地鐵隧道縱向變形影響因素

柏明虎 曹練明

摘要：人類在跟隨著時代的演變而不斷進步，城市的建設也越來越完善和發達，而隨著人口的增多和城市規模的擴大，普通的地上交通工具已經無法完全滿足人們日產生活工作所需，也正因此，城市快速軌道系統應運而生，并不斷的發展完善。但是，在地鐵隧道的實際建設過程中，也存在著很大的安全隱患問題，其中最突出的就是地鐵隧道的縱向變形，這個問題如果不加以解決和預防，將從很大程度上影響到城市軌道交通的發展，和城市的全面建設。因此，本文將就地鐵隧道縱向變形問題進行詳細的分析與解讀，以探討其影響因素和改善方案。

關鍵詞：地鐵隧道;縱向變形;影響

Abstract： Human beings are making continuous progress with the evolution of the times， and the construction of cities is becoming more and more perfect and developed. With the increase in population and the expansion of the scale of cities， ordinary ground transportation can no longer fully satisfy people’s daily jobs. Needs， and precisely because of this， the urban express rail system came into being and is constantly developing and improving. However， in the actual construction process of subway tunnels， there are also great safety hazards. The most prominent one is the longitudinal deformation of subway tunnels. If this problem is not solved and prevented， it will affect the city to a large extent. The development of rail transit and the overall construction of the city. Therefore， this article will conduct a detailed analysis and interpretation of the longitudinal deformation of the subway tunnel to discuss its influencing factors and improvement plans.

Keywords： subway tunnel; longitudinal deformation; influence

引言：

地鐵隧道的建立在很多方面都為人們提供了便利和幫助，也讓城市的發展更加的快速和有序，這是一項非常有意義、有價值的工程項目，非常值得對其進行進一步的研究和升級更新。但是，在地鐵隧道發展過程中，也遇到了很大的阻撓，其中最嚴重的一個就是地鐵隧道的縱向變形問題。因此，合理分析隧道縱向變形產生的原因，縱向變形對地鐵的運行造成的影響，將能夠幫助人們進一步了解和研究地鐵隧道的發展狀況和發展方向，并對軌道交通的運行提供一種新的思考思路，讓地鐵隧道在現有基礎上得到更新和升級，變得更加的安全可靠和穩定。

一、地鐵隧道縱向變形的相關概念

地鐵隧道會產生縱向變形的根本原因就是地鐵隧道在修建項目中的復雜性。在隧道施工的全過程中，由于工程的龐大繁雜和修建過程的復雜，施工團隊常常會采用盾構法來完成整個工程項目的安全防護工作的建設。盾構法所發揮的主要作用就是把隧道中的襯砌的連這部分用螺栓來固定住，通過這樣的方式來確保隧道的整體結構穩定和安全。這種方法雖然能夠在很大程度上保證結構的穩定可靠，但這種穩定是維持在隧道不運作的情況下的，一旦隧道投入使用，地鐵隧道就會受到外力的作用，并且會有極大的可能性在外力的影響下導致縱向變形這一問題的產生。如圖1所示，地鐵隧道如果發生縱向變形，就會在很短的一段時間就會發展成為裂縫現象和漏水現象，從而嚴重地引起地鐵運行的安全隱患問題，并且會嚴重影響到地鐵的正常運行，讓人們的日常生活出行遭受極大的不便。地鐵隧道縱向變形的最大原因是受到外力作用的影響，而造成這種外力作用影響的因素有很多，包括了地鐵隧道的底層土體產生不均勻的沉降;地鐵隧道的外壁受到附加載荷的影響;地鐵隧道的樁基結構等因素。本文將從以上三個方面對地鐵隧道的縱向變形進行詳細的研究，以期增強地鐵隧道的安全性能和穩定性，讓地鐵的運行變得更加的安全高效和可靠。

