4.3.1 隧道施工引发地表沉降影响因素
地层变形主要由地表变形和深层止体变形组成。对于单线隧道而言,影响地表层沉降变形的因素众多,许多学者认为引发地表沉降的因素有以下几点。
1. 降水影响
当隧道所处地层的标高小于地下水位的标高时,应首先降水处理。在地下水位下降时,会使得止层固结压密,导致地层沉降,这种水位变化引发的地层变形对周边建筑物会产生严重影响,需注意防范。
2. 土体参数影响
不同的地层参数对沉降的影响作用不同,一般而言,砂土条件下,注浆更容易渗透,引发地表沉降小于黏土地层。
3. 施工方法的影响
目前研究已经明确台阶法引发地表沉降>CD法引发地表沉降>CDR法引发地表沉降,而同种方法由于开挖的顺序不同,所引发的地表沉降也不一样。
4. 埋深影响
一般认为,随着隧道埋深的增加,隧道开挖引发地表沉降槽越大,地表的沉降值会减小,但实际施工过程中,地表沉降的最大值还与跨度及支护强度相关。
5. 隧道直径影响
由Attewell研究可知,隧道直径加大使得开挖的跨度加大,而开挖跨度越大,使得地表沉降值越大。(https://www.daowen.com)
6. 开挖步长影响
开挖速度越快,每天的进尺越多,开挖步长越大,但是开挖过快,会使对土层的扰动加剧,步长增加,地表沉降值加大。
7. 台阶长度影响
台阶长度越大,上下台阶闭合的时间越长,使得地层发生沉降的累积量增加,地表沉降值加大。
8. 初支辅助措施影响
浅埋暗挖的初支辅助措施众多,主要有管棚、超前锚杆、小导管注浆等。管棚支护可以增加土体的刚度和承载能力,但是管棚的施工会给土体带来扰动,使地表产生部分沉降。小导管注浆可以起到加固围岩减小地表沉降的作用。
9. 支护刚度影响
初支一般由钢筋网喷混凝土、钢格栅、锁脚锚杆组成。初期支护时,喷射混凝土后由于自重的影响会使得钢筋网下垂,而安装钢格栅时很容易造成超挖,并且和围岩贴合不紧密时,喷射混凝土后可能依然有孔隙,这些都会影响地表沉降,增加地表累计沉降量。
10. 施工管理影响
施工衔接的流畅,施工组织的合理,可以减少隧道开挖暴露的时间,使得地表沉降减小。