一、地層損失
　　地層損失，是盾構(gòu)施工中實際開挖土體體積和竣工隧道體積之差。在實際施工中，不可避免地會造成土層損失。為了彌補這種損失，隧道周圍土體會進(jìn)行自然地移動，土體移動就會使得地面發(fā)生沉降。為了能夠有效分析土體移動對地面沉降的影響，將著重論述導(dǎo)致地層損失的關(guān)鍵因素。
　�。ㄒ唬╅_挖面土體的運動
　　開挖面土體的運動包括兩種情況。在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，由于開挖面土體受到的水平支護(hù)應(yīng)力小于最初側(cè)向應(yīng)力，使得開挖土體向盾構(gòu)內(nèi)移動，直接導(dǎo)致盾構(gòu)上方地面發(fā)生沉降；在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，由于開挖面土體受到的推動力大于最初側(cè)向應(yīng)力，使得土地向前或向上運動而導(dǎo)致盾構(gòu)上方的土體隆起。
　�。ǘ┒軜�(gòu)后退
　　為了減少盾構(gòu)施工對土體的擾動，會借助千斤頂驅(qū)動盾構(gòu)，使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進(jìn)行土體的開挖和運輸�？墒强s回所有千斤頂后，會產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象，使得開挖面土體倒塌而導(dǎo)致地面沉降。
　�。ㄈ⿺D入盾尾空隙的土體
　　由于盾尾后側(cè)建筑空隙的壓漿工作實施的不到位，在壓漿量不足、壓力不當(dāng)?shù)鹊挠绊懴�，使得盾尾后坑道周圍土體失去了最初的平衡狀態(tài)，逐漸向盾尾空隙中運動，引起土層損失。尤其盾構(gòu)在粘性土質(zhì)推進(jìn)中，這是引起地層損失的重要因素。
　�。ㄋ模┩七M(jìn)方向的影響
　　在盾構(gòu)施工中，盾構(gòu)軸線主導(dǎo)著盾構(gòu)推進(jìn)的方向。實際上，盾構(gòu)在土體推進(jìn)中所形成的開挖斷面并不是圓形，也是橢圓。而盾構(gòu)軸線是影響這個橢圓是否規(guī)范形成的關(guān)鍵因素。因此，它主導(dǎo)著盾構(gòu)推進(jìn)的方向。當(dāng)盾構(gòu)軸線偏離隧道軸線時，就會產(chǎn)生偏角。偏角越大，對土體的擾動程度和損害程度就越大，進(jìn)而引起地層損失。因此，盾構(gòu)的推進(jìn)方向也會給地層帶來損失。
　　（五）穿過障礙物后產(chǎn)生的空隙
　　在盾構(gòu)推進(jìn)中會遇到正面障礙物的阻礙，當(dāng)盾構(gòu)穿過它并使它移動后，會在地層中留有空隙。如果不能及時進(jìn)行壓降填充，則會引起土層移動而導(dǎo)致地面沉降。
　�。┒軜�(gòu)機(jī)的影響
　　在盾構(gòu)掘進(jìn)與推進(jìn)的過程中，盾構(gòu)機(jī)會對地層產(chǎn)生摩擦和剪切，破壞地層結(jié)構(gòu)與土體構(gòu)成。在一定程度上引起地層損失，使得地面沉降。
　�。ㄆ撸┧淼酪r砌的沉降
　　由于受到長期的荷載影響，使得隧道襯砌自身產(chǎn)生沉降，從而產(chǎn)生地面沉降。在隧道襯砌沉降非常嚴(yán)重的情況下，將會造成嚴(yán)重的地層損失，地面沉降也將更加明顯。
　　二、擾動土體的固結(jié)壓密
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　　擾動土體產(chǎn)生固結(jié)嚴(yán)密的主要原因，是土體受到盾構(gòu)施工的擾動后，由于盾構(gòu)推進(jìn)的擠壓，導(dǎo)致水壓力上升，在隧道附近土層中形成超孔隙水壓力區(qū)。超孔隙水壓力，是指地下飽和水受到擠壓時產(chǎn)生的水壓力。當(dāng)盾構(gòu)停止作業(yè)離開后，由于土體表面應(yīng)力的釋放，超孔隙水壓力逐漸消散，筆耕文化傳播，孔隙水得以排出。在孔隙水排除的過程中，土體逐漸固結(jié)壓密，引起地層變形和地面沉降。
　　土體由于空隙水壓力的變化而產(chǎn)生的地面沉降，叫做主顧結(jié)沉降；在土體受到盾構(gòu)擾動后，盾殼仍然處于持續(xù)變形狀態(tài)，導(dǎo)致地面沉降叫做次固結(jié)沉降。因為粘性土的空隙比和靈敏度較大，次固結(jié)沉降的持續(xù)狀態(tài)也會較長，這是導(dǎo)致粘性土體沉降的主要原因。
　�。ǘ┩馏w強(qiáng)度
　　土體強(qiáng)度，是指土體在破壞前能承受的最大應(yīng)力。當(dāng)土體受到盾構(gòu)擾動后，使土層遭到破壞，其所能承受的最大應(yīng)力也逐漸削弱，導(dǎo)致土體喪失了原始強(qiáng)度。隨著土體強(qiáng)度的減弱，土層逐漸移動和變形，產(chǎn)生地面沉降。
　�。ㄈ┩馏w穩(wěn)定性
　　土體穩(wěn)定性，是指處于一定時空條件的土體，在各種力系（自然的、工程的）的作用下可能保持其力學(xué)平衡狀態(tài)的程度，取決于土體強(qiáng)度和變形兩種因素。當(dāng)土體強(qiáng)度減弱時，土體中各點產(chǎn)生的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力會導(dǎo)致土體發(fā)生移動和變形，使得盾構(gòu)正上方土體失去穩(wěn)定性，從而引起地面沉降。
　　三、地表沉降槽寬度系數(shù)
　　地表沉降槽的寬度系數(shù)，影響著地面沉降的范圍與程度。它的變化主要和兩個方面有關(guān)，一是盾構(gòu)埋深，二是盾構(gòu)半徑。
　�。ㄒ唬┒軜�(gòu)埋深
　　盾構(gòu)埋深，是指盾構(gòu)施工中盾構(gòu)作業(yè)的深度，也可形象稱之為隧道深度。盡管隧道施工中有不同數(shù)值的盾構(gòu)埋深，但它與沉降槽寬度系數(shù)的關(guān)系卻有著一定規(guī)律。通常情況下，隨著盾構(gòu)埋深的增大，寬度系數(shù)逐漸增大，地表沉降槽橫向影響范圍也會逐漸增大，而地面沉降卻會逐漸減少。因為盾構(gòu)埋深越大，盾構(gòu)離地表的距離就會越大，對地表土層的擾動程度就會越小，因此地面沉降也會較小。反之，盾構(gòu)埋深越小，地表沉降槽寬度系數(shù)就會越小，而此時地面沉降呈現(xiàn)的狀態(tài)是范圍小而深�？梢姡軜�(gòu)埋深與寬度系數(shù)幾乎是同增長同減少關(guān)系，可與地面沉降之間卻是此消彼長的關(guān)系。
　�。ǘ┒軜�(gòu)半徑
　　一般情況下，盾構(gòu)半徑和地表沉降槽寬度系數(shù)之間，也是同增加同減少的關(guān)系，但與地面沉降卻不是此消彼長的關(guān)系。寬度系數(shù)隨著盾構(gòu)半徑的增大而逐漸增大，地面沉降范圍也會隨之增大。     

 

本文編號：6919