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【摘 要】随着国内各个大中城市逐步建设地铁，城市地铁建设规模的逐步扩大，暗挖施工以其占地较小，对既有交通及周边环境影响小的优点突出，暗挖在地铁施工中所占的比重非常大，但暗挖工程施工安全风险大，对施工提出了更高的要求。地表沉降在地铁暗挖施工中属于多发事故。由于工程所处地段的特殊性，一旦发生沉降事故，影响将十分严重。所以，在城市地铁工程的施工中进行沉降控制是十分必要的。本文将根据大连城际铁路施工中控制沉降的几个要点重点进行阐述。
【关键词】地铁施工；地铁暗挖；施工沉降
一、前言
随着经济的快速发展，我国许多城市也渐渐加大了城市地铁建设力度。城市地铁暗挖隧道工程必须要在岩土体内部施工，不管埋深大小，开挖隧道施工势必会扰动地下岩土体，导致原有平衡状态遭到破坏，逐渐转向新的平衡状态。开挖地下岩土体势必会导致地表沉降、变形，当地表沉降到某种程度将会对地下管线的正常使用和地面建筑物的安全产生影响。因此隧道开挖施工时，要与保护城市中有历史意义和经济、社会意义的设施协调起来。要根据要求，采取有效措施来减小沉降和变形，使得地面房屋、道路、管线等建（构）筑物不至受到损害，生态环境不至恶化。
二、地铁暗挖施工沉降的原因分析
从其机理上分析，地铁施工影响地层沉降程度主要是开挖施工引起的地面沉降以及降水施工引起的沉降。
1、开挖施工的影响
在进行地铁开挖施工时，在封闭开挖面之前，由于应力释放将引起一定程度的地层收缩变形，进而导致地表下沉；在暗挖施工分台阶进行过程中，在上台阶支护和下台阶封闭成环前，拱顶产生的沉降会导致地表产生一定程度的下沉；开挖初支与土体之间在网喷混凝土施工后势必会存在空隙或孔洞，在初支背后回填注浆之前，土体的自由沉积也会导致地层沉降。
一般来讲，地铁车站等地下结构具有较大复杂性，实施暗挖法进行开挖施工通常分层、分步开展。开挖施工分阶段进行将会较大程度对地层造成重复扰动，由于群洞效应会导致地表沉降加剧，特别是不同结构相交地段开挖重复影响剧烈，除了受力情况较为复杂之外，还由于具有较多影响因素，所以，产生较大累计沉降。
2、降水施工的影响
为满足地铁施工无水作业要求，需开展降水施工。当在饱和粘性土弱透水层上下方的含水层降水时，在水压力减小的情况下土层的总应力却保持不变。这种情况下，由于裂缝水压力减小，势必会导致颗粒间有效应力增大，继而导致土层出现沉降。由于含水砂层透水性良好，其中，有效应力的增大相当于水压力的减小，含水层通常可看成弹性体，有效应力增大导致其压密、沉降。
导致地面沉降的主要原因是在地铁降水施工过程中，抽吸地下水导致水位或水压下降，导致上覆土层有效自重压力增大，形成的附加荷载造成土层固结。在降水井进行降水施工过程中，地下水渗透补给降水井，不仅有地下水，伴随地下水的还有细小的土体颗粒（降水井滤网的细密程度决定了土体颗粒大小）。土体流失也能导致地层沉降，沉降值以降水井为中心向四周递减。
三、地铁施工沉降控制措施
1、洞内地层加固措施
在暗挖通道出现土体松散、掌子面失水等情况下，开挖面很难自稳，一般会出现塌方，进而导致地表产生较大沉降。在进行地铁施工时，一般使用超前注浆预加固的方式来应对此类问题。超前加固可按照需加固的范围及超前钻孔的能力确定一次加固范围，或选择在开挖顶部打设超前管注浆加固，或整个开挖区域打设超前管棚注浆加固。超前注浆加固有超前小导管、管棚、前进式分段注浆等方式，具体采用何种工艺应根据现场施工条件及工程具体情况而定。
