浅谈地层空洞影响下城市隧道施工引起的地层变形规律及控制方法

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摘 要：随着我国当前城市化进程和城市设施的逐渐完善，给人们生活带来了很多的便利，轨道施工作为缓解城市交通堵塞的一个重要项目，得到了各级建设部门高度重视。各大城市都开始大规模的进行轨道交通建设。大范围的地铁施工必将给沿线的百姓和环境带了危害。施工会使得底层变形导致地表建筑物下层、裂开、地下管线破裂等消极的影响，并且经常胡出现一位施工不规范而导致工程事故的发生。因此，地层空洞影响下城市隧道施工引起的地层变形规律及控制方法的研究成为了当前城市轨道交通建设中必须要考虑的一个重点问题。

关键词：轨道交通建设；地层变形；控制方法

随着城市化建设的加快以及进城务工人员的急剧增加，给城市的交通带来了很大的压力，交通问题成为了影响社会正常秩序的一个重要社会问题，也是制约城市经济发展的一个重要因素。为了解决城市交通堵塞，扩大居民的出行范围，加快城市设施的建设。以地铁建设为代表的交通建设成为了当前解决以上问题的有效措施。地铁建设在解决以上矛盾的同时，在建设和运营的过程中也会时常出现事故，这一定程度上降低了人们对轨道交通的信任度。国内外对地铁的研究表明，地铁在施工和运营的过程中对沿线地层都会造成扰动，从而引起地层移动而出现各种事故。尤其是城市的地铁，其埋深比较浅，沿线的建筑物较多，更容易发生事故。所以掌握地层空洞影响下城市隧道施工引起的地层变形规律，从而找出适当的控制方法，成为了当前刻不容缓的一个问题。

1 地层缺陷及影响分析

二十一世界是我国城市经济迅猛发展和城市化建设步伐逐渐加快的阶段。我国各大中小城市为了能够解决自己本城市的交通工具，开始大范围的建设地铁。这个工程项目是巨大复杂的，正因为此其受到的影响因素更加的复杂。因此，在城市隧道施工过程中必须要充分的考虑到隧道施工带了的负面影响，然后进行研究。在隧道施工过程中安全事故时有发生，分析这些事故的发生原因，可以大致的分为不良底层、管线断裂，底层中不良地质体以及施工管理等方面。在这些原因中第二个和第三个原因占据很大的比例。俄日了解决底层缺陷带来的不良影响，需要研究人员对城市隧道施工引起的底层变形规律进行分析，另一方面，需要提高施工管理水平，对底层变形加以控制。

在城市隧道建设过程中出现的底层缺陷可以划分为两大类别，第一，由于受到施工作业的影响，原本在地下的缺乏一定承受能力的建筑物，这些建筑物也许在现有环境下能够安全存在，可是在周边进行施工后就会使得这些建筑物减弱承受能力，最终导致底层塌落。第二，受到自然条件的影响，使得施工沿线的地质体变得柔弱和不连续等缺陷。有些土质体如熔岩洞、土洞等土质比较的输送，自稳能力较弱，在常年的雨水天气下会变成空洞，这是大自然所造成的。人们的生产生活以及工程施工后的维护也是其中较为重要的原因，比如因为水资源缺乏很多地方开始无节制的开采，最终导致底层固结而发生脱层，工程施工过程中雨水风沙将沙土带走而形成空洞等。

2 城市隧道施工引起的地层变形规律研究

在本次研究课题中将隧道施工引起的地层变形等抽象的问题转化成为平面上的空洞问题。在实际的施工过程中，隧道的相对位置、尺寸等方面与空洞在对隧道施工的影响方面存在着很多的不同，这两者在对围岩稳定性的影响上也比较的显著。地层变形规律的改变，破坏的影响以及对施工沿线的不利位置的变化都需要进行分析研究。

针对城市地铁建设施工过程对空洞的分布以及尺寸等因素而产生的影响进行分析，从而找出地层变形的规律。目前在国内外隧道工程领域，研究采用比较普遍是数值计算理论，其中要包括连接介质微分法、连续介质微分法、不联系介质微分法三种。而这三种中研究比较成熟的是连续介质微分法，因为这种方法在时间和空间上都能够加以细分。

隧道在施工过程中需要进行开挖，这使得空洞附近的岩层土壤都受到了干扰，因为在施工过程中应力的释放率会随之增加，使得隧道周边出现一定范围的屈服接近区，并向围岩深处渗透，加快了土质薄弱地区的空洞速度，这些空洞使得隧道的破坏模式发生了变化。

3 地层变形的控制应用研究

隧道工程的开挖引起的地层变形首先要以空洞为中心开始逐渐的向隧道沿线延伸，并且与隧道的塑性区相连接。在施工和运营过程中隧道周边的塑性区将会随之扩展和转移。因此在施工的过程和控制的过程中，要以缺陷作为核心，首先在施工之前就要进行超前探测一次来对缺陷的大小和分布情况有一定的了解，然后再空洞内或者缺陷四周进行进行有效的加固从而来解决缺陷问题，缓解隧道渐近线破坏的进程。

3.1 超前探测

超前探测可以分为直接和间接两种。直接超前探测法就是地质法和钻探法。间接超前探测法就是通过地面电测探、地面浅层地震法等物理技术进行探测。目前在国内外采用较普遍的就是间接探测法。在隧道施工中进行超前探测，一位隧道的埋深比较的浅，如果采用地震反射法进行测探的话成本费用会比较高，并且对周边的环境影响也较大。因此一般在实际应用中很少使用。红外探水技术虽然能够掌握围岩的含水量但是不能够探测到确切的距离，这种方法对环境的要求较高，一般使用的也较少。地质雷达法一般使用的比较普遍，因为其成本费用相对较低，探测精度也较高，并且对周围的环境影响较小。所以在隧道施工时可以采用地震雷达法进行探测，分析出地质的具体情况，对于那些特殊的地质，可以有针对性的采取适当的方法，从而来减少缺陷问题。

3.2 缺陷处理

对缺陷进行处理的方法一般就是填充和隔离、对周边的土体进行加固。在实际的施工过程中一般采用的是回填、注浆等辅助手段。不 地质体的控制包括两个方面：首先采用地震雷达法对不良地质体进行超前探测，然后根据实际情况对不良地质体进行加固和改良。

缺陷处理过程中采用较为普遍的一种辅助手段就是注浆。在注浆的过程中，往往采用多种的方法将浆液作用于缺陷周边的土层上，这是一个动态的过程，具体的施工过程包括填充、压密、渗透等过程。注浆的方法有比较的多，按照施工的过程可以划分为填充注浆、压密注浆、渗透注浆等，在不同的环节采用不同的方法。

4 结束语

综上所述，在城市隧道施工过程中出现的地层缺陷的控制可以大致划分为超前探测和缺陷处理两部分。首先采用地震雷达超前探测法对施工地的地表几洞内做出动态的精确预报，确定缺陷存在的范围大小及分布位置。然后根据缺陷的具体情况来选择恰当的处理方法。如果对隧道施工中存在的缺陷问题不做出及时的处理和控制，周边的地层和围岩塑性区的地层变形速度就会不断的增加。在采取巧当的控制方法之后，对地层沉降及破坏进行了及时有效的遏制，弥补了地层的缺陷，这样能够很大程度上控制和降低风险事故的发生，保证隧道施工的安全顺利进行。

参考文献

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