城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及控制研究.pdf

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1、城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及控制研究苏海鹏(中铁十八局集团第--212程有限公司，河北唐山064000)摘要：对一个城市来说，地下隧道的开通不仅能够促进城市经济的发展，还大大方便了人们的出行。但是，城市地下隧道施工是一项系统和复杂的工作．在开挖的过程中，由于受到多方面因素的影响，往往易发生安全事故，这会给人们的生命财产和安全带来巨大的损失。笔者以城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及控制研究为中心话题，结合我国城市隧道施工中已经出现的地面塌陷问题，深入探讨分析了隧道施工诱发的地面塌路灾变机刺。并在此基础上，提出了相应的控制策略，希望能够引起人们对这一问题的进一步关注，能够时实践发挥指导作

2、用。关键词i城市隧道施工；地面塌陷；灾变机制；加固；监测中图分类号：U231．96文献标识码：B文章编号：1672—4011《2012》06—0173—02O前言随着经济社会的发展和城市化进程的加快，人们的生活水平越来越高，越来越多的人拥有私家车。但是，私家车数量的迅速增加给城市交通带来巨大的压力。目前，交通拥堵已经成为了城市发展中面临的一个重要问题，他不仅影响了人们的出行，还给城市带来了严重的环境污染，对人们的生产和生活造成巨大的负面影响。因此，为了缓解城市交通拥堵，方便人们出行，城市地下隧道的修筑逐渐兴起。尽管城市隧道能够方便人们出行，但是，在施工中由于受到地质、技术、施工人员等方面的影响

3、，有可能诱发地面塌陷问题，地面塌陷问题的出现不仅会影响隧道正常的施工，还往往会给人们的生命财产安全造成巨大的损失。所以，探讨分析城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制，并就这些问题提出相应的控制策略无疑具有重要的现实意义。l城市隧道施工地面塌陷的实例近些年来，为了缓解城市交通的压力，许多的城市，尤其是大城市的隧道工程建设蓬勃兴起。但是，由于技术方面的原因，施工人员操作不当，地质条件等问题的限制，出现了不少的由城市隧道施工诱发的地面塌陷问题。比如，2003年，上海的四号地铁线在施工的过程中，地面出现了大面积的坍塌，不仅影响了施工的正常进行，还对周围的建筑物产生巨大的影响，施工区周围的建筑物受到不同程

4、度的损坏，楼层也出现了倾斜现象，此外，由于地面坍塌的影响，周围的防汛墙也受到了巨大的破坏。又如，2006年，北京地铁十号线在施工的过程中，由于受到技术、地质、人为因素等方面的影响，引起了东三环处京广桥附近作者简介：苏海鹏(1975一)，男，本科，中铁十八局集团第二工程有限公司。道路出现大面积的坍塌，坍塌发生后，道路周围的交通受到严重的影响，地铁正常的施工也受到了严重的影响。此外，在2007年，南京地铁施工中，诱发了汉中路地面的坍塌问题，进而引起了天然气管道的爆裂，最后引起了爆炸，将地面炸出了一个大坑。这些隧道施工的事故，不仅给当地人们正常生活秩序带来巨大的影响，与此同时还带来了巨大的经济损失，

5、甚至威胁人们的生命财产安全，影响了整个工程项目的顺利进行和经济社会的发展。2城市隧道施工地面塌陷机制地面塌陷的形成有比较复杂的原因，它是多种因素共同作用的结果，下面将从施工、地质体破坏、管线渗漏水三个方面进行分析。(1)施工直接导致地面塌陷。在地下隧道施工中，很大一部分工作是进行隧道的开挖，由于开挖现象的发生，必然会引起开挖处地面的塌陷。施工人员在迸行施工的时候，对隧道进行开挖，经过开挖，开挖处的上覆地会发生极为复杂的变化，比如应力发生严重的变形。与此同时，土体的开挖还会引起土体成分的变化，导致水分流失或者是水分冻结现象的发生。当应力发生变化，土体成分发生变化，在这些原因的共同作用的影响之下，

6、隧道开挖处地层的物理力学的各项参数便会发生相应的变化。根据普氏理论，在没有任何支护的情况下，如果对介质较为松散的地层迸行开挖，隧道的围岩将会出现不稳定的现象，从而对地层造成相应的破坏。当这种情况发生的时候，如果在施工处的上覆地层，具有足够的相应厚度的话，那么，当塌陷至一定的程度之后，围岩便会形成一种自然的平衡压力拱，而这种压力拱的形成有着十分重要的作用，它犹如某种保护一样，能够防止土体遭到继续的破坏。从这里我们可以得知，在地下隧道施工的过程中，压力拱会不断的发生相应的变化，它是随着上覆地层厚度以及各种力学参数的变化而发生变化的。如果压力拱不断的增大，达到某个临界点，其结果是压力拱无法形成，在这

7、个时候，如果施工人员没有采取相应的措施，或者是支护措施的强度不够，就很容易诱发地层失稳现象，从而引起地面的塌陷，影响整个隧道工程的施工。(2)地质体破坏引发地面塌陷。从本质上来说，地质体遭到破坏引起的地面塌陷，其原因如下：地层中空洞发生坍塌与破坏，进而引起地层空洞上方的地层中出现力学不平衡的现象，这种不平衡现象得不到应有的控制，随着不平衡现象的逐渐加剧，就会引起地面的塌陷。而空洞被破坏的原因是，在