3.地面變形機理分析

　　頂管推進過程中產(chǎn)生的地面變形（沉降或隆起）的根本原因是頂管施工對周圍土體的擾動。頂管推進過程中產(chǎn)生的地面變形由以下5個部分組成，見圖5所示。

　　圖5地表變形的一般規(guī)律

　　3.1工具管到達前的地面變形

　　工具管離該斷面比較遠時，由于工具管的振動、切削和攪拌，工具管前方土體中的孔隙水和空氣被擠出，土體顆粒出現(xiàn)較小程度的移動，土體被壓縮，地表產(chǎn)生較小的沉降；隨著工具管的靠近，前方土體不但受工具管的擾動更受后面千斤頂?shù)臄D壓。

　　這種情況下前方土體就會出現(xiàn)一定程度的隆起；

　　試驗證明：工具管離開挖面的距離越近，該斷面土體隆起越快、越大。

　　3.2工具管到達時的地表變形

　　當工具管距離該斷面很近時，工具管正前方的土體受到后方千斤頂?shù)臄D壓、切削、刀盤的切削剪切應力以及振動荷載的作用，應力狀態(tài)十分復雜；刀盤的切削引起正前方斷面土體水平應力減少，而后方千斤頂?shù)捻斖朴质顾綉υ黾樱?/span>

　　這種情況下：

　　如果水平應力的減少與水平應力的增加大致相等，那么前方正面土體就會處于穩(wěn)定狀態(tài)；

　　如果水平應力的減少小于水平應力的增加，那么前方正面土體就會隆起，

　　如果水平應力的減少大于水平應力的增加，那么前方土體就會向工具管移動，引起前方正面土體沉陷。

　　因此，此部分地層位移與工具管的正面壓力有關(guān)田。

　　3.3工具管通過時的地表變形

　　當工具管通過時，工具管外殼與周圍土層發(fā)生剪切現(xiàn)象，形成剪切滑動面。剪切滑動面周圍的土層出現(xiàn)剪切應力，此剪切應力引起地表的移動。

　　試驗證明：千斤頂頂推速度越快，剪切應力就越大，土體位移也越大。

　　因此，此部分地層位移與千斤頂頂推速度有關(guān)。

　　3.4工具管通過后的地表變形

　　當工具管通過后，由于工具管直徑略大于后續(xù)管道直徑約2~5cm，故當工具管通過后，管道周圍土體向管道移動，以彌補管道與周圍土體之間的孔隙，從而引起土體的移動。

　　為了減少土體的移動、保持土層的穩(wěn)定以及減少頂進過程中的摩阻力，我們在施工過程中必須及時地向管道外壁注入潤滑漿，并保持一定的注漿壓力。

　　因此，此部分地層位移與注漿量、注漿方式和注漿方法有關(guān)。

　　3.5受擾動土體再固結(jié)引起的地面變形

　　試驗證明：

　　頂管施工結(jié)束后有很長一段時間的工后沉降，它約占土體總沉降的5%~30%；工后位移量與瞬時位移量成很好正相關(guān)關(guān)系，頂管施工瞬時位移量大，工后位移量也會大，反之也成立。

　　因此，工后位移雖然不可避免，但我們可以通過減少施工瞬時位移來減少工后位移。而且，在實際施工中要通過工后位移的數(shù)值大小來決定是否對周圍建筑物或臨近地下管道采取保護措施國。