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盾构施工穿越砂卵石地层引起复杂地面沉降安全研究
随着城市化进程的加快，地下空间的利用和开发已经成为越来越重要的需求和趋势。在地下铁路、地下管道等基础设施建设中，盾构技术被广泛应用，其施工方式相对其他方式更加环保和高效。但是，在盾构施工中，如果穿过砂卵石地层，就容易引起复杂地面沉降，从而导致一系列安全风险。
1.砂卵石地层特点
砂卵石地层是一种典型的松散层，具有一定的厚度、较差的强度和不良的稳定性。在地下水流动及其他力的作用下，地层会发生不同程度的沉降，从而导致地层变形，甚至出现地面塌陷等问题。由于砂卵石层具有可压缩性、水分敏感性等特点，盾构穿越砂卵石地层时需要特别注意地面沉降的风险。
2.盾构施工模式
盾构施工是一种地下掘进技术，它主要包括预制混凝土隧道管片的制造和末延伸推进的掘进方式。盾构机通过推力机构带动的刀盘在地下掘进隧道，在掘进过程中同时设置管片，形成完整的管道。通常，盾构施工分为两种方式。
一种是开挖法，盾构机先挖掘一部分土壤，然后推进刀头继续前进，挖掘出的土壤通过管道输送至地面。这种施工方式操作简单，但受地层的约束较大。
另一种是全断面法，刀头能以全断面方式挖进，将破碎的围岩带到后面通过输送带运出，并在管片环上密实土层，形成隧道口径。与开挖法相比，全断面法可以适应更加复杂的地质环境。
3.盾构施工引起的地面沉降
盾构施工引起的地面沉降主要包括两种形式：垂直沉降和水平沉降。盾构穿越砂卵石地层时，地面沉降的风险更大，因为砂卵石地层具有一定的可压缩性和水分敏感性，虽然分散了沉降载体，但沉降速度越快，地基水分排出越慢，易形成一定深度的浸润。
垂直沉降对地面建筑的影响主要包括以下方面：
（1）建筑物绝对高度的变化：盾构施工中发生的垂直沉降会影响地面建筑物原有的绝对高度，导致建筑物地基塌陷变形。
（2）建筑物裂缝：由于不同部位的沉降程度不同，严重时会导致建筑物出现裂缝，进而影响房屋的使用和安全。
水平沉降对地面建筑和地下管道等的影响主要包括以下方面：
（1）建筑物整体倾斜：由于地基沉降的不同，建筑物会产生水平位移和倾斜，不仅影响建筑物的使用和安全，而且可能破坏附近地下管道和地面道路等基础设施。
（2）地下管道破坏：地面和地下管道之间的水平位移不可忽视，因为这可能导致管道破坏和泄漏。如果安装的管道不够坚硬或不够灵活，就会被压缩或折断，导致高昂的维修或替换费用。
4.解决办法
为了避免盾构施工引起的地面沉降风险，需要进行全面评估和预测。盾构施工前需要确定地质勘探的范围和成果，包括地质桩、岩芯样品和灰调试验数据等；对地质结构和水文地质模型进行建模，确定掘进方向和位置；制定科学的隧道施工方案和安全管理措施等。
同时，要采取一系列的施工监测措施，对施工过程和施工效果进行实时监控，如局部沉降、环片位移等；对地下水位变化开展地下水位监测，防止地下水位下降过快，从而引起沉降不均；对盾构道路周围的土层进行处理，加强土壤的稳定性，防止沉降因素威胁到地下建筑等等。
5.结语
总之，在盾构施工中穿越砂卵石地层会引起复杂地面沉降，这是一种危害性极大的现象。为了保证盾构施工的安全性和有效性，需要广泛研究和探讨穿越砂卵石地层施工中的风险和挑战，并采取合理和切实可行的措施进行预测和避免。只有这样，才能保证盾构施工在建设地下管道、地下铁路等重大基础设施中的高质量进行。