淺埋隧道施工引發的地層變形規律

包曉英

（內蒙古興安職業技術學院 內蒙古烏蘭浩特 137400）

淺埋隧道施工引發的地層變形規律

包曉英

（內蒙古興安職業技術學院 內蒙古烏蘭浩特 137400）

隨著我國城市的發展，大量的勞動力涌入城市，給我國城市的交通運輸帶來了巨大壓力。為了緩解城市的交通運輸壓力，淺埋隧道工程開始納入到我國城市的施工建設當中。但是，隧道施工必然擾動地層，從而造成相應的地層變形，并進一步對城市建筑物以及地下管線等產生一定的不良影響。因此，我們要對淺埋隧道的沉降原因進行深入分析，并結合實際理論總結出相應的淺埋隧道施工所引發的地層變形規律，從而制定有效的措施，保證城市淺埋隧道工程的有序進行。

淺埋隧道；地層變形；規律；措施

一、淺埋隧道施工引發地層變形的影響因素

1.盾構機工作面上的附加推力。隧道施工過程中，原巖的應力與支護力在開挖面上是不相同的。當原始土壓力小于支護力的盾構開挖面時，土體就會從正面方向受到向上向前擠壓力，從而造成城市地層的變形，即城市地表的隆起；而當原始土壓力大于開挖面的支護力時，盾構就會在挖面土體里面進行相應地移動，從而造成城市地層變形，即城市地表的沉降現象。

2.土層與盾構機殼壁的摩擦力。淺埋隧道工程的施工過程中，土層與盾殼在盾構機的施工推進過程中，會產生一定的摩擦力，從而使得土體在移動過程中受到向前與向上的擠壓力。這個力會在盾構機的移動過程中，逐漸地延伸到地表，從而使得城市地表出現隆起或沉降的現象。

3.盾構施工過程中產生的地層損失。盾構在施工過程中，會由于各種原因造成一定的地層損失，像是盾尾壓漿、盾構糾偏不及時等都會使得土體產生隧首襯砌或是盾尾空隙，并進一步產生壓力從而造成城市地層的變形。

二、淺埋隧道施工引發地層變形的規律分析

1.建立盾構推進的簡單力學模型及假定。

從上文的分析中，我們可以了解到隧道施工中的土體在盾構推進時會產生附加應力，從而使得前方的土體受到一定的擠壓力。因此，我們假定：①淺埋隧道施工過程中盾構機勻速推進；②推進情況都只作為盾構機的推進情況；③將土層與盾構機之間產生的摩擦力均勻分布；④土體為均質性體。

2.盾構正面附加推力與殼壁摩擦力的取值。對于盾構正面推力，其主要構成有靜止土壓力，盾構機的靜止，盾構埋深，土體重度以及土層的內部摩擦力。而對于由土層與盾構側壁的正壓力所產生的土層摩擦力，其是由土層與殼壁的正壓力進行相乘，從而構成了盾構的基本公式。另一方面，盾構機所承受的土體壓力，底部最大，頂部最小，而我們進行計算時，可以把值定為隧道埋深處的壓力值。

3.盾構工作面附加推力引起的地層變形研究。在進行實驗的過程中，我們首先要將盾構機模型的開挖時間設定好，其經過一定的時間后，就會以固定的速度進行施工推進，同時工作面的開挖也會產生其一定的圓形范圍積分，而這樣的地層位移情況也是由盾構的附加推力所引起的。實驗過后，我們可以了解到，城市地層的彎曲曲率，地層水平變形以及地層的傾斜都會通過施工過程中的盾構擠壓而形成，從而使得城市地表發生各種各樣的變化，并進一步影響城市建筑物以及地下管線等。

三、淺埋隧道施工引發地層變形的相關措施

1.淺埋隧道施工前的城市地層預加固措施。在城市隧道工程的施工之前，我們可以對城市地層進行預先加固的有效措施，像是隔離措施等。隧道工程的隔離措施大體分為隔離墻與打管棚兩種方式。隔離墻能夠通過在地層中形成的剛性結構來防止地層的劇烈活動，但是，隔離墻也會在某些情況中產生一定的位移問題，這也同樣需要得到有效的重視。而打管棚對于城市淺埋隧道工程相對來說就具有良好的效果，其不僅可以減少地層損失，其在一定程度上還能對城市地層起到有效的加固作用，從而保證城市地層的穩定。

2.嚴格控制城市建筑物的受影響程度。城市地層變形對于建筑物的影響是影響人民生命安全的主要因素之一，因此，我們對于建筑物的穩定性要有嚴格的把握與控制。像是隧道施工過程中的地下水排出問題，我們要對其進行嚴格地有效控制，從而保障城市地層的穩定，并進一步確保建筑物的穩定性能。

四、總結

現今，我國城市建設的地質條件一般都較為復雜，且其大部分都處于松散、軟弱的地層之上，因此，當前的城市淺埋隧道工程要對各個城市的實際地質條件進行深入地勘探，并與實際施工條件相結合，從而制定出科學、合理的施工方案與措施。同時，在城市淺埋隧道工程的施工過程中，我們要對城市地層的變化進行實時地監測，利用多種方式對變形地層進行準確測量，從而對施工情況具有精確的了解與掌握，從根本上了解淺埋隧道施工中城市地層變形的基本狀況，并確保隧道工程的有序、安全進行，促進我國城市的進步與發展。

[1]陳剛.土巖結合地層暗挖區間隧道下穿建筑物變形預測研究[J].價值工程,2013(06).

[2]荀智翔,劉依霞.淺析隧道施工引起的地表沉降及變形測量[J].山西青年,2013(11).

Deformation caused by the shallow tunnel construction

Bao Xiao-ying

(Inner Mongolia Xing'an Vocational and Technical College, Ulanhot Inner Mongolia,137400, China)

With the development of our city, a large labor force has the city, brings great pressure to city transportation. In order to alleviate traffic pressure in the city, shallow buried tunnel get into the construction of our city. However, the tunnel construction inevitably disturbed strata, resulting in the corresponding stratum deformation, and has adverse effects to the city buildings and underground pipelines. Therefore, we must carry on in-depth analysis to the reasons of settlement of shallow buried tunnel, and summarizes the corresponding shallow caused by tunnel construction deformation regularity of practical theory, so as to take effective measures, ensure the shallow buried tunnel orderly.

shallow buried tunnel; ground deformation; law; measures

U45

A

1000-9795（2014）03-0443-01

［責任編輯：陳懷民］

2014-01-20

包曉英（1975-），女，內蒙古興安盟烏蘭浩特，講師，從事材料成型與控制、建筑材料、道路材料方向的研究。