为使暗挖通道结构的侧向压力降低，保证边墙应力收敛变形减小，不仅要注浆加固地面上对暗挖结构侧土体，还要实施在开挖后的通道侧壁对土体采用径向注浆措施加固土体。以上加固措施除了可以减少沉降，改善土层外，还能够借助注浆锚杆的拉结作用使初支结构边墙的承载能力得以提高。此外，为保证地表建筑物的安全、对建筑物的不均匀沉降进行控制，在开挖后形成地层沉降前在开挖结构内进行径向注浆，对建筑物地基下方土体进行加固。加固改良后的土体能具备更好的承载能力，从而减小建筑物的沉降量。
2、背后回填注浆
现场施工人员为了减少回填注浆作业对初衬施工的干扰，往往在成环隧道后面30～50m处进行初衬背后回填注浆工作，也有些单位为了控制地面沉降，在隧道衬砌没有成环的情况下就进行回填注浆：注浆量多少也没有严格按照设计注浆。在注浆压力作用下，地面沉降不但没有被控制反而增加更多。事实表明：背后如不及时回填密实，隧道上部的自然降水及雨污水管線、积水的地下管沟和漏水的自来水管线等渗流形成的水流，就会通过一衬进入隧道。喷射混凝土和岩面之间因下层（下台阶）开挖引起的整体下沉、混凝土的干缩变形引起的缝隙或疏松层，成为一衬成型后地下水流的通道，如果不及时注浆填充，随着时问的延长，细小的土颗粒随着水流不断的流失，土体更加疏松，沉降变形增大，管线沉降和变形更大，渗流量也更大，最终随着大量的水土流失把管线的基础掏空，结构垮塌和土方坍塌类安全事故的发生就是必然结果。
地面注浆加固通常采用抽条注浆、袖阀注浆、分段式注浆等方式进行，注浆浆液根据地层情况及施工需要采用水泥浆或水泥、水玻璃双液浆等。地表注浆前应通过地质报告及地质雷达探测等方法对暗挖上方及周边地层的松散地层区域、水囊、空洞、渗水区域、管线位置等进行了解定位。此外，要认真调查开挖影响范围内管线的类型、管材、埋深以及周边建筑物结构形式、基础结构等，对有可能对地面建筑物、暗挖结构、地下管线安全产生影响的区域进行有针对性的注浆加固。
3、开挖施工控制措施
对开挖施工进行全过程控制能够有效降低施工沉降。在进行地铁暗挖施工时，必须要严格遵守“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”18字方针，将施工工艺的每个环节落实到位，对各道工序的施工质量严格进行控制。认真落实施工措施，便可以最大程度减小暗挖施工引起的沉降。
控制坍塌对控制沉降起到极为关键的作用，进行超前支护是避免坍塌的非常重要的措施。施工过程中，不仅要严格根据设计的支护参数打设超前导管，在地质状况不理想的地段也可按照具体情况实施加长导管长度、增设小导管数量、全掌子面打设小导管注浆等措施来对土体进行加固，保证开挖安全。小导管注浆针对施工需要及地质情况使用水泥或水泥浆、水玻璃双液浆。在进行暗挖施工时必须要对每环开挖进尺进行严格控制，随挖随支，最大程度缩短每环开挖支护的施工时间，保证尽早封闭；还要对初支结构钢架加工及连接质量严格控制，确保网喷混凝土质量，增强初支结构的稳定性。在进行分台阶开挖过程中，上台阶支护与下台阶封闭成环前，上台阶底脚应垫设木板并打设锁脚锚杆，以使沉降量降低；要规范及时进行初支结构临时支撑施工，在拆除过程中要对分段拆除长度严格控制，还要强化监控量测。
四、结束语
在进行地铁工程施工时地铁暗挖施工所引起的沉降是不可避免的，但为了地表、管线及建筑物的安全，必须将这种沉降控制在一定范围内。尽管地铁施工具有复杂的环境、很高的施工难度、施工受很多因素影响，但是现阶段世界地铁施工技术逐渐趋于成熟，此外，在地铁施工快速发展的推动下，涌现了许多新技术及新材料，这下新技术和新材料的应用将会不断提高地暗挖施工沉降的控制效果。
参考文献：
徐传杰：《地铁浅埋暗挖施工中地面沉降监测技术探析》，《技术研发》，2011年08期
