付彬彬

中铁二十二局集团第三工程有限公司（361000）

0 前言

在当前社会城市化发展中，为了更好地改善城市交通，不少城市修建了地铁，解决了道路拥挤的问题，提高了人们的出行质量。但是，在地铁隧道工程施工中，在面临复杂地质条件下会出现地表沉降的可能，无法满足城市地铁隧道的施工需求。因此，在地铁隧道施工中，施工单位应该结合城市地铁隧道的工程特点，分析影响地表沉降的现象问题，通过工程地形、地质及水文等具体状况，明确隧道地表沉降的施工方案，以保证地铁隧道施工的安全性。

1 工程概况

1.1 工程项目特点

以某地区地铁隧道施工为例，该工程项目条件相对复杂，位于两个街道的交叉口位置，工程全长224.20 m，地下车站为双层岛式，主体的结构跨度为23 m，其中有效站台中心高程为51 m，隧道宽度为21.60 m。 结合工程地层特点，土层相对松散、柔弱，存在着较为明显的不稳定因素。 在钻孔勘探中发现，土层包括砾砂、粗砂及粉质黏土等，地层环境相对复杂[1]。

1.2 复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降的危害

通过对复杂环境下地铁隧道施工状况的分析，地铁隧道施工中地表沉降会引发一定危害。①地铁隧道施工会面临环境复杂的问题， 工程环节较多，要遵守的流程多， 若任何一项施工环节出现问题，都会降低地铁隧道施工的安全性及质量；②根据地铁隧道施工的特点，地表沉降是影响施工质量的主要原因。 发生沉降会严重干扰地铁隧道的建设工序，延长施工时间，增加城市地铁隧道施工的安全隐患。

2 复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降问题

2.1 土地固结压实引发的沉降问题

在复杂地质条件下，城市地铁隧道施工中，土地固结压实主要是指土体在实际施工挖动之后，施工机械在一定程度上会引发的松动问题，导致土体空隙水压会在环境的作用下消失，蓬松土体的孔隙结实、隧道土地结构发生改变，若这些问题不能及时解决，会影响城市地铁隧道工程施工的稳定性，严重情况下会引发地表沉降的问题。 在地铁隧道的实际施工中，大部分工程是在地下进行的，施工中会采用盾构施工的方法，施工单位需要将大量的机械设备融入其中。 这种情况下，土体在被挖洞及机械设备的作用下，会影响土地的整体结构，导致原有土层松散，降低地铁隧道施工的稳定性。 对于固结压密及变形的状况，主要是原有土体结构结实、坚硬，引发土体沉降。 在施工中，机械会挖动土层，原本坚固的土体结构发生变化， 削弱了土体的整体结构，最终出现土层推移及变形，地铁隧道工程在这种因素的影响下会造成地表上建筑物的安全隐患[2]。

2.2 复杂群洞隧道引发的沉降问题

结合城市地铁隧道施工状况，隧道施工及开挖会面临地下洞室的现象，需要科学选择施工方案，以避免地铁体表沉降可能的发生。 地铁施工单位在群孔开挖中，会遇到地表沉降及围岩应力重新分布的问题，通过剪切以及张力的施压，科学计算土层的作用状态，选择科学性的开挖设计体系，以保证岩层工程施工的稳定性，避免地面沉降的发生可能，为地铁工程施工方案的完善及地铁施工工序的优化提供参考。

2.3 地表沉降槽系数变化引发的问题

通过对城市地铁隧道施工状况的分析，地表沉降会引发槽系数改变的问题，这种改变会直接导致地表沉降问题。 地铁隧道施工会受到盾构埋深及实际工程盾构半径的影响。 盾构埋深主要是指隧道施工的实际深度。 当地铁隧道施工遇到盾构深度与地面实际情况不同时，会使车槽系数变化，导致地铁隧道地表沉降。 在地表沉降槽系数及地表沉降程度变化中，盾构施工深度变浅，地表系数会逐渐降低，地表的沉降会随着沉降槽减小逐渐增加，无法满足地铁隧道工程稳定性的施工需求[3]。

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一致，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[4]。

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。

4 结语

在地铁隧道施工中，为了避免地表沉降现象的出现，施工单位应该系统分析复杂地质条件的特点，根据复杂地质对地铁隧道稳定性的影响，构建针对性的处理方案，以保证地铁隧道施工的稳步进行，提高地铁隧道施工的整体质量。 地铁隧道施工单位根据需要分析引发地铁隧道的沉降原因，通过对隧道施工开挖工序的明确、暗挖、喷锚支护及注浆方案的完善，保证各项施工方案的稳步进行，以提升复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降处理的有效性，为城市地铁工程质量的提升提供参考。