李 磊

（华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640）

地铁改善了城市交通的结构布局，深刻影响城市居民的工作与生活，然而地铁隧道纵向变形带来的安全隐患却不容忽视。隧道施工与建设是地铁项目的基础，加强隧道质量控制，对其纵向变形问题进行分析与探究具有重要意义。相关人员应合理分析影响地铁隧道变形的主要因素，并探究相关的解决措施，保证城市地铁项目建设的安全性与稳定性。

1 隧道项目纵向变形概述

由于隧道施工的复杂性，通常采取盾构法对其进行安全建设工作，对于隧道衬砌各环节的连接部分均有螺栓进行固定，以此保证结构稳定。然而，受到外力作用的影响，地铁隧道可能发生纵向变形的问题，进而出现裂缝或漏水现象，影响地铁线路的正常运营。实践工作中，地铁隧道建设与施工环境复杂，引发隧道变形的因素较多，文章在隧道外壁的附加载荷、隧道底层土体的不均匀沉降、地铁桩基的结构稳定性三个方面，对纵向变形因素进行分析与研究。地铁隧道工程是一项安全标准要求极高的项目，需要对其纵向变形进行有效的控制，为此，广东省相关部门对地铁项目隧道建设进行了严格要求，规定地铁周边环境加卸载引起隧道总位移不得超过20mm，并且隧道变形曲率半径应大于15000m[1]。

2 地铁隧道纵向变形的影响因素

2.1 隧道外壁的附加载荷

地铁建设完成后，周边项目施工与降水对地铁隧道外壁的附加载荷形成较大压力。以广东省地铁项目的建设为例，在进行洼地填平和土方挖掘的工作中，相关人员对地表载荷变化引发的隧道纵向变形进行了实地测量。发现每次施工地铁周边地表结构的荷载增量约为15kPa，施工完成后，载荷增量达到75kPa，而此时隧道经过负载加荷后，总沉降量达到110mm[2]。实际中，由于隧道处于不透水的土层，因此降水导致的地表水位上升，会加大隧道结构的负载。针对砂土而言，水位上升还会导致土体膨胀，由此对地铁隧道造成应力作用，对其纵向变形造成威胁。

2.2 底层土体不均匀沉降

在隧道预埋深度和盾构施工条件一定的情况下，隧道底层土体对施工过程中发生的扰动、回弹和沉降的表现不同，因此，底层土体的结构与性质对隧道的纵向沉降具有重要的保护作用。实践工作中，部分隧道沿线底层土体的性质与分层问题，直接影响隧道的沉降变形发生概率。以广东省地铁项目施工为例，由于区域地理位置临近海洋，隧道下卧土层会有黏质粉土和淤泥质黏土，部分线路隧道经过长时间使用后，其沉降量已经达到100mm，而其临近的站台位置沉降量为50mm，由此，出现了隧道底层土体不均匀沉降问题。其具体的沉降特征表现如图1所示。

图1 隧道底层土体沉降情况

通过图1可知，隧道底层土体中间沉降段呈直线型变化，出现上部向下弯曲、下部向上弯曲的典型纵向变形沉降特征。

2.3 建筑物桩基长期沉降

桩基的沉降主要是由于桩间土压缩变形、桩端以下地基松软造成的，桩基的长期沉降会对地铁隧道纵向变形构成威胁。实践工作中，由于土体剪切效应的存在，桩基的沉降行为必然会引发周边土壤的整体运动，从而形成以桩基为中心的位移场，进而造成对地铁隧道的影响。以广东省中高层建筑的桩基为例，其基桩长度多在30～70m，因此，桩基沉降导致的土体剪切影响范围在50～100m。在此范围内，地铁隧道会受到桩基长期沉降的影响，为纵向变形留下安全隐患。

2.4 隧道振动和地震破坏

隧道项目运营使用过程中，会受到地铁列车本身的影响，列车行进中产生振动波对隧道结构稳定具有间歇性影响，因此需要考虑隧道共振效应引发的隧道纵向变形问题。此外，由于地铁隧道与地下结构的关系较为紧密，一旦发生地震，隧道会受到直接影响，进而导致地铁隧道的纵向变形。同时，具体建设中由于地质环境的差异，隧道的总体轴线弯曲，地震发生时，其隧道的纵向变形呈现不均匀的特点，由地铁运行振动和地震引发的隧道变形，情况较为复杂，对其进行有效控制的难度较大。

