地鐵隧道施工對既有橋梁變形的控制

王云龍

摘要： 在“一帶一路”政策的引領之下，城市的發展越來越迅速，進而促使建筑行業的發展。由于土地資源緊缺，不僅使得人們的住宅問題難以解決，還使得交通擁堵現象更加嚴重。這些都影響著城市化發展的進程。在這種情況下，人們想要緩解交通帶來的不便，只有從地下空間著手。于是地鐵作為新興的交通方式孕育而生了。地鐵的建設不僅僅減緩了交通堵塞現象，還提升了所在區域的生活水準，是一個城市發展的代表。地鐵在帶來方便的同時，也帶來一定的困擾。本文以從隧道施工的變形影響因素、地表沉降特征等角度，從以下幾個方面論述地鐵隧道施工對既有橋梁變形的控制。

Abstract： Under the guidance of the policy of "One Belt and One Road"， the development of the city is becoming more and more rapid， which leads to the development of the construction industry. Due to the shortage of land resources， people's housing problem is difficult to solve， and the traffic congestion becomes more serious. In this case， people start to consider the underground space to ease the inconvenience of traffic. So the subway as a new way of transport gave birth. Subway construction not only slowed down the traffic jam phenomenon， but also enhance the living standards， so it has become a representative of urban development. Subway brings convenience at the same time， also brings some trouble. In this paper， from the perspective of the factors affecting the deformation of the tunnel construction and the characteristics of surface subsidence， the deformation control of the existing bridge in subway tunnel construction is discussed.

關鍵詞： 地鐵隧道施工；既有橋梁；變形；控制

Key words： subway tunnel construction；existing bridge；deformation；control

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）35-0090-03

0 引言

地鐵是新時期新興的一種接通方式，它應用地下資源來緩解地上交通的緊張。其修建是在地下，不占有地表土地資源，所以很多城市都在修建。可是這樣就會對既有環境形成一定的影響。在這樣的情況下，一些新建地鐵隧道就順著既有橋梁的路線施工。挖掘隧道會致使地表下沉，進而使得既有橋梁變形，誘發安全事故。怎樣在地鐵隧道施工的同時確保既有橋梁的穩定性是施工中最為關注的問題。只有掌握好地鐵隧道施工對既有橋梁變形的控制，才能夠確保工程安全性。

1 地鐵隧道施工時影響地表變形的因素

在修建地鐵的過程中，會對地表形成不同程度的破壞，假設破壞程度比較高的話，就會導致上層既有建筑受到損害，進而引發安全事故。在開挖隧道的過程中會產生既有建筑變形、地表下沉，這也是其中最關鍵的原因。所以要想控制好橋梁變形，首先要做的就是研究好挖掘隧道時導致地表變形的成因。

1.1 地下水位

因為隧道的開挖深度較大，在開展作業的過程中會觸及到地下水。如果遇到這種情況，只有實施水的抽離才能夠降低水位，接著作業。與此同時，新的問題也產生了，水位降低會促使土層含水量缺失。進而致使其空隙水壓不足，促使地表沉降現象發生。另一方面，在作業的過程中會出現一些“涌水”或作業結束后襯砌滲水。它們使得周邊地下水持續往里面進行補水，進而形成動水壓。這個時候地表的滲透壓力也隨之改變，進而引發地表變形。

1.2 降水因素

降水導致地下水浮力改變。通常情況下，降水會使得其浮力降低，進而促使下層顆粒方位移動，最終出現地表下沉現象。可是在降水結束之后，浮力又會回歸，地表隨之上升。這樣的一個下沉、上升的過程，就會誘發地表變形。此外，在地表上面的既有建筑自然也會受到不同程度的影響。

1.3 地鐵隧道開挖過程中的地層損失

該部分的損失是指隧道在作業過程中具體挖掘的土體積和工程結束之后隧道的體積間的差值。該部分的損失可以導致周邊土體產生變化，進而形成地表變形。地層損失是在作業時產生的，這就增添了作業的挑戰性，也使得上層橋梁的穩固性受損，相關部門需要嚴苛重視。

1.4 地鐵隧道開挖的尺寸以及速度

挖掘隧道時，因為大部分是在巖土層作業，所以必然會對巖土層的結構帶來損害。其損害能夠加劇地表變形，進而導致上層既有橋梁發生變形。嚴重時還使得橋梁直接下沉。在開展隧道施工時，很多時候運用的是臺階法。臺階長度也會促使地表變化。隨著挖掘深度增加，周邊巖石以及地表的變化就越嚴重。在挖掘尺度到某種限度時，地表將形成大尺度變形，這時候依附在上面的建筑物自然也不能夠避免的形成變形。同時隧道開挖的速度也和變形有很大關系。通常，開挖速度快，就表示該表層面裸露時間較短，將降低地應力，從而延緩變形。endprint

1.5 隧道開挖過程中的預支護措施

在進行隧道開挖作業時，施工面不穩定是時常發生的情況。此時就需做好適宜的預支護措施。一般情況下都會選擇在輪廓線外面實施支護。該支護體系可以保證在隧道施工后，支護結構形成以前承載全部臨空土體，進而保障施工面的穩定。因此，預支護措施是非常有必要的，在操作的過程中必須依據相應的規范實施。假設在做相關支護時，不能夠遵照相關要求進行操作，就會使得作業面穩定性能嚴重受損，進而產生地表變形。

