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【摘要】随着我国城市现代化的进程不断加快，建设地铁是城市未来的发展方向之一。地铁隧道施工需要注重施工的质量，避免出现地面沉降的危险，影响城市发展。本文将从以下几个方面来分析城市地铁隧道施工引起的地面沉降问题。
【关键词】城市；地铁；隧道；施工；地面沉降
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
地铁的出现方便了人们的城市生活，但是，地铁的建设也给城市带来了很大的问题，因为建设地铁而造成的地面沉降就是其中一个重要的问题。因此，我们研究城市地铁隧道施工引起的地面沉降问题很有现实意义。
二、地铁特点
地铁一般有如下特点：
1、线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措施及修筑声障屏以外，对轨道结构也要求采取相应的措施。
2、行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而需采用高质量的轨道部件，一般用混凝土道床等维修量小的轨道结构。
3、一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。为了减少泄露电流的电解腐蚀，要求钢轨与基础有较高的绝缘性能。
4、曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小得多，一般为100m左右，因此要解决好曲线轨道的构造问题。
在各个已经运营地铁的城市里，地铁也得到了广大人民的认可。人们上班下班，学生们上学回家乘坐地铁也都似乎成为了一种习惯，因为乘坐地铁不会发生堵车的情况，可以大大缩短不必要的时间，给人们提供了很大的便利。而且地铁的票价较低，相对于开车要便宜的多，这在一定程度上也减少了城市汽车数目，缓解了地面交通的压力。地铁也成为了普通百姓生活中不可或缺的一部分。
三、地表沉降分析
首先，地表沉降是地铁隧道施工给周围环境带来的最大的问题。它可能导致的后果很多，轻则变形重则倒塌，供热管道等主要管线的破裂，使得污水或其他水上溢；另外，这些管道在又地铁施工的工程中往往改变其通道或者做加固等特殊处理。
此外，在有桥梁等设施的地方施工的时候，挖掘隧道容易是桥梁基础活动，发生沉降，抑或者对柱体产生摩擦甚至岌岌可危。当他倒塌时人们也许措手不及，造成严重的意外，后果不堪设想。
第三、沉降对房屋来说也是非常危险的。他对房屋的结构来说是种挑战。总的来说，沉降对于建筑构成的危害主要有以下几种：
1.对房屋基础的影响。地铁施工引发的沉降，这种力不仅仅是纵向的力，也有横向的拉力，就好像是水平应变再将基础撕碎。而建筑的基础主要是承受压力的构件，因此对基础来说拉应变是最致命的破坏，他在破坏基础的时候占有主导地位。
2.地基的承载能力减弱。土地基础具有相当大的承载能力，在地下施工作业中，不断地震动会使土地变得松散，失去承载荷载的能力。所以在施工过程中，减少震动松土是首要重点。
3.对房屋上部结构的伤害与影响。地下施工会对建筑产生一定的力的作用，然而这种力的作用是不规则的，他会在建筑内部一次不间断的传递，建筑因此可能产生不规则的变形，从而失去重心，慢慢又倒塌的危害。
城市地铁的隧道施工所引起的建筑物倒塌事故屡见不鲜，已经更引起了有关部门和社会的高度重视。国内外最近几年，就地表沉降问题已经有过多次的理论讨论和实践论证，并且取得了不俗的成绩，获得相当成熟的理论和成果。但是在我国，相关完整的建筑保护标准还没有准确的划分标准。我国所做的沉降数据的研究，只为我们提供一个在施工中允许沉降的最大值，并以此来加固建筑或道路，或者控制施工。
