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《地下铁道》7.9 盾构施工引起的地表沉降和隆起隧道与地下工程系7.9 盾构施工引起的地表沉降和隆起◆例如：南京地铁1号线某标在富水粉细砂地层盾构始发时出现两次流沙现象, 地面下陷1.5m。
管线破坏房屋倒塌◆盾构施工引起的地层损失和隧道周围受扰动土体的固结沉降是引起地表沉降的主要原因。
1.地层损失(1)定义：◆地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积和竣工隧道体积(包括在隧道外围压注的浆体)之差。
◆地层损失率以占盾构理论排土体积的百分比V l (%)来表示。
则单位长度地层损失为 ◆隧道周围的土体在弥补地层损失的过程中，发生地层移动，引起地面沉降。
200(%) r V V l π⨯=◆第二类：属于不正常的地层损失，是一种由人为因素而引起的本来可以避免的地层损失。
◆第三类：属于灾害性的地层损失，盾构开挖面发生土体急剧流动或暴发性的崩坍，引起灾害性的地面沉降。
1.地层损失(3)引起地层损失的主要因素②盾构后退●在盾构暂停推进中，由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失。
③土体挤入盾尾空隙●当盾尾离开衬砌时，在衬砌上方形成所谓的“建筑空隙”，由于向建筑空隙中压浆不及时，压浆量不足，压浆压力不适当，使得盾尾后的隧道周边土体失去原始三维平衡状态，而向这一建筑空隙中移动，引起地层损失。
在含水不稳定地层中，这往往是引起地层损失的主要因素。
2.受扰动土体的固结沉降固结沉降分为：主固结沉降和次固结沉降两种。
(1)主固结沉降◆盾构推进中的挤压作用和盾尾的注浆作用会使隧道周围的地层中形成超孔隙水压力，这种压力在盾构施工后的一段时间内就会消失，在此过程中地层发生排水固结变形，引起地表沉降，这种因孔隙水压力变化而产生的沉降，称为主固结沉降。
(2)次固结沉降◆土体受到扰动后，土体骨架还会继续发生压缩变形，这是一种蠕变，在这种变形过程中产生的地面沉降称为次固结沉降。
它的持续时间比较长，长的可持续几年以上。
地铁盾构下穿建筑物群地层沉降控制技术研究发布时间：2022-07-21T03:27:00.603Z 来源：《工程建设标准化》2022年5期3月作者：王大鹏[导读] 地铁施工中，采用盾构法下穿建筑物群时，需对地层沉降进行严格把控。
王大鹏南京地铁建设有限责任公司江苏南京 210000摘要：地铁施工中，采用盾构法下穿建筑物群时，需对地层沉降进行严格把控。
本文结合实际工程案例，对盾构下穿建筑物群地层沉降控制技术展开详细的分析，并探索了参数控制、姿态控制、前期沉降、掘进过程沉降、盾尾注浆及其他控制措施，以不断提高盾构施工沉降控制技术水平。
关键词：盾构；地层沉降；参数控制前言：地下工程建设施工中，经常会受到地下环境和土层等影响，出现地层沉降现象，给周边及下穿建筑物稳定性和可靠性带来安全隐患。
对此，采用盾构法下穿建筑物群开展地铁建设施工时，必须对地层沉降进行控制。
1工程概况本文以某地铁DS6号线某区段盾构下穿建筑物群为例，对盾构施工地层沉降控制技术进行分析和研究。
这一施工段左线全长1779.1米，右线全长1773.9米，两条线路之间距离为13～23米，通过盾构法进行地铁施工，地铁中某一区段下穿一住宅小区，该住宅小区为4层楼房，房屋采用水泥土搅拌桩复合地基，地基与隧道顶端的最小竖向距离为0.08米。
2盾构下穿建筑物群地层沉降控制技术结合本工程实际情况进行分析，在进行盾构施工过程中存在的主要风险包括工程地质风险、房屋下穿位置风险、刀盘对房屋基础的侵入风险等。
结合不同风险情况，本文从参数、姿态以及各阶段沉降情况对地层沉降控制技术进行探讨。
2.1掘进参数控制掘进施工过程中，土压是影响地层沉降的主要参数。
若土压过大可能会引起地表隆起，若土压过小则会导致地表沉降。
因此，掘进参数的控制主要是对土压的计算和控制。
