地铁区间隧道盾构掘进施工时控制地表沉降的研究.docx

地铁区间隧道盾构掘进施工时控制地表沉降的研究
随着城市的发展，地下交通工程逐渐成为城市交通建设的重要组成部分。地铁隧道的建设不仅可以缓解城市交通压力，还可以提高城市交通的效率和便捷性。然而，在地铁区间隧道盾构掘进施工过程中，会产生地下岩土体变形和地表沉降等地质灾害，会给建筑物、设施、地面交通等带来不良影响，因此需要采取一系列措施来控制地表沉降。
一、沉降机理
地下隧道施工过程中，盾构机在地下推进时，会产生一定的地下变形。其主要原因是盾构机在推进时，岩土体先受到切削加压，随着盾构机推进，岩土体发生破坏与侵蚀，边坡向外破坏。在此过程中，岩土体失去支撑，形成椭圆形塌陷区。沉降的效应是由于地下岩土体变形所引起的，可以分为瞬时沉降和延时沉降两种。
瞬时沉降主要指由盾构机切削土层、推进时带动壤土引起的快速沉降，一般发生在隧道顶部和两侧墙的区域。延时沉降则是指长期受力引起的沉降，在盾构掘进完毕后数年内还会持续发生，影响范围会逐渐扩散到较远距离。
二、沉降影响因素
地铁区间隧道盾构掘进施工过程中，地表沉降的影响因素较为复杂，主要包括以下几个方面：
1.地下岩土体的力学性质与结构
地下岩土体的力状特性是控制地表沉降的主要因素。不同的岩土体在抗压力、地裂缝成因、承载能力等方面的性质均有所不同，这将直接影响到沉降的影响范围和程度。
2.盾构机施工方式与参数
盾构机施工方式与盾构参数对地表沉降有重要影响。如盾构机在地下掘进时，推进速度和切削力大小等参数的变化会对周围土体的变形产生影响，从而导致沉降程度的变化。
3.地下水位变化
地下水位是影响区间隧道盾构掘进施工的重要参数，影响隧道周围土体的饱和度。在施工过程中，地下水的变化将导致周围土体的变形和承载能力的改变，进而影响地表沉降的情况。
4.地表荷载
地表荷载受到施工工况和地表上的建筑物负荷等多种因素的影响，会对地表沉降程度造成较大的影响。
三、控制措施
为了有效控制地表沉降，需要对施工工艺和监测等方面进行全面、科学地设计和管理。这涉及到岩土工程、结构工程、地理信息系统、监测技术等多学科的综合应用。
1.施工工艺的优化
为了缓解地表沉降的情况，需要在施工工艺上进行合理的优化。可以采用分层推进的方法或者选用合适的掘进曲线，以降低工程对周围土体的破坏程度，以达到控制地表沉降的目的。
2.监测与预测
监测技术是控制地表沉降不可或缺的重要手段。通过实时监测地表沉降参数和岩土体变形状态，及时判断施工过程中岩土体状况的良窳，及时采取合适的措施。预测模型可以运用在实际地铁工程中，对地下岩土体、隧道工程及地表建筑物所造成的影响进行预报和预警。
3.结构加固
为建筑物等重要设施的安全提供充足的保障，必须对其进行适当的增强加固。在地铁区间隧道盾构掘进施工中，可以采用各种坚固的方法，如更换更加耐用的材质或者增加附加支撑等。
四、结论
综上所述，地铁区间隧道盾构掘进施工时的地表沉降问题需要从岩土体力学特征、盾构机施工参数、地下水位变化和地表荷载等多方面进行综合考虑和控制。在实践中，人们需要采取一系列措施，如施工工艺优化、监测与预测、结构加固等，以最大程度地减少地面工程带来的负面影响，保障人民群众的生命财产安全。