这种方法是不得已而为之的，它并不准确也不算很科学，因为这种方法尚缺少足够的理论依据。根据这种方法所做的加固工程或者防护措施往往是十分苛刻的，因为怕意外的发生。但是，一些建筑物本身其实对沉降并不敏感。这样做的结果就是经济上的损失，就是投资的增加，不符合市场经济的可发展战略。因此，找到一条属于中国的地下隧道挖掘道路迫在眉睫。我们要根据以往的经验和实际施工的情况，以及一些影响规律相结合起来，为将来的节约成本和巩固隧道挖掘技术做出贡献。
四、地面沉降的安全性判断与控制
因不同城市地铁隧道工程的地质条件、地面环境、隧道埋深、上部结构对地基变形的适应能力和使用要求具有很大差异,地铁隧道地面沉降的安全判断,通常需要考虑地面建(构)筑物和地下管线的安全及地层稳定等因素后综合确定。目前国内与地铁隧道地面沉降有关的规范均未给出地铁隧道地面变形的具体指标或允许值12～16。从当前国内的地铁施工实际来看,地表变形多根据经验控制在+10mm～-30mm以内。但工程实践表明,制定统一的标准并不妥当,实际工程中要按照不同地区、不同地质和周边环境区别对待,以确定科学、合理且经济的沉降安全性控制标准。
地面沉降控制的总原则是,采取各种措施保持隧道周围岩土体稳定,防止水土流失,进而控制地面沉降。针对不同工程的具體情况,结合地面沉降的不同阶段,盾构法隧道施工应采用施工前预防地面沉降的处理措施和施工过程中的补救加固措施,包括注浆、锚杆、钢板桩、旋喷桩、搅拌桩加固,采用冻结法施工或素混凝土墙等,对盾构隧道上覆和两侧地层进行加固,有效预防和控制盾构法施工引起的地面变形与发展。盾构法隧道的地面沉降控制,要综合考虑地表建(构)筑物、地下管线及地层和结构稳定等因素,分别确定其允许的地表沉降值,并取最小值作为控制基准值。具体施工过程中,可设置预警值、报警值和极限值来进行分级控制。预警值一般为极限值的60%,当地表沉降达到该值时,应采取必要的控制措施并密切监控沉降的进一步发展;报警值一般为极限值的80%,达到该值时,要立即采取有效措施和手段对地表沉降进行控制;极限值则是地表沉降允许的最大值,超过该值将导致结构破坏等严重工程事故,这在工程中是绝对不允许的。
五、按既有运营线路正常行车要求确定地面沉降允许值
隧道开挖引起的地表沉降对既有地面铁路线路或地下铁路线路的影响主要表现在3个方面：一是可能造成水平(指线路两股钢轨顶面的相对高差)超限；二是可能造成前后高差(指沿线路方向的竖向平顺性)超限；三是可能造成道岔不能搬动。
《铁路线路维修规则》规定:两股钢轨顶面水平的容许偏差，正线及到发线不得大于4mm，其它站线不得大于5mm。一般情况下，超过允许限值的水平差，只是引起车辆摇晃和两股钢轨的受力不均，导致钢轨的不均匀磨损。但如果在延长不足18m的距离内出现水平差超过4mm的三角坑，将导致一个车轮减载或悬空，如果此时出现较大横向力作用，有可能发生脱轨事故。
前后高低不平顺对线路运营危害较大。列车通过这些地方时，冲击动力可能成倍增加，加速道床变形，从而更进一步扩大轨道不平顺，加剧机车车辆对轨道的破坏，形成恶性循环。一般情况下，前后高低不平顺的破坏作用同不平顺(坑洼)的长度成反比，而同它的深度成正比。规范规定:线路轨道前后高低差用L=10m弦量测的最大矢度值不应超过4mm。
根据隧道施工引起的地层沉降槽规律，地层横向不均匀变形要比沿隧道轴线方向的不均匀变形显著。当下穿既有线路正线时，既有线路的运营安全主要受控于轨道的前后高低不平顺。当下穿既有运营线路岔区时，则主要受控于尖轨与轨道的水平位移，因此必须对其进行专门监测，采取更加严格的沉降控制措施，确保运营安全
六、结束语
要想让城市发展和地铁的建设达到和谐状态，就需要提高地铁建设中隧道施工的质量，只有严格控制了地铁隧道施工的质量才能够减小地铁建设对城市地面的破坏。
【参考文献】
[1]刘波，叶圣国，陶龙光，唐孟雄.地铁盾构施工引起临近基础的沉降FLAC数值模拟[J],煤炭科学技术，2002,(16).
[2]阳军生，刘宝琛.城市地铁施工引起的地表沉降及变形[M],中国铁道出报社，2002,(8).
