穆 旋
中交一公局第八工程有限公司， 天津 300182
摘 要：在地铁隧道施工中，土层的土质会随着工程施工的进展而不断的发生变化，从而引发地表沉降，因此，相关人员应根据实际施工需求，制定科学的施工方案，将地表沉降度控制在安全范围内，以此提高隧道施工的整体质量。本文对地铁隧道施工中诱发地表变形和沉降的原因进行了分析，并提出几点控制地表沉降的相关策略，以供参考。
关键词：地铁隧道；施工；地表沉降；控制策略
前 言：随着私家车数量的增加，给城市交通带来了巨大的压力，地铁建设的快速发展彻底解决了这一问题。在地铁隧道施工中，地表变形、沉降的问题一直是工程施工中亟需攻克的难关，外界因素和人为因素是诱发地表变形、沉降的主要因素，只有将这些影响因素加以规避，才能使隧道施工质量得到强力保障。因此，需要结合实际施工情形，采取合理的施工方式，将地表沉降度控制在安全范围内。
一、地铁隧道施工诱发地表变形和沉降的原因
（一）地质因素
根据隧道力学理论可以推断出，基于地铁隧道浅埋暗挖的特点，将上覆土层的荷载能力全部转移给隧道结构承担，而其本身已经完全丧失了承载作用，然而通过对地铁隧道的多年施工实践研究，彻底推翻了隧道力学理论，实践研究结果表明：不论是上覆土层，还是干砂，仍具备一定的承载能力。。隧道开挖之后，通过采取合理的施工方式，使上覆土层形成自然载拱，要知道，上覆土层是否能够形成自然载拱，不仅对隧道支护结构的刚度有着较大影响，而且对后期施工中地层、地表的变形及沉降的程度有着极大的影响，如果上覆土层在隧道开挖后形成了自然载拱，则会降低地表、地层的沉降度，如果不能形成的话，则会加大地表、地层的沉降度。同时土体特性也会受上覆土层的影响而发生改变，一旦土体特性发生改变，就有可能增大地表、地层的沉降度[1]。
不仅如此，能否将地表的沉降程度控制在安全范围内，也取决于对地下水的处理。地铁隧道的位置通常低于地下水位，隧道开挖过程中势必会有地下水深入到土层当中，从而加重了地层的沉降，直接影响着隧道结构构成的稳定性。
此外，地层应力释放也会对地层沉降造成较大的影响，这是因为地层位移程度越大，上覆地层施加到隧道结构上的荷载就会变得越来越小，从而引发地表变形，想要降低对地表的影响，在施工过程中一定要保持地层位移的稳定性，以此缓解支护结构的承受力。在浅埋暗挖的地铁隧道施工中，受地层位移的影响，势必会引发地层变形，从而导致地层出现不同程度的沉降。为了解决这一问题，在对隧道进行开挖的过程中，应当加强支护、加固及封闭成环等环节的施工，严格按照相关流程和标准进行操作，确保将地表沉降度控制在合理范围内。
（二）人为因素
人为因素对地表沉降度有着很大影响，具体体现在以下几个方面：
（1）隧道支护衬砌结构的影响。根据地铁隧道多年施工经验可以总结出，地铁隧道开挖后，即便对围岩不采取支护措施，也可以自行保持一段时间的稳定，在这段时间内，应及时对围岩进行修筑，构建支护结构，以此增强围岩的坚固性。在对支护类型和刚度进行选择时，应结合围岩的实际情况，尽量降低对其的干扰，以此保障施工过程中的安全性和可靠性。
（2）隧道相互作用的叠加影响。针对于两条平行且衬砌完工的隧道，想要降低两隧道之间的相互作用，需要将两隧道的中心线距大于隧道宽度的2.5倍；想要充分发挥出两隧道之间的相互作用，则需要使两隧道的中心线距等于隧道宽度的2倍。对于两条平行且未进行衬砌施工的隧道而言，想要不受两隧道之间相互作用的影响，需要将两隧道中心线距的长度设置为隧道宽度的5倍；如果两隧道的中心线距的长度设置为隧道宽度的3倍时，在具体施工时一定要充分考虑两隧道之间相互作用产生的影响，以此保障整体的施工质量。由此可见，两条平行隧道之间的中心线距越小，同时开挖两条隧道比逐个隧道的开挖施工，同时对地层造成的影响也就越大，因此，在此情况下进行双隧道的开挖，容易出现地层突然松弛的现象，一旦此现象发生，就会引发地表持续不断的沉降。
（3）施工方法及施工进度的影响。隧道开挖方式的不同，对围岩稳定性造成的影响也就不同，台阶法是隧道开挖施工中常用的一直施工方式，其应用的目的是为了保证施工过程中开挖工作面的稳定性，尤其在单线隧道暗挖施工中的应用最为广泛。
台阶法的施工形式有很多，为了提高地铁隧道工程的施工效率和质量，施工人员应充分结合施工现场的实际情况及施工环境，选择与之相符的施工方式。
二、地铁隧道施工对地表沉降影响的优化控制策略