施工过程中，影响土压的主要因素为刀盘前的土体压力，在进行参数控制时，通常以刀盘中心位置的土压为准进行计算，计算公式为：P1 = k0 × γ × h （1）式（1）中：P1为土仓内的土体压力；k0为侧压力系数，取值 0.46；γ 为土的容重，取值 18.4kN/m3；h 为刀盘中心埋深。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种应对液化砂层土地质条件下盾构施工所引发的地表沉降问题的技术措施。
盾构法是一种管道建设的常用方法，它采用在地下进行施工的方式，避免了对地表的破坏，相比于传统的开挖法施工具有很大的优势。
在液化砂层土地质条件下进行盾构施工容易引起地表沉降，给周围环境带来一定的影响，因此需要采取相应的控制技术来减小地表沉降的影响。
其中一个控制技术是富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术。
在施工过程中，通过注入适量的水来控制液化砂层土的状态，使其保持在一个压平衡的状态，减小地下水和土体之间的摩擦力，从而降低地表沉降的程度。
富水液化砂层土是指通过在盾构掘进中注入适量的水，使得土体颗粒之间形成水分薄膜，减小土颗粒之间的摩擦力，并在盾构通过后再将水排出，从而实现土体的压平衡。
与传统的岩土工程施工相比，富水液化砂层土压平衡盾构掘进可以减小土体的沉降，降低地表的沉降速度，降低施工对周围环境的影响。
通过富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术，可以有效地降低施工风险，提高施工安全性。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术仍然存在一些挑战和问题。
需要准确评估液化砂层土的物理性质和工程性质，以确定注水量和注水时间。
注水量的控制需要根据实际情况进行调整，过高或过低的注水量都会影响掘进的稳定性和效果。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进也需要选择合适的盾构机和施工方法，确保施工的效率和质量。
地面沉降控制措施
针对本区段地质情况，在盾构掘进过程中，将采取以下措施控制沉降：
⑴建立沿线的地面沉降观测点，在盾构掘进开始前取得初始数据，并将所有的监测点清晰地标在1:500 的线路平面图上。
⑵盾构机初始掘进的100m 试验范围，将设置较密的沉降监测点，以获得盾构机掘进参数与需沉降点的关系。
⑶掘进过程中，盾构机机头前10m 后20m 范围内每天早晚至少一次，范围之外每周测一次，直至稳定为止。
⑷盾构掘地应小心谨慎，要适当选用千斤顶和推力，及时根据地面沉降观测的成果确定掘进方式（土压平衡和非土压平衡）和土仓压力，要随时调整掘进方向，尽量减少蛇形和超挖。
⑸地面沉降变化值较大时，加密观测和主要人员现场值班是非常重要的。
⑹盾构推进时，须对盾构外径及衬砌外径间的环行空隙同步压注浆液，并要求1 天强度≥周围土体的强度，必要时要及时进行二次注浆。
⑺盾构在穿越密集建筑群或重要工程控制点时，运用优化盾构施工参数的方法，进一步控制地面沉降曲线的特性指标，满足环境保护要求。
⑻建立严格的隧道沉降量测控制网络，及时定期进行监测，以掌握隧道施工时和建成后对周围环境及对隧道结构本身的影响，以备必要时采取措施来确保地铁隧道的安全运行和减少对周围环境的影响。
土压平衡盾构土仓压力设定与控制土压平衡盾构是一种用于地下隧道开挖的先进施工技术。
在盾构机挖进土体的过程中，为了保证人员和设备的安全，需要通过设定和控制土仓压力来保持平衡。
本文将介绍土压平衡盾构土仓压力的设定与控制的方法。
一、土压平衡盾构土仓压力设定的目标土压平衡盾构土仓压力设定的目标是在盾构机挖进土体的过程中，保持土压平衡，即土压力与地下水压力之间的差值不超过一定范围。
这样可以有效控制土体的变形和沉降，保证隧道的稳定施工。
二、土压平衡盾构土仓压力设定的方法1. 理论计算法：根据盾构机的挖进速度、土体性质和地下水压力等参数，通过理论计算得出合理的土仓压力设定值。