钟有信罗草原：《浅埋暗挖地铁施工地层沉降监测与控制》，《西部探矿工程》，2003年04期
骆建军张顶立王梦怒张成平：《地铁施工沉降监测分析与控制》，《隧道建设》，2006年01期
韦礼群：《地铁暗挖施工沉降控制措施浅析》，《企业技术开发（学术版）》，2012年04期
【关键词】地铁施工；地铁暗挖；施工沉降
一、前言
随着经济的快速发展，我国许多城市也渐渐加大了城市地铁建设力度。城市地铁暗挖隧道工程必须要在岩土体内部施工，不管埋深大小，开挖隧道施工势必会扰动地下岩土体，导致原有平衡状态遭到破坏，逐渐转向新的平衡状态。开挖地下岩土体势必会导致地表沉降、变形，当地表沉降到某种程度将会对地下管线的正常使用和地面建筑物的安全产生影响。因此隧道开挖施工时，要与保护城市中有历史意义和经济、社会意义的设施协调起来。要根据要求，采取有效措施来减小沉降和变形，使得地面房屋、道路、管线等建（构）筑物不至受到损害，生态环境不至恶化。
二、地铁暗挖施工沉降的原因分析
从其机理上分析，地铁施工影响地层沉降程度主要是开挖施工引起的地面沉降以及降水施工引起的沉降。
1、开挖施工的影响
在进行地铁开挖施工时，在封闭开挖面之前，由于应力释放将引起一定程度的地层收缩变形，进而导致地表下沉；在暗挖施工分台阶进行过程中，在上台阶支护和下台阶封闭成环前，拱顶产生的沉降会导致地表产生一定程度的下沉；开挖初支与土体之间在网喷混凝土施工后势必会存在空隙或孔洞，在初支背后回填注浆之前，土体的自由沉积也会导致地层沉降。
一般来讲，地铁车站等地下结构具有较大复杂性，实施暗挖法进行开挖施工通常分层、分步开展。开挖施工分阶段进行将会较大程度对地层造成重复扰动，由于群洞效应会导致地表沉降加剧，特别是不同结构相交地段开挖重复影响剧烈，除了受力情况较为复杂之外，还由于具有较多影响因素，所以，产生较大累计沉降。
2、降水施工的影响
为满足地铁施工无水作业要求，需开展降水施工。当在饱和粘性土弱透水层上下方的含水层降水时，在水压力减小的情况下土层的总应力却保持不变。这种情况下，由于裂缝水压力减小，势必会导致颗粒间有效应力增大，继而导致土层出现沉降。由于含水砂层透水性良好，其中，有效应力的增大相当于水压力的减小，含水层通常可看成弹性体，有效应力增大导致其压密、沉降。
导致地面沉降的主要原因是在地铁降水施工过程中，抽吸地下水导致水位或水压下降，导致上覆土层有效自重压力增大，形成的附加荷载造成土层固结。在降水井进行降水施工过程中，地下水渗透补给降水井，不仅有地下水，伴随地下水的还有细小的土体颗粒（降水井滤网的细密程度决定了土体颗粒大小）。土体流失也能导致地层沉降，沉降值以降水井为中心向四周递减。
三、地铁施工沉降控制措施
1、洞内地层加固措施
在暗挖通道出现土体松散、掌子面失水等情况下，开挖面很难自稳，一般会出现塌方，进而导致地表产生较大沉降。在进行地铁施工时，一般使用超前注浆预加固的方式来应对此类问题。超前加固可按照需加固的范围及超前钻孔的能力确定一次加固范围，或选择在开挖顶部打设超前管注浆加固，或整个开挖区域打设超前管棚注浆加固。超前注浆加固有超前小导管、管棚、前进式分段注浆等方式，具体采用何种工艺应根据现场施工条件及工程具体情况而定。
为使暗挖通道结构的侧向压力降低，保证边墙应力收敛变形减小，不仅要注浆加固地面上对暗挖结构侧土体，还要实施在开挖后的通道侧壁对土体采用径向注浆措施加固土体。以上加固措施除了可以减少沉降，改善土层外，还能够借助注浆锚杆的拉结作用使初支结构边墙的承载能力得以提高。此外，为保证地表建筑物的安全、对建筑物的不均匀沉降进行控制，在开挖后形成地层沉降前在开挖结构内进行径向注浆，对建筑物地基下方土体进行加固。加固改良后的土体能具备更好的承载能力，从而减小建筑物的沉降量。