[3]缪林昌,王非,吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降[J].东南大学学报,2008,38(2):293～297.
【关键词】城市；地铁；隧道；施工；地面沉降
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
地铁的出现方便了人们的城市生活，但是，地铁的建设也给城市带来了很大的问题，因为建设地铁而造成的地面沉降就是其中一个重要的问题。因此，我们研究城市地铁隧道施工引起的地面沉降问题很有现实意义。
二、地铁特点
地铁一般有如下特点：
1、线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措施及修筑声障屏以外，对轨道结构也要求采取相应的措施。
2、行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而需采用高质量的轨道部件，一般用混凝土道床等维修量小的轨道结构。
3、一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。为了减少泄露电流的电解腐蚀，要求钢轨与基础有较高的绝缘性能。
4、曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小得多，一般为100m左右，因此要解决好曲线轨道的构造问题。
在各个已经运营地铁的城市里，地铁也得到了广大人民的认可。人们上班下班，学生们上学回家乘坐地铁也都似乎成为了一种习惯，因为乘坐地铁不会发生堵车的情况，可以大大缩短不必要的时间，给人们提供了很大的便利。而且地铁的票价较低，相对于开车要便宜的多，这在一定程度上也减少了城市汽车数目，缓解了地面交通的压力。地铁也成为了普通百姓生活中不可或缺的一部分。
三、地表沉降分析
首先，地表沉降是地铁隧道施工给周围环境带来的最大的问题。它可能导致的后果很多，轻则变形重则倒塌，供热管道等主要管线的破裂，使得污水或其他水上溢；另外，这些管道在又地铁施工的工程中往往改变其通道或者做加固等特殊处理。
此外，在有桥梁等设施的地方施工的时候，挖掘隧道容易是桥梁基础活动，发生沉降，抑或者对柱体产生摩擦甚至岌岌可危。当他倒塌时人们也许措手不及，造成严重的意外，后果不堪设想。
第三、沉降对房屋来说也是非常危险的。他对房屋的结构来说是种挑战。总的来说，沉降对于建筑构成的危害主要有以下几种：
1.对房屋基础的影响。地铁施工引发的沉降，这种力不仅仅是纵向的力，也有横向的拉力，就好像是水平应变再将基础撕碎。而建筑的基础主要是承受压力的构件，因此对基础来说拉应变是最致命的破坏，他在破坏基础的时候占有主导地位。
2.地基的承载能力减弱。土地基础具有相当大的承载能力，在地下施工作业中，不断地震动会使土地变得松散，失去承载荷载的能力。所以在施工过程中，减少震动松土是首要重点。
3.对房屋上部结构的伤害与影响。地下施工会对建筑产生一定的力的作用，然而这种力的作用是不规则的，他会在建筑内部一次不间断的传递，建筑因此可能产生不规则的变形，从而失去重心，慢慢又倒塌的危害。
城市地铁的隧道施工所引起的建筑物倒塌事故屡见不鲜，已经更引起了有关部门和社会的高度重视。国内外最近几年，就地表沉降问题已经有过多次的理论讨论和实践论证，并且取得了不俗的成绩，获得相当成熟的理论和成果。但是在我国，相关完整的建筑保护标准还没有准确的划分标准。我国所做的沉降数据的研究，只为我们提供一个在施工中允许沉降的最大值，并以此来加固建筑或道路，或者控制施工。
这种方法是不得已而为之的，它并不准确也不算很科学，因为这种方法尚缺少足够的理论依据。根据这种方法所做的加固工程或者防护措施往往是十分苛刻的，因为怕意外的发生。但是，一些建筑物本身其实对沉降并不敏感。这样做的结果就是经济上的损失，就是投资的增加，不符合市场经济的可发展战略。因此，找到一条属于中国的地下隧道挖掘道路迫在眉睫。我们要根据以往的经验和实际施工的情况，以及一些影响规律相结合起来，为将来的节约成本和巩固隧道挖掘技术做出贡献。