这种方法相对简单，但需要精确的参数输入和土质性质的准确评估。
2. 经验法：根据历次相似工程经验，结合地质勘察结果，设定合适的土仓压力。
这种方法适用于类似地质条件下的盾构施工，但需要经验丰富的专业人员进行判断。
3. 反馈控制法：利用传感器测量土仓压力和地下水压力，通过实时反馈控制系统对土仓压力进行调整。
这种方法可以根据实际情况灵活调整土仓压力，但需要高精度的传感器和快速响应的控制系统。
三、土压平衡盾构土仓压力控制的方法1. 主动控制：根据土仓压力设定值，通过改变土仓内部的工作压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对土仓内部的土体压力进行主动调节，但需要有稳定的供土系统和准确的土压力控制装置。
2. 被动控制：在土仓内设置排土管，通过调节排土管的开闭程度来控制土仓压力的变化。
这种方法相对简单，但需要准确把握土仓内外土体的平衡关系，以防止排土管过度开启引起土层失稳。
3. 水封控制：在土仓与盾尾之间设置水封装置，通过调节水封压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对盾尾处土仓压力的有效控制，但需要稳定的供水系统和精确的水封装置。
四、土压平衡盾构土仓压力设定与控制的注意事项1. 土仓压力设定值应根据实际地质条件和施工需求进行合理确定，避免过大或过小造成隧道沉降或土体塌陷。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对地铁盾构施工是近年来城市地铁建设中常见的一种施工方式。
其具有施工效率高、环境影响小等优点，因此被广泛应用于地铁工程的建设中。
在盾构施工过程中，地面沉降问题一直是工程建设中一个值得重视的问题。
地面沉降不仅会对周边建筑物和地下管线造成影响，还可能引发安全隐患。
在盾构施工过程中，必须对地面沉降进行深入分析，并采取有效措施进行应对，以保障施工安全和周边环境的稳定。
1. 地质条件地下地质条件是盾构施工中地面沉降的一个重要影响因素。
地下岩土的稳定性和承载能力直接决定了盾构施工中地面沉降的大小和范围。
如果地下岩土的稳定性较差，容易发生沉降问题。
如果地下存在较大的地下水位变化或者土壤有较大变形性质，也会对地面沉降造成影响。
2. 盾构施工参数盾构施工参数的选择对地面沉降影响较大。
施工过程中的盾构机开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的选择都会对地面沉降造成一定程度的影响。
如果这些参数设定不合理，就会导致地面沉降超出设计范围。
4. 周边建筑物和地下管线盾构施工过程中，周边建筑物和地下管线的存在也会对地面沉降造成影响。
如果周边建筑物和地下管线是老旧或者弱平衡结构，就会对地面沉降产生不利影响。
5. 环境因素环境因素也是地面沉降的重要影响因素。
如气候条件、降雨情况、地下水位变化等，都会对地面沉降产生一定的影响。
二、应对地铁盾构施工中地面沉降的措施1. 严密的监测和预警系统在盾构施工过程中，必须建立严密的地面沉降监测和预警系统。
通过实时监测地面沉降情况，一旦发现地面沉降超出预期，就能及时采取应急措施，以减少对周边环境和建筑物的影响。
2. 合理的施工方案在盾构施工过程中，必须采用合理的施工方案，包括盾构机的开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的合理设定，以减少地面沉降的可能性。
3. 加强支护和加固措施在盾构施工过程中，必须加强支护和加固措施，以减少地面沉降的风险。
包括合理设置盾构机的开挖方式、支护结构的设置等，以保障周边建筑物和地下管线的稳定。
盾构施工地面沉降的控制技术现在对环境控制的要求越来越高，对盾构穿过城市中心重要建筑时的影响要求极为严格(如上海,广州的多座地铁隧道的建设.一般要求施工时地面沉降控制在+10mm~－30mm 之内) 。