二、地鐵隧道產生縱向變形的三大因素

根據地鐵隧道縱向變形的相關概念可以知道，產生地鐵隧道縱向變形的主要因素有三個：底層土體產生不均勻的沉降;隧道外壁受到附加載荷的影響;樁基結構穩定性。因此，以下將著重分層介紹這三種因素的具體產生原因，以及對地鐵隧道的建設和運行產生的影響，從而根據對其的詳細了解和仔細研究而獲得對地鐵隧道的改進資料，以研究地鐵隧道在預防縱向變形方面的具體可實施方案。只有對地鐵隧道縱向變形的真正原因做到心中有數，才能夠最終提出一個預防地鐵隧道縱向變形的行之有效的方案。也只有對縱向變形做到合理的預防和風險評估，才能最終確保在地鐵運行過程中的安全運行和穩定運行，讓人們的出行變得更加的便利、舒適和安全，也讓城市建設變得更加的美好和便捷。這是每一位相關研究人員都必須去做的一件事情[1]。

（一）地鐵隧道的底層土體產生不均勻的沉降問題

地鐵隧道的底層土體其本身是為了能夠保護地鐵隧道不發生縱向變形的，在實際的施工過程中，當隧道的預設埋入深度和盾構法的施工條件一定時，底層土體就會對施工時產生的侵擾、沉降和回彈等作出不同程度的反應，從而防止地鐵隧道的縱向變形，因此預防地鐵隧道的縱向變形還要依賴于底層土體的結構和性質。但在實際施工過程中往往會面臨一個很嚴重的問題，那就是在實際施工現場的底層土體的土質是有變化的，也有可能每一段地鐵隧道所涉及到的底層土體的結構不一樣，或者性質發生了變化，這就給實際施工修建過程帶來了不小的麻煩，也讓地鐵隧道的修建變得困難重重。如圖2所示，在實地施工時，如果部分的地鐵隧道的底層土體的性質發生了改變，土體出現了分層現象，就會直接影響到隧道的修建，并可能因為土體的性質發生變化而導致底層土體發生沉降，從而使整個地鐵隧道都陷入了土體的不均勻沉降中，而一旦這種情況產生就意味著有極大的可能性產生地鐵隧道的縱向變形，從而從根本上影響到地鐵隧道的修建和投產使用，這就為地鐵隧道的修建和發展帶來了極大的阻力[2]。

（二）地鐵隧道的外壁受到附加載荷的影響

附加載荷指的是在地鐵隧道修建完成以后，其周圍涉及的建設項目和降水對地鐵隧道的外壁產生了比較大的壓力，這個壓力就是地鐵隧道的附加載荷。而附加載荷作為一種非計算在內的外壓力，在地鐵隧道的實際運行過程就很容易導致地鐵隧道的縱向變形，從而引發更嚴重的安全隱患問題。比如，在實際施工過程中，如果地鐵隧道修建于一處不透水的土層上方，那么自然降水降雨就將會對該段地鐵隧道產生一種附加作用力，這種附加作用力主要是通過降水降雨導致的地表水位上升引起的，這種附加載荷會使得地鐵隧道的結構承受預期計算以外的壓力，從而引起縱向變形。除此之外，還有一種附加載荷是由于沙土組成的土層而言的，降水會導致水位上升，而沙土在水中會膨脹，通過這個膨脹的過程會產生應力作用擠壓住地鐵軌道，這就造成了一個嚴重的隱患，如果不加以預防和檢修，就很有可能會造成地鐵軌道的縱向變形[3]。