地表變形不單單源自于以上成因，其還受到地層環境的制約。在開展隧道作業的進程中，產生地表變化是不可逆轉的，我們只有詳盡辦法減緩其變化程度，做好控制措施。

2 地鐵隧道施工造成的地表變形特征

2.1 地表變形隨著隧道施工的進行分階段進行

當地鐵隧道挖掘的工作面到距測點相差-3D至1D時候（D表示地鐵隧道開挖的最大跨度），這時開挖對地表沉降產生的影響占總沉降量的5%至15%，這是地表變形的超前隆起或負下沉階段。當地鐵隧道挖掘的工作面在-1D至3D的范圍時，地表變形速度就會增大，該階段所造成的沉降量約為55%至65%，這是地表的急劇變形階段。當地鐵隧道挖掘的工作面在3D至5D范圍內時，地表變形的速度就會減慢，這個階段地表沉降量占總沉降量的15%至20%。當地鐵隧道工作面超過5D之后，沉降的速度會更加緩慢，幾乎沒有什么大的變化，已經趨于穩定的狀態，這個階段的沉降量僅為5%。

透過以上論述可以發現，在開展地鐵隧道開挖作業的時候，借助觀測沉降速度的變更情況，能夠對控制既有橋梁變形提供相應的靈感。同時，它能夠使得相關工作在開展的過程中可以梳理出主要矛盾以及次要矛盾，進而采取適宜的解決方案，保障相關工作的順利開展。

2.2 地形條件不一樣，產生的相關變形程度也存在差異

由于隧道下面的作業條件不一樣，還有隧道開挖的方法存在差異，這些都使得施工中形成的地表變化存在差異。如果隧道施工范圍內的地質結構非常緊密，那么在開展工作時對地表的傷害就相對較少。在隧道開挖的過程中運用適宜科學的方法是非常關鍵的，好的施工方法能夠大大降低地表變形的速度。相關施工人員在開展隧道挖掘作業的過程中，一定要把這兩種因素進行有效的整合。只有依照施工場地的地形地貌情況，配置適宜科學的開挖方法，才能夠有效降低地形變化，保障上層建筑的穩定運作。

3 地鐵隧道施工對既有橋梁變形的控制

在開展隧道作業的過程中，對既有橋梁變形的有效控制是非常重要的。可是有些工程的作業條件不佳，場地周邊有眾多的管線，地表上層的建筑比較多。所以怎樣盡量在隧道作業過程中，控制好既有橋梁的變形，使其滿足相關要求，是當下急需解決的問題。筆者借助相關調查從以下幾個方面詳盡論述隧道挖掘過程中對既有橋梁的控制方法。

3.1 嚴苛依據相應的標準實施挖掘作業

在開展隧道挖掘作業的過程中，相關單位應該委派專業人員到實際施工現場中去，以便開展相應的檢測。同時編訂適宜的開挖方案。由于不同的地質結構會使得地表下沉的情況有差別，進而形成的影響有差別。這就需要相關人員在依照相關標準的基礎上，結合具體的施工狀況來把握相應的要求。在開挖作業時，應該嚴苛掌控開挖隧道給地表造成的影響，且做好相應的控制措施。

3.2 減少地下水位的下降幅度

地下水位的降低毫無疑問會使整個工程難度增加，地下水位下降會導致整個土層結構發生改變，從而引起地表大范圍的沉降。所以在地鐵隧道開挖的過程中既要保證工作的正常進行，又要盡量減少地下水的水位下降幅度。在遇到地下水滲漏的情況時，可采取水帷幕或者旋噴樁等方法阻斷地下水的繼續下滲。

3.3 合理安排開挖尺度

如果地鐵隧道的施工場地穩定就可以很好地控制地表的變化，進而減少對既有橋梁的影響。所以，在開展地鐵隧道作業的過程中，要嚴苛依照相關要求科學設定其挖掘的尺寸。另一方面，一定要依照施工場地內的地質特點來科學設置相應的挖掘尺寸。此外，還可整合其他國家或者類似行業的施工經驗。透過相關調查發現，一般情況下，可以把隧道施工中斷面的開挖寬度保持在零點一倍。

3.4 改變土體屬性

在開展地鐵隧道作業的過程中，能夠借助改善土體特性的方法，來降低變形。有些施工場地的土質不好，在開展施工作業的過程中，可利用深層注漿的方式影響該區域內的土質。有些工程人員還使用超前注漿的形式。經過調查發現，有些工程中還通過壓注適宜比例的化學產品來改變土質屬性。另一方面，相關施工人員還需要通過適宜的手段，在保障質量的前提下，提升施工的效率。通過改變土質屬性來影響地層應力的變化，并對其加以控制，進而降低地表變形的速度。

3.5 結合地形制定、選擇最優的施工方案

由于各地地形狀況不同，所以在施工過程中所遇到的狀況也會不相同的。施工方要根據不同地形在地質特征，制定出適合此類地形的施工方案，并結合有關專家的意見和建議，及時有效的改進方案，為施工的進行提供最優的施工方案。實踐證明，采取此類制定施工方案的方法，能有效抑制地表變形的程度。

3.6 加強預支護措施

對于預支護，一般采用的是增大超前小導管直徑，減小布置間距，擴大注漿范圍和嚴格注漿質量等措施加強。對于鋼格柵，可以適當地縮小其間距。在間距一定的情況下，增大主筋的直徑，從而增大預支護的剛度，起到很好的防護作用。

4 結論

地鐵的修建能夠加快城市化的進程，然而地鐵是利用地下空間來發揮其應有的功能，所以會給地表變形產生一定影響，進而導致地表橋梁的變形。地下空間的開發是順應時代發展潮流，但是由此帶來的一系列的負面影響也應該引起有關部門的注意，所以，在地鐵隧道施工過程中，加強對地鐵施工時給地表造成影響的控制，才能更好地改善人們的生活水平。

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