盾构施工不可避免地干扰原土层的平衡状态，虽从理论上可实现无沉降施工，但限于目前工艺和施工手段、操作质量，几乎无法做到地面无沉降或隆起。
目前，国内外许多学者从事这一方面的研究，内容包括盾构施工引起的地表沉降、地层沉降以及盾构施工对邻近建筑物(桩基及已建隧道等)的影响等。
研究的方法主要有经验公式法、离心模型试验和有限元法等。
第一节盾构施工引起的沉降理论和基本规律1、盾构施工引起的沉降理论盾构施工必然扰动地层土体,引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,这是构成地面沉降的根本原因.在软土地层中用盾构法施工隧道,因地层损失和土体扰动,必然引起地表变形.表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起,盾构机部分通过地表开始下沉, 盾尾脱离后地表下沉加快,并形成一定宽度的沉降槽地带,下沉的速率随时间而逐渐衰减,且与盾构经过的地质,施工工况和地表荷载等有密切的关系,并表现出相当大的差异性。
土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言，大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放，体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构或组构的破坏和变化(如填土路基等)[2]。
图5-1-1 盾构施工对土体的扰动盾构前进过程中需要克服盾构外壳与周围土体的摩擦力F1、切口切入土层阻力F2、盾构机和配套车架设备产生的摩擦力F3、管片与盾尾间的摩擦力F4、开挖面的主动土压力F5，当千斤顶推力T≥F1＋F2＋F3＋F4＋F5 时，盾构前方土体经历加载阶段，产生如图5-1-1 所示的挤压扰动区①，开挖面受挤压作用引起土体压缩并使土体前移和隆起，盾构机工作正常时为此状况；当T＜F1＋F2＋F3＋F4＋F5 时，盾构机处于静止状态，该状态对应于千斤顶漏油失控，土体严重超控，盾构机前方土体则要经历卸载阶段，产生土体向内临空面移动，地表出现下沉．为减少开挖面土体的扰动，应尽量保持密封舱内压力Pi 稍大于主动侧压力Ph 和水压力Pw 之和,开挖面正前方区域内土体由于刀盘的挤压搅削作用，将受到强烈的扰动而发生破坏，含水量降低，其力学参数将发生很大的变化。
大直径泥水盾构下穿地铁挡墙路基沉降控制大直径泥水盾构是一种常见的地下隧道开挖方法，它具有施工速度快、对周围环境影响小等优点。
但是在施工过程中，必须要进行合理的沉降控制，以减小对地铁挡墙和路基的影响。
本文主要介绍大直径泥水盾构下穿地铁挡墙路基沉降控制的相关内容。
大直径泥水盾构施工对地铁挡墙和路基的沉降影响主要通过孔外土体的变形和应力传递引起。
沉降控制的关键是减小围岩变形和降低应力传递。
针对围岩变形，可以采取以下措施进行控制：1. 合理选择施工参数：在施工过程中，选择合适的盾构机工作压力、推进速度和刀盘转速等参数，以减小围岩位移和变形。
2. 使用粘土或黏性土填充：在盾构开挖后的土腔内填充粘土或黏性土等材料，以减小土体变形和沉降。
3. 预支护措施：在盾构推进前设置预支护结构，如锚杆、钢支撑等，加强围岩的支撑作用，减小地表沉降。
1. 减小支撑作用：通过合理选择盾构机工作方式，减小推力和刀盘的接触压力，减小土体的变形和沉降。
2. 使用软土墙：在地铁挡墙附近设置软土墙结构，以吸收土体的应力和变形，降低对挡墙的影响。
3. 控制施工时间：合理安排施工进度，避免在高峰时间施工，以减小对地铁挡墙和路基的影响。
为了实时监测沉降情况，可以采用以下方法进行监测：1. 安装沉降观测点：在地铁挡墙和路基附近选择合适的位置，设置沉降观测点，并定期进行监测。
2. 使用激光沉降仪：通过安装激光沉降仪，实时监测地表沉降情况，及时采取措施进行调整。
大直径泥水盾构下穿地铁挡墙路基沉降控制是一个复杂的问题，需要综合考虑围岩变形和应力传递两个方面。
