚支出施工的稳定性；3）针对喷射混凝土的工程特点，在支护技术使用中，会出现混凝土裂缝及混凝土脱落的问题。为了避免这些现象的出现，可以增加增强剂及水玻璃等材料提高混凝土的黏结度，以逐渐提高工程施工的稳定性；4）在复杂条件下的地铁隧道施工中，为了避免地表沉降的发生，应该选择合理的注浆施工工艺。施工单位需要结合地表沉降的裂缝孔洞及不稳定地层的情况，进行堵水或是加固施工，提高地铁隧道施工的稳定性，为城市化的发展奠定基础。
结束语
地铁这种地下轨道交通体系是现在大多数城市用来缓解交通压力的主要措施，其自身具有其他交通系统不具备的优势，虽然施工环境都很复杂，但是隧道是施工人员必须要有迎难而上的精神，对环境进行细致地分析，确定合适的隧道施工方法，使地铁工程的建设工作更加顺利，更好地为城市交通服务。
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