3 控制地铁隧道纵向变形的有效对策

3.1 控制外壁载荷能力

为有效控制由隧道外壁附加载荷因素引发的纵向变形问题，技术人员应加强安全控制措施的应用，在实际的施工与建设中，应对现场作业环境进行严格的管理与限制，并应用先进的隧道施工技术，例如盾构挤压推进施工，以期提高技术应用标准，增加隧道外壁的受力强度。实践工作中，管理人员应重点控制隧道附近基坑的挖掘工作，避免因项目施工不合理造成地铁隧道外壁的附加载荷增大，对纵向变形构成安全隐患。为加强对地铁隧道的安全控制工作，广东省地铁管理部门规定，在地铁工程外边线直径3m之内不得进行任何项目规划与施工，以此保证隧道外壁有效的载荷能力。此外，广东省地铁保护技术标准中，还对地铁周边的建筑施工进行了严格规定，要求建筑垂直载荷以及降水等原因引发的隧道外壁附加载荷不得大于20kPa，以此提高隧道项目建设的安全性，为人们的出行安全提供有效保障。针对降水问题引发的隧道载荷威胁，技术人员应做好隧道周边的防水工作。隧道投入运营前，还应对其进行水位应力测试，保证其整体性能稳定。实践中，水位上升或下降会影响隧道周边土体的有效应力，地铁隧道设计人员应充分考虑这一因素，并加强技术应用力度，保证隧道稳定性，避免其发生纵向变形。

3.2 加固隧道底层土体

针对隧道建设与使用中由于底层土体发生的不均匀沉降问题，相关人员应提高重视，并采取高科学有效的技术手段，对隧道底层土体进行加固处理，以此提升地铁隧道应用的安全性与稳定性。实践工作中，隧道施工技术人员应根据区域内地质结构的具体状况，选择合理的施工技术，并对盾构施工中引发的底层土体扰动、回弹和沉降问题进行重点把控，加强施工技术应用的合理性[3]。同时，应对底层土体进行加固处理，并利用有效的防护技术对隧道与站点连接的部分进行加固处理，保证其受力情况的一致与均匀，避免发生不均匀沉降，引发隧道结构的变形与裂缝。而相关技术科学有效应用，也提升了我国地铁项目隧道施工建设水平，为人们出行的安全提供有力保障。实践表明，底层土体的不均匀沉降引发的隧道纵向变形是目前地铁项目管理与施工控制的关键因素，相关工作人员应给予足够重视，注重应用最新的科学技术对现有的技术标准进行升级与完善。具体工作中，应对隧道下卧土体结构进行技术处理，通过先进的灌浆技术促使土体达到项目建设要求，以此合理控制隧道的纵向变形问题，为相关治理工作提供可靠的建议和参考。以广东省地铁项目为例，在进行隧道建设时，对底层结构中的黏质粉土和淤泥质黏土进行了有效治理，进而保证了土体结构的稳定性，为地铁隧道项目施工带来了极大便利。同时，相关措施的应用也为类似地质结构城市的地铁项目提供借鉴，实现了我国地铁项目施工技术的显著提高。

3.3 保持桩基结构稳定

保持桩基结构稳定，对地铁周边的建筑物进行检测与管理，是预防地铁隧道纵向变形的重要举措。实践工作中，地铁项目隧道安全人员应加强对桩基结构的管理与检测力度，对建筑物桩基结构的长期沉降问题进行有效的研究与分析，并根据以往的经验和现有的科学技术对其造成的影响进行有效预估，进而保证地铁隧道项目施工与建设中的安全性。桩基结构的长期沉降，是影响地铁隧道结构稳定的重要因素，也是施工与建设中需要考虑的难点与重点，为此，工作人员应给予相关控制技术足够重视，提高地铁隧道的安全性与稳定性。广东省地铁项目施工与建设中，为有效避免建筑物桩基长期沉降对隧道的影响，对隧道周边进行了技术加固，并综合应用了盾构挤压施工法，对隧道结构进行处理，以期提升其内部结构的稳定性，有效应对建筑物桩基结构长期沉降造成的应力效应。在隧道项目的投入运营前期，广东省相关部门针对地铁隧道进行应力测试，以此保证项目符合安全应用标准。

3.4 强化隧道施工技术水平

针对地铁隧道项目受到的不可抗力因素影响，技术人员应对项目本身进行管理与控制，注重应用先进的施工技术与质量控制方案，提高隧道的整体强度，并注重对地铁项目的整体进行加固与稳定处理，进而提高工程的防震性能。以广东省的地铁项目施工建设为例，为有效提升地铁项目运行的稳定性，技术人员在进行站点和隧道的建设中，综合应用了防震技术与加固技术，并对隧道项目的施工的连接部分进行重点的管理与控制，以此全面提升地铁隧道工程施工作业的安全性与可靠性，为行业内施工技术水平的进步贡献了主要力量[3]。总之，地铁隧道项目施工与建设与人们的安全息息相关，是城市发展水平的重要标志，因此，项目施工人员应注重采取科学有效的技术手段，提高隧道作业水平和安全控制能力，进而有效防止隧道工程出现纵向变形问题。实践工作中，管理人员也应提高安全意识，对隧道施工细节问题进行精细化的管理与控制，由此全面提升地铁隧道运营的安全性。

4 结束语

综上所述，在地铁隧道项目的施工与建设中，工作人员应采取盾构掘进技术、加强预制钢筋混凝土管片拼装，以此提高隧道外壁的载荷能力，促进地铁运行安全性。同时，为防止桩基和土体的不均匀沉降，还应采取合理措施加固底层土体、保证桩基结构稳定，由此提高地铁隧道项目施工建设的稳定性。