只有通过合理选择施工参数、采取预支护措施、减小支撑作用，以及在施工过程中进行实时监测，才能有效地控制沉降，减小对地铁挡墙和路基的影响。
盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪，世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。
目前，人口不断地向城市聚集，使城市人口和建筑的密集度快速上升，造成能被利用的地面空间越来越少，因此，当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间，为人类创造价值。
但各种用途的管线被布置在地下，这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。
盾构法施工虽然优点颇多，但是也存在诸多问题。
本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论，分析产生的原因及寻找控制方法。
一，地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段：最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降，如图l所示。
第一阶段：最初的沉降。
该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降，也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。
指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3～12m)的时候开始，直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。
第二阶段：开挖面前方的沉降(或隆起)。
这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。
它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。
第三阶段：盾构机经过时沉降。
该沉降是在土体的扰动下，从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。
第四阶段：盾尾空隙沉降。
该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。
土的密实度下降，应力释放是其土力学上的表现。
第五阶段：固结沉降，它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。
经前人研究发现，第一阶段沉降占总沉降的0～4．5％，第二阶段沉降占总沉降的0～44％，第三阶段沉降占总沉降的15～20％，第四阶段沉降占总沉降的20～30％，第5阶段沉降占总沉降的5～30％。
2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS，盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件；而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。
地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施摘要：近年来，我国的地铁隧道工程建设越来越多，地铁隧道建设环境错综复杂，在应用盾构法期间易发生地面沉降问题，阻碍正常施工，甚至诱发安全事故。
文章首先探讨盾构法施工阶段发生地面沉降的主要成因，提出适应的处治措施。
关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降引言地铁交通当前已经成为了各大城市中非常重要的交通工具，随着地铁交通的发展，地铁工程也在不断的增加，在地铁隧道施工中盾构技术的先进性和安全性使得其应用的范围越来越广泛。