2、背后回填注浆
现场施工人员为了减少回填注浆作业对初衬施工的干扰，往往在成环隧道后面30～50m处进行初衬背后回填注浆工作，也有些单位为了控制地面沉降，在隧道衬砌没有成环的情况下就进行回填注浆：注浆量多少也没有严格按照设计注浆。在注浆压力作用下，地面沉降不但没有被控制反而增加更多。事实表明：背后如不及时回填密实，隧道上部的自然降水及雨污水管線、积水的地下管沟和漏水的自来水管线等渗流形成的水流，就会通过一衬进入隧道。喷射混凝土和岩面之间因下层（下台阶）开挖引起的整体下沉、混凝土的干缩变形引起的缝隙或疏松层，成为一衬成型后地下水流的通道，如果不及时注浆填充，随着时问的延长，细小的土颗粒随着水流不断的流失，土体更加疏松，沉降变形增大，管线沉降和变形更大，渗流量也更大，最终随着大量的水土流失把管线的基础掏空，结构垮塌和土方坍塌类安全事故的发生就是必然结果。
地面注浆加固通常采用抽条注浆、袖阀注浆、分段式注浆等方式进行，注浆浆液根据地层情况及施工需要采用水泥浆或水泥、水玻璃双液浆等。地表注浆前应通过地质报告及地质雷达探测等方法对暗挖上方及周边地层的松散地层区域、水囊、空洞、渗水区域、管线位置等进行了解定位。此外，要认真调查开挖影响范围内管线的类型、管材、埋深以及周边建筑物结构形式、基础结构等，对有可能对地面建筑物、暗挖结构、地下管线安全产生影响的区域进行有针对性的注浆加固。
3、开挖施工控制措施
对开挖施工进行全过程控制能够有效降低施工沉降。在进行地铁暗挖施工时，必须要严格遵守“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”18字方针，将施工工艺的每个环节落实到位，对各道工序的施工质量严格进行控制。认真落实施工措施，便可以最大程度减小暗挖施工引起的沉降。
控制坍塌对控制沉降起到极为关键的作用，进行超前支护是避免坍塌的非常重要的措施。施工过程中，不仅要严格根据设计的支护参数打设超前导管，在地质状况不理想的地段也可按照具体情况实施加长导管长度、增设小导管数量、全掌子面打设小导管注浆等措施来对土体进行加固，保证开挖安全。小导管注浆针对施工需要及地质情况使用水泥或水泥浆、水玻璃双液浆。在进行暗挖施工时必须要对每环开挖进尺进行严格控制，随挖随支，最大程度缩短每环开挖支护的施工时间，保证尽早封闭；还要对初支结构钢架加工及连接质量严格控制，确保网喷混凝土质量，增强初支结构的稳定性。在进行分台阶开挖过程中，上台阶支护与下台阶封闭成环前，上台阶底脚应垫设木板并打设锁脚锚杆，以使沉降量降低；要规范及时进行初支结构临时支撑施工，在拆除过程中要对分段拆除长度严格控制，还要强化监控量测。
四、结束语
在进行地铁工程施工时地铁暗挖施工所引起的沉降是不可避免的，但为了地表、管线及建筑物的安全，必须将这种沉降控制在一定范围内。尽管地铁施工具有复杂的环境、很高的施工难度、施工受很多因素影响，但是现阶段世界地铁施工技术逐渐趋于成熟，此外，在地铁施工快速发展的推动下，涌现了许多新技术及新材料，这下新技术和新材料的应用将会不断提高地暗挖施工沉降的控制效果。
参考文献：
徐传杰：《地铁浅埋暗挖施工中地面沉降监测技术探析》，《技术研发》，2011年08期
钟有信罗草原：《浅埋暗挖地铁施工地层沉降监测与控制》，《西部探矿工程》，2003年04期
骆建军张顶立王梦怒张成平：《地铁施工沉降监测分析与控制》，《隧道建设》，2006年01期
韦礼群：《地铁暗挖施工沉降控制措施浅析》，《企业技术开发（学术版）》，2012年04期