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砂卵石地层作为一种典型的力学不稳定层，其物理力学特性与一般粘性土、黄土、软土以及复合地层等存在较大差别。该地层的主要特点为地层胶结较差、结构松散、自稳能力差、卵石颗粒点对点传力、单个卵石强度高、颗粒之间空隙大、渗透系数大、粘聚力小、内摩擦角大等。在这样的地层中进行长距离、大口径顶管施工，面临开挖面稳定性差、顶进效率低、刀盘磨损严重、地面沉降大及纠偏困难等诸多问题。
随着顶管技术的广泛应用，在顶管施工中遇到砂卵石地层的情况也越来越多，但目前针对砂卵石地层顶管施工的特点及存在的技术问题的研究较少;顶管施工对管道周围土体产生影响的试验研究也较少，且主要集中在对地面变形的监测上，而对管道周围土体土压力、孔隙水压力、地下水水位及深层土体移动的现场监测则很少;针对砂卵石地层顶管施工引起地面沉降的主要因素及变形机理的研究较少，对地面沉降的控制措施也不够全面，也没有较为成熟的施工工艺可供参考。
本论文以南阳市滨河路砂卵石层顶管项目为依托，通过理论研究、现场试验、力学分析及对比论证等手段，系统探讨了砂卵石地层顶管施工引起的地面变形机理、地层移动规律及其影响因素、地面沉降及对周围环境的影响，并提出了在顶进中减小环境危害的施工控制措施及施工工艺，为以后同类地层顶管工程的设计与施工提供参考。归纳总结后得出以下几点认识和结论:
1、砂卵石地层土体移动具有时间效应和空间效应，地层移动的一般规律为:地表变形在时间上包括顶管前部变形阶段、施工沉降阶段和后期固结沉降阶段，其中施工沉降阶段的沉降量最大，占最终沉降量的60％～70％左右;在空间上具有三维性，地层变形的空间形态具有扩散性、衰减性，地表移动产生的沉陷槽曲线形状，在纵断面上呈正态概率函数形状，在横断面上似正态概率分布（密度）函数形状。
2、顶管施工会引起周围土体土压力、孔隙水压力、地下水水位的变化及地表变形沉降。现场试验结果显示:管道周围土压力、孔隙水压力随顶管顶进呈上升趋势，当掘进机到达监测断面时分别达到最大值，然后逐渐减小并趋于稳定;同一监测断面上，距离管道轴线越近，变化越明显。
地下水水位在顶进初期，由于顶管出洞带来水土流失，呈急剧下降趋势，随着顶管顶进并到达监测面时，水位管水位达到最大值，然后逐渐趋于稳定。
地表变形沉降规律为先隆起、后沉降，地表竖向位移随着掘进机向前推进逐渐增大，当掘进机机头到达观测点位置时达到最大值;随着机头继续向前推进，测点地表位移渐渐由隆起变为沉降，且沉降值随顶管掘进逐渐增大。沿轴线方向上，如果顶管机发生抬头或叩头现象，则地表竖向位移相应地表现为隆起或沉降;垂直轴线方向上，掘进机偏向一侧的地面竖向位移及影响范围大于另一侧，顶管施工的影响范围为管道轴线左右各4.5m左右。
3、顶管施工造成地面沉降的根本原因是施工中对土体产生了扰动，进而引起地层损失。地层损失主要是由于超挖、开挖面及管道周围土体塌陷、泥浆流失、管道纠偏以及砂卵石土特定的骨架效应等引起的。在砂卵石层中进行顶管施工，严重的管前塌方和隐蔽在管顶的二次坍塌，是造成地面沉降的主要因素。施工中必须以预防为主，而不能依赖于事后进行的补救。
4、顶管施工中合理采用土体加固、注浆减阻和泥浆置换，以及严格的测量及纠偏措施，可有效维持卸力拱，减小对土体的扰动，消除不稳定土层的坍塌隐患，保障土层具有足够大的密实度及承载力，将地面沉降量控制在允许范围内。
5、砂卵石地层后背土体稳定性计算结果显示，后背土体极限承载力不满足顶管顶进力要求，不能直接作为天然后背墙，需进行加固处理。砂卵石地层顶管顶进方向不易控制，顶进过程中极易发生管道偏离，进而引起地表大面积沉陷;产生偏差纠偏难度大，采取适当的预防及纠偏措施可修正偏差。开挖面稳定性分析结果显示，砂卵石层自稳能力较差，工具管在进出洞口时土体易失稳坍塌，造成工具管进出洞困难，采取注浆加固措施对进出洞口土体进行处理后方可顺利顶进。