地铁的修建一般都是在城市的中心，地下的管线以及地面的建筑都比较多，在隧道的开挖中势必会影响到地层稳定，造成地表的沉降。
盾构施工中引起的地面沉降情况会更加严重，甚至直接威胁到地面上的建筑结构安全。
1盾构法引起的地面沉降原理在地铁隧道盾构施工过程中，会在一定程度上影响施工现场周围土层的稳定性，进而导致地面沉降发生，尤其在一些软土地铁隧道施工中地面沉降时有发生（图1）。
图1地面横向沉降槽示意1.1地面沉降的发展过程其中，在地铁隧道施工过程中，盾构施工技术在施工中的运用会引发地面沉降，其施工沉降可以划分为以下5个主要阶段（表1）。
表1盾构施工地表沉降形成原因1.2隧道开挖使得地层损失在地铁隧道盾构施工中，我们要兼顾多个方面的影响因素，盾构施工包含了多个操作环节，在对地层进行开挖的过程中，受外部作用力的影响，隧道外层的物质会随着内部向心力涌入到隧道中，彼此相互挤压移动，对地层的稳定性影响较大。
隧道开挖后，地表土体结构会发生改变，特别是在使用盾构法施工中，对应力的把控是比较严格的，如果应力波动幅度过大，那么随着地层的移动和土体的缺失，地层就会呈现一个不稳定波动，出现较多的土体隆起。
土体被挤入盾尾的空隙中，隧道向外扩充，如果压降量没有达到预期的标准，就会使得压浆压力出现范围性波动，导致盾尾坑道土体失衡，尤其是在水体含量不稳的地层，更容易出现地面大幅度波动沉降问题。
土压平衡盾构施工地层沉降控制技术卓普周1 概述土压平衡盾构由盾壳、刀盘及刀盘驱动装置、密闭土舱、盾构千斤顶、螺旋输送机、管片拼装机械手、自动导向系统、盾尾密封装置和人闸等组成，基本工作原理为：盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转，在千斤顶推力的作用下，刀盘上被切割、破碎的碴土，经过开口进入密闭土舱，当密闭舱的泥土压力与开挖面压力取得平衡的同时，端部伸入土舱下部的螺旋输送机排土，控制螺旋输送机的转速或者盾构机的推进速度，达到土舱的泥土压力与开挖面压力的动态平衡。
碴土通过电瓶车拖碴车运至洞外。
国外实践表明，即使在当前盾构施工技术日趋完善的今天，在掘进过程中也难以避免地面隆陷及地层水平位移情况的发生，客观因素主要有：①地质勘探资料与土层实际情况存在偏差，且地质情况往往复杂多变；②由于规划不利，盾构隧道经常近距离的从大量地面建筑物基础下面通过；在一些老城区，隧道上方分布着许多建筑年代久远的对地层变形十分敏感的地下构筑物、地面建筑物；③盾构施工是一个系统工程，施工中间环节多、影响因素多，稍有不慎，容易出现控制不到位的情况；④掘进施工本身就是一个主动对围岩扰动的过程；⑤现在对环境控制的要求越来越严格等。
由盾构施工引起的地层沉降过大时，可导致地表建筑物倾斜、开裂、倒塌；地下管线断裂；地面凹陷、隆起；桥面开裂等。
引起的地层水平位移过大时可能引起地下桩基偏移及管线与通道错位，甚至毁坏，对周围环境产生了不利影响。
因此有必要对盾构施工引起的地层变形情况进行研究，提前采取相应的预防措施，使施工安全顺利进行,周围环境少受影响。
2盾构施工引起地面沉降原因分析通过对盾构施工过程的分析，可得盾构施工引起地面沉降的原因主要有以下3个：2．1盾构掘进时的地层损失掘进时地层损失的产生主要有4个方面的原因：（1）刀盘前方土体的水土压力没有得到及时有效地平衡，使盾构前方土体被迫处于不稳定状态。
这种地层损失极为有害，是地面沉降产生的主要原因之一。
（2）管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填，产生地层损失，出现地面沉降。
1）管片要在盾壳安装，而盾壳为了抵御周围地层的水土压力势必需要一定的厚度，其钢壳的刚度才能满足抵挡水土压力的要求，此厚度一般为5～8cm。
2）土层可能存在软硬不均等现象，为降低盾构机掘进时的姿态偏差的影响，在管片安装时，需在管片与盾壳之间留有一定的间隙，一般约为3cm左右。