四、地面沉降的安全性判断与控制
因不同城市地铁隧道工程的地质条件、地面环境、隧道埋深、上部结构对地基变形的适应能力和使用要求具有很大差异,地铁隧道地面沉降的安全判断,通常需要考虑地面建(构)筑物和地下管线的安全及地层稳定等因素后综合确定。目前国内与地铁隧道地面沉降有关的规范均未给出地铁隧道地面变形的具体指标或允许值12～16。从当前国内的地铁施工实际来看,地表变形多根据经验控制在+10mm～-30mm以内。但工程实践表明,制定统一的标准并不妥当,实际工程中要按照不同地区、不同地质和周边环境区别对待,以确定科学、合理且经济的沉降安全性控制标准。
地面沉降控制的总原则是,采取各种措施保持隧道周围岩土体稳定,防止水土流失,进而控制地面沉降。针对不同工程的具體情况,结合地面沉降的不同阶段,盾构法隧道施工应采用施工前预防地面沉降的处理措施和施工过程中的补救加固措施,包括注浆、锚杆、钢板桩、旋喷桩、搅拌桩加固,采用冻结法施工或素混凝土墙等,对盾构隧道上覆和两侧地层进行加固,有效预防和控制盾构法施工引起的地面变形与发展。盾构法隧道的地面沉降控制,要综合考虑地表建(构)筑物、地下管线及地层和结构稳定等因素,分别确定其允许的地表沉降值,并取最小值作为控制基准值。具体施工过程中,可设置预警值、报警值和极限值来进行分级控制。预警值一般为极限值的60%,当地表沉降达到该值时,应采取必要的控制措施并密切监控沉降的进一步发展;报警值一般为极限值的80%,达到该值时,要立即采取有效措施和手段对地表沉降进行控制;极限值则是地表沉降允许的最大值,超过该值将导致结构破坏等严重工程事故,这在工程中是绝对不允许的。
五、按既有运营线路正常行车要求确定地面沉降允许值
隧道开挖引起的地表沉降对既有地面铁路线路或地下铁路线路的影响主要表现在3个方面：一是可能造成水平(指线路两股钢轨顶面的相对高差)超限；二是可能造成前后高差(指沿线路方向的竖向平顺性)超限；三是可能造成道岔不能搬动。
《铁路线路维修规则》规定:两股钢轨顶面水平的容许偏差，正线及到发线不得大于4mm，其它站线不得大于5mm。一般情况下，超过允许限值的水平差，只是引起车辆摇晃和两股钢轨的受力不均，导致钢轨的不均匀磨损。但如果在延长不足18m的距离内出现水平差超过4mm的三角坑，将导致一个车轮减载或悬空，如果此时出现较大横向力作用，有可能发生脱轨事故。
前后高低不平顺对线路运营危害较大。列车通过这些地方时，冲击动力可能成倍增加，加速道床变形，从而更进一步扩大轨道不平顺，加剧机车车辆对轨道的破坏，形成恶性循环。一般情况下，前后高低不平顺的破坏作用同不平顺(坑洼)的长度成反比，而同它的深度成正比。规范规定:线路轨道前后高低差用L=10m弦量测的最大矢度值不应超过4mm。
根据隧道施工引起的地层沉降槽规律，地层横向不均匀变形要比沿隧道轴线方向的不均匀变形显著。当下穿既有线路正线时，既有线路的运营安全主要受控于轨道的前后高低不平顺。当下穿既有运营线路岔区时，则主要受控于尖轨与轨道的水平位移，因此必须对其进行专门监测，采取更加严格的沉降控制措施，确保运营安全
六、结束语
要想让城市发展和地铁的建设达到和谐状态，就需要提高地铁建设中隧道施工的质量，只有严格控制了地铁隧道施工的质量才能够减小地铁建设对城市地面的破坏。
【参考文献】
[1]刘波，叶圣国，陶龙光，唐孟雄.地铁盾构施工引起临近基础的沉降FLAC数值模拟[J],煤炭科学技术，2002,(16).
[2]阳军生，刘宝琛.城市地铁施工引起的地表沉降及变形[M],中国铁道出报社，2002,(8).
[3]缪林昌,王非,吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降[J].东南大学学报,2008,38(2):293～297.