城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制

城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制

屈虎

十堰市市政工程项目建设中心湖北十堰442000

摘要：在城市建设中，为了交通便利性，难免的会进行隧道的施工建设。隧道施工是一项非常复杂且系统的工程，首先开挖过程中，就会受到地质，天气等各项因素的影响。一旦发生塌陷，就会给人民的生命和财产带来不可估量的后果。本文结合城市隧道施工诱发的地面塌陷，就其突变机制及控制进行了详细的阐述。希望能够为城市建设中隧道的施工提供一定的参考建议。

关键词：城市隧道；施工；诱发；地面塌陷；突变机制；控制

1前言

随着城市建设的进一步发展和人民出行交通情况的不断拥堵现象发生，在城市交通建设中，逐渐的开始进行城市隧道的施工建设。尽管隧道建设能够很大程度上方便人民的出行，但是从其施工过程来看，由于受到地质条件、施工技术、人员因素等的影响，还是会存在诸如地面塌陷等安全隐患。一旦发生塌陷，不仅会影响到工程的施工，还会危及到人民的财产和生命安全。所以，针对城市隧道施工中可能会诱发的地面塌陷问题，必须制定合理的控制措施是非常必要的。

2城市隧道施工导致的地面塌陷实例

虽然目前的隧道建设比较普遍，但是受各类因素的影响，出现了很多因城市隧道建设诱发的地面塌陷问题，比如：在2003年的上海四号地铁线施工中，由于地面的塌陷导致了施工停滞不说，还引起了周边建筑物的倾斜，防汛墙也遭到了严重的破坏。在2006年的北京10号地铁施工中，因施工技术及地质条件影响，东三环处的京广桥附近出现了大面积的地面塌陷，给周围的交通带来了非常大的不便。在2007年的南京地跌隧道施工中，诱发了汉中路的塌陷导致天然气管道爆炸，直接炸出地面一个坑。这些隧道施工诱发的塌陷，都带来了不同程度的损害。威胁到了人民的生活秩序和生命安全。

3城市隧道施工诱发地面塌陷的基本机制研究

地面塌陷的成因是多项因素共同作用引起的，现在将重点从施工、地质体破坏、管线渗漏水等几个方面加以探究

3.1隧道施工过程诱发的地面塌陷。在隧道施工中的隧道开挖所占用的工作量是非常大的。在进行地下开挖时，其上覆地会发生诸如应力变化、土体成本变化等较为复杂的变化。相应的开挖处的物理学各项参数也会随之发生变化。普氏理论也曾经表明没有任何支护下开挖，如果介质较为松散，隧道围沿将会发生一定的不稳定现象，从而造成了对地层的破坏。在隧道的开挖过程中，土层的压力拱会随着上覆地层厚度及各种力学的变化而发生不断的变化。当压力拱增大到其临界点，此时又没有采取合理的支护措施，地层失稳就是难免的现象了。最终也将影响到地面的塌陷，而是整个隧道的施工不能顺利进行。

3.2地质体遭到破坏而诱发的地面塌陷问题。对于地质体被破坏而诱发的地面塌陷问题，从起原理上来看主要有：在地层下的中空洞发生了坍塌或者遭到了破坏，这种情况下地层空洞上方的地层力学发生了复杂的变化而失衡。当这种失衡没有得到及时的控制就会加剧不平衡现象的发生，最终诱发塌陷。孔洞被破坏主要是隧道施工造成的扰动。当两个以上的孔洞进行了融合时，空洞面积变大，尽而导致上方的覆地层厚度减小。当空洞面达到特定的程度，上方底层的拱结构便会遭到破坏而不稳，随着时间的增加，塌陷现象也就极为可能。

3.3管线渗漏诱发的地面塌陷问题。我国的管线大都是进行地下埋设的，且地下排水管的渗漏现象比较普遍，同时，隧道施工也是在地下进行的。从隧道施工诱发的地面塌陷来看，因管线的渗漏引起的塌陷问题也是非常严重的。隧道施工中对管线的扰动主要是：因为隧道施工对管线的附加压力和应力增加，导致管线爆裂而发生渗漏。管道比较完整，但是相互之间的衔接处因为隧道施工而发生了松动，出现了不封闭状态而发生渗漏。不管是其中的一种还是两种作用，都会因管线渗漏而诱发地面塌陷。

4关于进行城市隧道施工诱发地面塌陷的相关控制措施

由于地面塌陷的成因比较复杂，完全避免或者控制也是相当有难度的。本文认为可以重点从几个方面加以控制。

4.1加强对不良地质段的技术处理。做好不良地质路段的前期勘察。对于探索到的不良地质，需要采取积极的措施加以改进和加固。具体措施有：（1）加强对松散区的土层回填处理和加固，并通过注浆形式进行有效的加固处理。（2）加强富水区的水流和水源分析。合理进行滞水区的水流疏通后，要进行必要的注浆加固处理。有效的该深富水区的地质和地层条件。（3）对于空洞区域，必须要里利用水泥浆进行填充处理，并且，为确保其牢固性，要对周边的区域也进行注浆加固。

4.2加强对地下管线的安全施工技术。（1）首先进行施工区域的管线全面了解，通过借助施工图纸和相关的材料，来获取地下管道的完善分布资料。并结合实际情况进行地下管道的探索勘测。在实际的勘查中，为了确保勘测的效率和准确性，需要以实际勘查和开挖勘查等多种形式进行综合使用。（2）合理制定管线保护方案。针对管线勘查结果，结合实际施工地点的地质情况，进行施工路段管线的受力预测，并结合管线的实际功能、材质、接头等多项因素合理选取施工方法。对管线的安全性进行考虑，做好合理的管线变形控制方案。确保施工期间管线的安全性。一旦遇到管线渗漏，必须进行及时的处理和加固。（3）隧道施工中进行科学高效的管线监测。通过综合管线监测方式，首先选取部分比较重要的管线进行直接和间接的测点设定，通过综合理论和实测数据分析，以直接和间接测点数据之间的关系和规律，推断管线的沉降值，尽而通过有效的检测来做好隧道施工准备。

结语：总而言之，城市中的地下隧道主要是满足人民的出行及本地经济发展需求。在隧道施工中，可能会遭受地质因素、气候条件、施工技术及人为等多方面的影响，而出现塌陷问题。在隧道施工中，必修加强不良地质阶段的施工技术控制，合理设置管线的安全保护措施，做好开挖之前的各项应急准备工作，避免施工过程中突发隐患无法应对，为确保工程顺利进行，提升施工效率，提供必要的技术保障。

参考文献：

[1］张成平，王梦恕，张顶立，李倩倩．城市隧道施工诱发地面塌陷的预测模型［J］．中国铁道科学，2012，(4)．

[2]．城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制与防治［J］．城市建设理论研究，2012，(18)．

[3]张成平，张顶立，王梦恕，李倩倩，刘胜春．城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制［J］．岩土力学，2010，31(z1)．

[4]侯艳娟，张顶立，李鹏飞．北京地铁施工安全事故分析及防治对策［J］．北京交通大学学报，2009，(3)．