3）单从机械技术角度而言，盾构机千斤顶的推力可以做到很大，然而管片砼的抗压强度是有限的，因此在依靠已拼管片提供反力的情况下，盾构机的推力不可能设计得很大，为了减少推进时周围地层对盾壳的摩阻力，降低千斤顶推力的设计，一般将盾体做成梭形，即由刀盘向盾尾做成前大后小的梭子状，以利于盾机推进时减少摩阻力，盾体前后半径一般相差在3～5cm左右。
4）盾体长度为8m左右，因此即使在设计有铰接装置的情况下，在转弯时要使盾体能顺利完成转弯施工，常常需要进行一定的超挖施工。
5）掘进时刀盘切削土体连带的扩孔效应。
综合以上1）～5），可知管片外侧与土体之间的间隙一般约在11cm左右，这种间隙的存在是必然的，由此产生的地层损失可通过同步注浆等施工措施得到弥补，但如果得不到及时填充、或者填充不饱满等，管片周围地层产生将产生沉降。
（3）改变推进方向：盾构在曲线推进、蛇形纠偏、抬头、栽头过程中，实际开挖断面不是圆而是椭圆，盾构的壳板与围岩之间不均匀摩擦，引起地层损失，出现地面沉降。
盾构轴线与隧道轴线偏角越大，则对土体扰动和超挖程度而引起的地层损失也越大。
（4）其他因素：在盾构处于停顿状态或管片拼装过程中由于液压阀止锁作用不好，导致盾构后退，以致盾尾密封装置不佳，导致土砂从盾尾流入隧道造成砂土或水渗漏，加大了地层损失。
或者由于螺旋输送器密封及止水性能不佳、土舱土体改良不善，致使前方土层中的地下水从螺旋输送器大量涌出，造成地层损失。
2．2 隧道周围地层受到扰动或剪切破坏后的再固结。
比如同步注浆对地层的挤压等。
2．3局部地段存在软弱围岩，使得盾构隧道成型后在车辆荷载等的作用下有可能产生不均匀沉降。
3某盾构法隧道施工地层沉降概况某盾构隧道埋深8.8 m～13.6m，掘进地层以全风化、强风化、中风化地层为主，隧道上覆地层为杂填土、粉质粘土、砂层，地下水位1.5米左右。
隧道管片径5.4m，外径6m，管片宽度1.2m，采用通缝拼装，管片注浆采用注浆孔及时注浆方式，本段采用土压平衡盾构机进行施工。
施工期间地面沉降点如下布置：横向监测断面间距20～30m，特殊地段据实际情况调整。
同一断面在隧顶中心、两隧道中间及隧道侧边以外5～6m布点，此段共主要布设32个测点，测点编号S6040~S6072。
施工期间除一点的沉降值达31.5mm，其余绝大部分测点沉降值均在７mm以，周边建筑物、城市道路等基本未受影响，施工过程中在平均每天8～10米的掘进速度情况下均处于安全状态,产生了良好的社会效益。
4 盾构隧道施工地表沉降量测结果分析4.1盾构施工过程中地面沉降的变化规律（1）就引起的地层变形特征来说，盾构法与其它暗挖法的区别不是很大，且纵向、横向沉降曲线与PECK 公式计算的理论沉降曲线比较接近。
如图4.1-1、图4.1-2所示的纵、横向沉降槽曲线特征与矿山法施工的基本相当，也与PECK公式计算的理论沉降曲线特征接近。
由于盾构法施工时，直接用钢壳及顶推力来保持围岩的稳定,因此从支护的效果及支护速度方面来讲，比矿山法施工要有效地多、快得多，因此只要控制得当，和以往暗挖法施工引起地面沉降的情况相比较，盾构隧道最大沉降量值比暗挖法施工时的明显要小许多。
S6040～S6072测点沉降值反映：在所施工区域以，除了S6052点、S6053点因为地面以下存在较厚的砂层，沉降值分别达－31.2mm、-14mm以外，其余各点的最大沉降值均在7 mm以，说明盾构施工控制比较到位，如果采用矿山法等浅埋暗挖施工办法则要达到同样控制效果一般是比较难的。
说明：S6052点沉降过大属于不正常施工引起的。
根据实测发现，盾构施工横向沉降影响围可达3D。
某实测曲线见图4.1-0。
隧道图4.1-2 某盾构隧道横断面地面沉降示意图（2）地层损失引起的沉降，大都在施工期间呈现出来；而再固结引起的地面沉降，在塑性土中呈现较快，但在粘性土中则要延续较长时间。
（3）当盾构掘进时，若开挖面受到的平衡力小于地层的原始应力，则开挖面土体向盾构移动，引起地层损失和地面沉降。
反之，当平衡力大于地层的原始应力时，则开挖面土体向上向前移动，引起负地层损失和地面隆起。
