城市隧道施工引起的地层变形规律及控制方法分析

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1、城市隧道施工引起的地层变形规律及控制方法分析摘要：大规模的城市轨道交通主要在北上广等一线城市开始建设，任何一种事物大规模的建设都会对附近的生物带来危害，城市轨道建设无疑也会对沿线的百姓和环境带来相应的危害，它会导致地层变形。地层变形会造成地表的建筑物出现差异沉降、建筑物开裂以及地下管线的破裂等。如果施工不当，可能会出现工程事故甚至人员伤亡。所以，对城市隧道施工引起的地层变形规律及相应的控制方法的研究，是当前城市轨道交通建设研究的一个必要课题。关键词：城市隧道施工、地层变形规律、控制方法中图分类号

2、：U45文献标识码：A前言随着城市化建设的加快和进城务工人员的急剧增加，城市交通面临很大的压力，交通问题成为制约城市经济发展的重要因素，更是一个影响社会正常秩序的严重社会问题。以地铁建设为代表的交通建设在解决交通堵塞、方便居民出行、加快城市建设方面采取了有效措施。但是地铁在解决问题的同时，在建设和运营过程中会经常出现事故，经国内外对地铁的研究表明，地铁在建设和运营的过程中会对铁路沿线地层造成扰动，从而引起地层移动发生各种事故。在城市地铁沿线建筑物较多，埋深比较浅的位置更容易发生事故。71、城市隧

3、道施工地层缺陷类型及其影响分析1.1城市隧道施工事故类型进入21实际以来，我国的经济建设迅猛发展，城市化进程也在不断加速。国内各大中城市为了缓解本城市的交通压力，纷纷开始修建城市的地下铁路。但是地铁项目是一个繁杂的系统工程受到诸多因素的影响，不仅涉及面广其难度也是巨大的，所以，在工程实践过程中一定要对影响隧道建设的突出因素进行分类研究。在国内各大城市地铁建设过程中地铁工程安全事故也是是有发生，根据张成平对北极地铁44起事故事故案的统计分析，将地铁事故主要分为了四种类型：不良地层、管线断裂或渗漏、

4、地层中不良地质体、施工管理。相关资料显示因不良地质体及管线渗漏或断裂产生的不良地质条件两方面导致事故发生的总是已经占了事故总数的40%以上。为了解决地层缺陷对地铁施工产生的不利影响，首先，需要在技术层面研究地层缺陷影响下城市隧道施工导致地层变形的规律和围岩破坏模式。其次，要提高管理水平，在了解地层破坏规律的基础上对其控制方法和技术进行研究。1.2城市隧道施工的影响7城市隧道建设施工过程中的地层缺陷主要分两大类：一是有些建筑物原本在地下就缺乏一定的承受能力，但是在现有的环境下还是可以安全存在的，主

5、要是由于受到沿线隧道施工作业的影响，使原本承受能力不强的建筑物更弱，最后出现地层塌落。比如,早期修建的防空洞结构、工厂废弃的地下管沟等构筑物,甚至是古代人们修建的地下排水设施等。二是在自然条件下形成的不连续体以及软弱地质体等地质缺陷，如岩溶洞穴、土洞、疏松地层,包括水囊在内的含水量较高、没有自稳能力的软弱地质体。这类地质缺陷主要是一空洞为代表，这些缺陷大都是自然因素导致的，比如地下暗河的发育导致的地下岩溶洞穴、浅表土层冻融循环导致的地层结构破坏、水位急速下降导致的土颗粒流失等。隧道建设工程结束后

6、的维护也是非常重要的，各地人们对地下水的疯狂开采，是底层因缺水而固结出现脱层现象，施工时雨水风沙将仅有的沙土带走，也会形成空洞。2、地层变形对建筑物结构破坏的主要模式从范围和程度上来讲，建筑物受到的损害分为直接损害和间接损害，分别是针对位于隧道施工主要影响范围以内和以外的情况。从能量角度看，隧道开挖引起地基支承损失、基底反力产生畸变,随后上部结构产生应力重分配，首先在薄弱环节形成能量聚积、应力集中,最终发生破坏(如墙体开裂、挤压破碎或扭曲),这个破坏结果就是一个能量释放的过程，像这样反复的能量聚

7、积、耗散中地层与建筑物始终在寻求平衡,其长期发展的后果便是结构破坏加剧导致安全性受到较大影响甚至丧失。7通过对大量工程实例的归纳分析,建筑物变位破坏模式主要表现为整体沉降(均匀和不均匀)、倾斜和结构开裂等,其中不均匀沉降和结构开裂的发生机理更为复杂,是地层多种变形综合作用的结果,而过量的地层不均匀沉降是主要原因。2.1建筑物整体沉降隧道开挖形成的地表沉降槽在中心处沉降最大、两边逐渐变小，所以地面上建筑物不管处在沉降槽什么位置都将不可避免的受到不均匀沉降的影响。但是在地表沉降槽两侧反弯点之间，特别

8、是位于沉降槽底部的整体性较好的建筑物，随着隧道的开挖地层的倾斜、曲率等一些不均匀沉降特性在架构上的表现并不明显，整体上看建筑物的变形比较一致，开裂破坏现象相对来说比较少，主要表现就是近似整体均匀沉降。就目前而言最为普遍的一种看法是整体沉降不会造成建筑物的破坏，对于它的稳定性和使用条件也不会出现太大的影响，但是实际上整体沉降过大对建筑物及隧道结构安全的破坏性影响是不可忽视的。2.2建筑物倾斜7同均匀沉降相比，建筑物对不均匀沉降的敏感程度更强烈，经常发生倾斜或开裂破坏。通过沿纵墙方向基础两端的差异沉