（一）选择科学合理的开挖方式
在开展地铁隧道开挖施工的过程中，土层的土质会随着工程施工的进展而不断的发生变化，在实际施工中，为了保障施工质量，应根据施工现场土层的具体情况以及隧道断面的实际变化情况，灵活运用不同的开挖方式。同时在隧道开挖的过程中，各个开挖面的距离均应控制在规范范围之内，距离过大或过小均会对施工质量造成影响，开挖面的距离应控制在3-5米之间。由于土体长时间暴露在空气中，会使其产生松动，从而对工程施工造成影响，因此，隧道开挖之后，应及时采取支护措施，对土体进行加固处理。隧道开挖之前，需要提前对撑子面进行注浆处理，以此增强其稳固性，为了提高施工效率和质量，应根据实际情形，采取合理手段，对导管、栅格支护等参数加以调整，充分发挥注浆的施工效果。开展隧道断面开挖施工时，为了避免发生超挖情况，尽可能的采用人工开挖方式，将开挖步距降至到最低限度[2]。
（二）对土体特性做进一步改善
在进行地铁隧道开挖施工时，需要将上覆土层形成一个自然载拱，这样可以降低地表、地层的变形度和沉降度，因此，在具体施工中，施工人员应一边进行开挖施工，一边及时采取加固措施，加固措施包括超前注浆和深层注浆，对隧道周边的开挖土体进行加固，加固目的是为了让上覆土层在开挖的过程中形成一个自然载拱，在此过程中，还可以对土体的特性进行有效改善，使其向良好的方面发展。另外，注浆目的是在加固开挖土体的基础上，达到改善土体特性的目的，土体注浆方式有很多，不同的注浆方式产生的施工效果存在一定的差异，为了强化开挖土层的稳固性，在对开挖土体进行加固处理时，应根据施工情形的具体需求，选择合理的注浆方式，如压注纯水泥浆或双液浆，必要的情况下，也可压注化学浆液，以便达到改善土体特性的施工目的。
（三）加强初期支护
受荷载作用的影响，即便对开挖土体采取支护处理，随着时间向后推移，会出现不同程度的变形，因此，需要将土体的变形程度控制在合理范围内。对于超前支护，降低地表变形度的方法为：（1）适当增大导管直径；（2）减少布置间距；（3）将注浆面积进一步扩大；（4）注浆质量应符合实际工程质量标准。对于钢格栅，降低地表沉降度的方法为：施工人员应根据施工现场的具体需求，对格栅间距进行适度的调整。如果受施工条件的限制，不能改变格栅间距，可以考虑从增大主筋直径方面着手，以此增强支护初期刚度。
（四）选择科学可行的施工方式
为了保证施工过程中开挖工作面的稳定性，在隧道施工中应使用台阶法进行隧道的开挖，台阶法施工的关键点在于对台阶长度进行严格掌控，通常来说，地层越软，台阶长度则越长。在实际施工中，应在上一节台阶设置临时氧供，可以促进开挖部分提早闭合，经多年实践经验证明，该种施工方式对控制地表沉降发挥着显著的作用。
（五）地下水的排放
由于隧道开挖断面通常比地下水位低出许多，一旦施工中出现错误操作，很容易失去对地下水的控制，使其渗透到开挖土层当中，为了保障开挖土层的稳固性，需要对地下水进行排水处理，如果采用抽排的方式，反而不利于对施工质量的把控，从而引发土层发生大面积沉降问题。为此，需要结合实际施工需求，采取合理排水的方式。
（六）格栅网喷支护
在对开挖土体进行支护时，倘若选择格栅网喷的支护方式，一定要加强格栅连接处的焊接质量，焊接方法应严格按照相关操作要求，同时还应注重螺栓连接的稳定性和牢固性。喷砼之前，为了确保工作面的整洁性，应先对积水和淤泥进行全面处理，以此增强地基的承载力。此外，为了确保后期工程施工顺利、高效的开展，应当对二次注浆管进行预埋处理[3]。
结束语
综上所述，地表变形和沉降是隧道施工中无法避免的问题，为了将影响程度降至最低，开展隧道开挖施工之前，相关人员应对施工现场情况进行全面综合的勘察，根据获得的勘察数据进一步优化对地表沉降的控制方案，以此提高整体的施工质量，为后续工程顺利的开展扫清所有阻碍。
参考文献：
[1]卢健,姚爱军,郑轩,等.地铁双线隧道开挖地表沉降规律及计算方法研究[J].岩石力学与工程学报,2019,v.38;No.361(S2):463-475.
[2]范雨、苏艺、袁勇、姚旭朋.复合地层双线地铁隧道施工地表沉降规律研究[J].地下空间与工程学报,2020,v.16;No.127(S2):258-264+285.
[3]袁方.地铁隧道开挖引起地表沉降规律的有限元分析[J].科学技术创新,2020,(7):97-98.