（三）地鐵隧道的樁基結構的穩定性

樁基結構的穩定性對地鐵隧道結構的穩定性有著舉足輕重的作用，它會直接影響到地鐵隧道在實際運行過程中的安全，也會直接影響到地鐵隧道的縱向變形問題。樁基結構不穩的主要原因是樁間土發生了擠壓變形，樁基埋入地下部分的地基變得松軟，也正是因為這兩點才讓樁基結構在長久的運行中發生著細微的變化，一點一點變得不穩固、不穩定，也降低了地鐵隧道的穩定性，造成的縱向變形隱患的默默潛入。在地鐵隧道的正式施工過程中，土體之間本身存在著剪切效應，樁基結構如果陷入沉降中，將會導致其旁邊的土層也一同產生整體運動，著就造成了以樁基結構為中心的位移場的現象，而這種現象如果放任不管，長此以往下來最終也會作用到地鐵隧道上，其中比較容易造成的情況就地鐵隧道的縱向變形。

根據對以上情況的詳細研究和分析可以發現，地鐵隧道的縱向變形產生原因是多種多樣的，它會受到自然環境的影響，會受到地質環境的影響，也會受到周圍地理條件的影響，從這幾個方面來看可以得出，如果要預防地鐵隧道的縱向變形就必須做到對這幾大因素的準確把控和精準把握，把所有未知的風險都做到提前考慮，把所有已知的可以預防的情況都通過人工和機械的力量來彌補，讓地鐵隧道的運行變得更加的安全可靠，也讓人們能夠在一個安全的穩定的城市軌道交通系統中完成每一天的工作行程。在這個過程中，是非常依賴于每一個研究人員和施工人員的努力的，也只有城市軌道交通建設團隊齊心協力才能夠最終完成一項有著高安全級別、高運行級別、高穩定級別的地鐵隧道建成。

三、關于地鐵隧道縱向變形的這控方案的研究

在已經具體知道了造成地鐵隧道交通縱向變形的具體原因以后，相關研究人員就可以在此基礎上對如何防止縱向變形的產生進行深入研究，并提出一系列行之有效的防控方案了。要有效預防隧道縱向變形問題的產生就必須從根上對癥下藥，而究其本質，問題始終還是在人身上的。在具體施工過程中，如果施工人員能事先對現場環境進行準確的評估和勘察就能夠詳細了解施工現場的地理位置，地質環境狀況和土層構成情況等基礎信息了，在這些基礎信息之上，再經由工作人員進行技術化的分析和處理以后用計算機模擬一個虛擬的施工現場作為預案就能夠在不耗費大量人力物力的情況下對施工過程中可能遇到的問題進行評估并建立風險預防方案，在萬事俱備的條件下再開土動工將能夠達到事半功倍的效果。同時，在實際施工過程中的施工人員也必須具有良好的專業素養，只有有著豐富的工作經驗和扎實的理論知識作為前提，才能夠真正的保障在實際施工中地鐵項目建設的穩定性[4]。

四、結束語

由以上內容可知，在地鐵隧道的實際施工中，相關建設人員應該對地鐵隧道的縱向變形問題引起重視并加強實地工程項目的建設。同時，也應當實時考察相關工作人員的專業素養水平和實地施工建設的能力，以保證地鐵隧道建設的安全穩定和可靠。

參考文獻：

[1]趙方.地鐵盾構隧道縱向變形影響因素分析[J].土工基礎，2018，v.32;No.136（03）：92-95.

[2]李磊.地鐵隧道縱向變形影響因素與控制對策研究[J].冶金叢刊，2020，005（004）：170-171.

[3]靳軍偉，李詠梅，李明宇，等.樁基礎引起的既有地鐵隧道縱向沉降計算[J].沈陽建筑大學學報（自然科學版），2019，35（02）：45-52.

[4]劉大雷.新建隧道上穿對既有隧道縱向位移的計算方法[J].安徽建筑，2018（6）：245-250.

第一作者簡介：柏明虎（1975-），男（漢）江蘇江寧人，高級工程師，現從事地鐵工程管理工作 南京地鐵建設有限責任公司，江蘇 南京 210008

第二作者簡介：曹練明（1986-），男（漢）江蘇江寧人，工程師，現從事勘察設計工作 蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210019

南京地鐵建設有限責任公司 江蘇南京 210008

蘇交科集團股份有限公司 江蘇南京 210019