（4）隧道正上方某一点的沉降量在盾构通过前后沉降的速率是不一的，当盾构正在通过时，由于盾壳外侧间隙还未回填，围岩很快就因失去平衡产生向变形，因此在盾头由该点下通过至盾尾从该点下经过的阶段是变形发展最快的阶段。
从总体沉降趋势来看，地面沉降速率均在该阶段表现为最大，最大沉降速率可达5.0 mm/d, 盾构经过时的沉降速率为平均沉降速率的1.3—3.9倍。
具体见图4.1-3及表4.1-1。
图4.1-3盾尾经过该点时表4.1-1因此在盾构推进过程中，盾构经过时是最危险的时段，也是沉降变化最快的阶段，掘进施工要连续进行，否则地层变形最大的阶段的时间将变长，导致沉降量可能变大，尤其在较差地层中掘进时更应注意这一点。
（5）管片外侧注浆效果对控制地层变形影响极大。
S6052点在盾构经过时沉降5.2 mm，但在盾构经过后的1天之又急速沉降了12.1 mm，主要原因之一是注浆效果不理想，后来通过及时补注浆，变形得到控制。
S6052点沉降突变示意图（6）盾构掘进过程中，经实践验证，将地层变形控制在－30mm～＋10mm以能有效地控制建筑物及地下构筑物的变形而不致产生不良后果，再大时则将极有可能产生不良的影响。
S6040～S6072测点区域以，绝大部分地面沉降值均在7 mm以，沿线密集的建筑物，均保持稳定，未出现异常情况。
（7）经过分析，实际施工过程中地表沉降还表现有这样的规律：当某点处在盾前时的沉降量超过10mm 时，则该点处在盾尾时沉降往往会接近30mm，既又多沉其原先2倍的量，当脱离盾尾时，则将很有可能超过30mm，之后再过后推一点，沉降值可能有所回升。
而当盾构前方的沉降控制在5mm以，即在盾构还没有到达以前，控制沉降不超过5mm，或者稍微隆起一点，比如隆起5mm，该点的沉降值控制在－30mm以一般是没有问题的要做到这一点主要有两点：A:对盾头前面10米、20米及盾头上方的沉降点严密观测，及时提供反馈信息；B:及时根据反馈信息调整设定土压力及顶推千斤顶参数。
（8）当处于隧道正上方的建筑物桩基底距隧道顶距离大于3m时，盾构隧道施工对地表建筑物的影响较小，施工时着重从盾构掘进方面加强控制即可安全从其下通过。
当该距离小于3m时，则需要慎重考虑，必要时要考虑一定的附加措施，如事先桩基托换、注浆加固等才能安全通过。
（9）隧道埋深及地层情况对沉降大小的影响是不一样的,地层情况的好坏比隧道埋深对沉降的影响要大。
（10）盾构施工是一个复杂的系统工程，引起地表沉降的因素相当复杂，除与地层条件密切相关外，还与盾构掘进时的平衡土压、掘进速度、推进压力、注浆时间、压力、注浆量等有关，很难准确计算及预测，理论计算值为预测提供了强有力的工具，但实际施工时也仅仅是指导性的，必须在施工过程当中实行实时监测与实时控制。
4.2盾构法施工时影响地面沉降的主要因素从盾构法施工时，地面沉降的产生原因、变形机理及变化规律，并结合盾构法施工技术本身，得出影响地面沉降大小的主要因素有以下8个方面：（1）地层本身的状态岩土软硬程度，尤其是砂层、淤泥等不良地质现象的存在。
地下水位高低及土层渗透系数，地下水补给来源。
地层分层情况。
主要是软硬土层分界线位置、软土层厚度及纵向分布等。
土层软硬不均现象，主要是软硬交接面的倾斜度、长度、上覆土层情况等。
（2）隧道埋深大小。
尤其是隧道埋深在1～2倍隧道直径的情况下。
（3）地面建筑物荷载大小、分布密度及与盾构隧道的相对关系。
（4）掌子面的前方土层的水土压力是否得到了有效平衡，主要在于：1）土压力、水压力设计值的设定。
2）千斤顶的推进速度。
3）螺旋输送器出土的速度。
（5）盾尾注浆的效果（及时性、有效性、密实性）。
（6）盾构机掘进轴线偏差的控制、纠偏的影响。
（7）盾构密封性及防水效果。
（8）盾构推进过程中是否连续、顺畅。
5盾构施工地面沉降的控制措施（1）保持盾构开挖面稳定的措施。
1）对掘进地层的掌握分析要做足做细，此乃保证掘进安全顺利的关键之一。
2）针对不同的地层，采取合适的掘进工况模式，即首先要选择正确的掘进模式进行掘进。
复合式土压平衡盾构机可以通过自身的转换即能实现（EPB）土压平衡，半敞开式、敞开式三种模式。
