淺埋隧道施工引發(fā)的地層變形規(guī)律

包曉英

（內(nèi)蒙古興安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古烏蘭浩特 137400）

淺埋隧道施工引發(fā)的地層變形規(guī)律

包曉英

（內(nèi)蒙古興安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古烏蘭浩特 137400）

隨著我國城市的發(fā)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(shè)當(dāng)中。但是，隧道施工必然擾動地層，從而造成相應(yīng)的地層變形，并進一步對城市建筑物以及地下管線等產(chǎn)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(jié)合實際理論總結(jié)出相應(yīng)的淺埋隧道施工所引發(fā)的地層變形規(guī)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(guī)律；措施

一、淺埋隧道施工引發(fā)地層變形的影響因素

1.盾構(gòu)機工作面上的附加推力。隧道施工過程中，原巖的應(yīng)力與支護力在開挖面上是不相同的。當(dāng)原始土壓力小于支護力的盾構(gòu)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(dāng)原始土壓力大于開挖面的支護力時，盾構(gòu)就會在挖面土體里面進行相應(yīng)地移動，從而造成城市地層變形，即城市地表的沉降現(xiàn)象。

2.土層與盾構(gòu)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(gòu)機的施工推進過程中，會產(chǎn)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(gòu)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(xiàn)隆起或沉降的現(xiàn)象。

3.盾構(gòu)施工過程中產(chǎn)生的地層損失。盾構(gòu)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(gòu)糾偏不及時等都會使得土體產(chǎn)生隧首襯砌或是盾尾空隙，并進一步產(chǎn)生壓力從而造成城市地層的變形。

二、淺埋隧道施工引發(fā)地層變形的規(guī)律分析

1.建立盾構(gòu)推進的簡單力學(xué)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(gòu)推進時會產(chǎn)生附加應(yīng)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(gòu)機勻速推進；②推進情況都只作為盾構(gòu)機的推進情況；③將土層與盾構(gòu)機之間產(chǎn)生的摩擦力均勻分布；④土體為均質(zhì)性體。

2.盾構(gòu)正面附加推力與殼壁摩擦力的取值。對于盾構(gòu)正面推力，其主要構(gòu)成有靜止土壓力，盾構(gòu)機的靜止，盾構(gòu)埋深，土體重度以及土層的內(nèi)部摩擦力。而對于由土層與盾構(gòu)側(cè)壁的正壓力所產(chǎn)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(gòu)成了盾構(gòu)的基本公式。另一方面，盾構(gòu)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(gòu)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(gòu)機模型的開挖時間設(shè)定好，其經(jīng)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(chǎn)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(gòu)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(gòu)擠壓而形成，從而使得城市地表發(fā)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(fā)地層變形的相關(guān)措施

1.淺埋隧道施工前的城市地層預(yù)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(yù)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(jié)構(gòu)來防止地層的劇烈活動，但是，隔離墻也會在某些情況中產(chǎn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)定，并進一步確保建筑物的穩(wěn)定性能。

四、總結(jié)

現(xiàn)今，我國城市建設(shè)的地質(zhì)條件一般都較為復(fù)雜，且其大部分都處于松散、軟弱的地層之上，因此，當(dāng)前的城市淺埋隧道工程要對各個城市的實際地質(zhì)條件進行深入地勘探，并與實際施工條件相結(jié)合，從而制定出科學(xué)、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(jiān)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(fā)展。

[1]陳剛.土巖結(jié)合地層暗挖區(qū)間隧道下穿建筑物變形預(yù)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(zé)任編輯：陳懷民］

2014-01-20

包曉英（1975-），女，內(nèi)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。