【摘要】浅埋暗挖法作为城市地下工程主要的施工方法，具有对地面交通干扰小、拆迁少、施工灵活等优点，但该工法可能引起较大的地表沉降。为此国内外众多学者对浅埋暗挖法引起的地层沉降进行了广泛而长期的理论研究，最后取得比较一致的意见：土体的固结沉降、施工引起的地层损失、隧道开挖后地层初始应力改变三方面是导致浅埋隧道地层变形的主要原因。
　　【关键词】浅埋暗挖法；地表沉降；原因分析
　　目前，我国地铁的修建处于高峰时期[1，2]，由于地铁埋深较浅，修建过程中引起土层初始应力场的变化会导致的地层位移发生改变进而波及地表，产生不均匀沉降，地表的沉降会对地面周边的建筑物、构筑物和地下管线产生不同程度的影响，当沉降达到一定限值后就会产生损坏，极有可能引发安全事故，因此正确认识并利用地表沉降规律，保证隧道开挖和支护形式的合理性是很重要的。
　　1、土体的固结沉降
　　简单的说，土的固结是指在荷载等因素作用下，土体水分排出，土体体积减小、密度及强度增大的现象。
　　广义上的土体固结是指土的压缩过程，通常意义下的固结仅指饱和土的固结，当荷载刚施加在饱和土上时，由于土体孔隙中充满了水，土体所受的附加压力全部由孔隙水压力承担，随着水分的排出，有效应力逐步分担附加压力，当土体孔隙水分完全排出后，有效应力承担全部附加压力，这就是土体的固结过程。简单的讲，土体固结就是附加压力由孔隙水压力转移到有效应力的过程。固结按其发生机理可以分主固结与次固结，主固结是指土体受压，孔隙水排出，孔隙水压力逐步转化为有效应力的过程，也称渗透固结；次固结沉降是指主固结完成后，变形随时间缓慢增长导致的沉降。这种变形既包括剪应变，又包括体积变化，主要取决于土骨架本身的蠕变性质，与孔隙水排出无关。在一些软土、淤泥等孔隙比较大的土层中，次固结沉降不仅持续时间长而且在整个沉降量中占有较大比重，个别可高达35%，不容忽视。
　　结合土的固结理论和与地下工程的特点，我们可以将土的固结沉降归结为以下4个方面：（1） 地下水位的下降；（2）孔隙水溢出；（3）开挖对土体的扰动；（4）土体的后期固结沉降。
　　2、地层损失
　　地层损失指的是在隧道开挖后，挖出的全部土体体积与实际隧道体积之差。地层损失的大小与隧道的施工工法密切相关。在地层损失的相关研究中，盾构法施工造成的地层损失研究相对完善，浅埋暗挖法引发的地层损失研究相对薄弱。这将成为今后地层损失理论研究的重点。下面就浅埋暗挖法导致地层损失的原因进行说明。
　　（1）采用浅埋暗挖法开挖隧道时，不可避免会产生超挖欠挖。
　　（2）当城市地铁所处地质条件较差或开挖面处于地下水位之下时，隧道往往会发生涌水、渗水、掉块甚至危害性较大塌方，这些因素都会导致地层损失。
　　（3）掌子面土体移动。开挖掌子面时，当支护应力小于原始侧压力时会产生应力释放，土体伴随着应力释放向隧道内部移动，导致掌子面上方地层沉降。
　　（4）为满足隧道施工进度，原岩应力未完全释放就施加初期支护，我们在做支护设计时需预留一定的变形量，造成地层损失。
　　（5）衬砌在周围土压力作用下不可避免产生变形，致使地层损失。
　　3、地层初始应力改变
　　岩体初始应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力，也称原岩应力。城市地铁隧道的開挖势必会对土体中的初始地应力产生扰动，初始应力得到释放；同时隧道的开挖引起附加应力的产生，地层在初始应力和附加应力共同作用下产生弹塑性变形，地表产生沉降。
　　通常情况下，浅埋暗挖隧道开挖后会在周围地层中形成松动圈、承载环、原始应力区三个不同的应力区域，隧道临空面的增加导致地应力状态由三维变成二维，围岩产生松动，松动围岩产生的荷载作用在衬砌上，同时支护衬砌抑制围岩松动所产生的变形，两者相互作用使地层重新达到平衡。
　　隧道开挖面地应力重分布会导致周围地应力的变化，进而导致相邻地层的位移变化，并延伸到地层深处，与深埋隧道相比，浅埋隧道更容易受到这种向上传递位移的影响，由于城市地铁一般埋深较浅，位移容易发展到地表形成沉降槽，对周边环境产生不可忽略的影响。
　　参考文献：
　　[1]王梦恕.浅埋暗挖法设计、施工问题新探[J].地下空间，1992，12（4）：289-294.
　　[2]杨立，刘卫功.浅埋暗挖法技术及其在地铁建设中的应用[J].市政技术，2006，24（4）：241-243+247.
　　基金项目：
　　湖南省研究生科研创新基金资助项目（CX2015B572）；湖南工业大学研究生创新基金资助项目：（CX1714）.