在隧道施工中，地层变形是随着施工工巧逐步累积的，每步工序都会造成地层变形的増大，巧每歩工序产牛；的变形量并不相同，有时差巧很大，并且具有规律性。地层变形间时受应力路径的影响，应力路径不同，产A的变形量也不同，因此，不同施工顺序产斗；的阶段和最终变形量也不相同。为了确保施工安全，海席隧道穿越不良地质体时，通常将地层变形的总体控制目标分解到每步施工工序，给出阶段控制目标，设定各施工阶段地层变形的预當、报營和极限值。下面以翔安隧道为例，分析风化深槽段地层变形规律和控制标准的制定。
一、陆域段围岩胜控量测
厦门海底隧道不良地质段主要包括洞口全强风化岩段及海底风化槽段。在海底风化植段不可能进行洞顶沉降观测，因此，选择地质情况与之相似的陆域全强风化岩段进行洞内围岩监控量测及洞顶地表沉降观测，取得丝验数据，来指导海底风化槽施工，确保隧道能安全顺利通过海底风化槽。
翔安隧道五通端陆域段是典型的风化刹蚀残积微丘型地貌，两岸地势平坦开阔，地表高程约8-15m，地下表层残积5m左右厚的黏王、亚黏土，其下为7-22m厚的全强风化花岗岩，下覆弱微风化花岗岩，顶板商程为-10--45m，起伏较大，岩体总体上比较完整，局部有窩角度密闭型裂隙发巧。监测区域隧道埋深17-20m，主要穿过全强风化花岗若，该段围岩松散，自稳能力差，含水量大，滲透性小。监测区段隧道左、右线分别采用双侧壁导坑法和CRD法进行开挖支护。
翔安隧道五通端选取3个监测断面，里程分别为YK7+141(A断面)、YK7+220 (B断面)和ZK7+142(C断面)。三个监测断面中，A、C断面距离比较靠近，隧道的埋深和地质、水文条俾相似，且分别采用了双側壁导坑法(A断面)和CRD法(C断面)进行开挖、支护，因此，本文主要分析A断面和C断面的监测数据，并对比双侧壁导坑法和CRD法巧种工法对地层变形的影响规律。
如图5-3所示，每个监測断面上布置5个地层分层沉降监渊化(1至5号孔)、3个水平測斜监测孔(6至8号孔)和1个水位测量监测孔(9号孔)。如图5-4和图5-5所示，为了避免对階道开挖过程中的超前支护安装的影巧，隧道正上方的测孔底部距离控制在开挖轮廓线1.0m内，巧侧距离开挖轮廓线2.5m。现场监測仪器使用、数据采集频率依据相关的监控量测规程实施。
1 地层沉降
图5.7(a巧以b)分别给出了A断曲和C断面地巧中必点沉降随着巧挖面推进的发展曲线。表5.2和5.3分别给出了巧断而各分部巧挖引起的地表沉降、拱顶沉降。可以看出:
（1）双側壁法施工产斗；的地表最大沉降为265mm，拱顶最大沉降为300mm；CRD法施工产生的地表最大沉降为305mm，拱顶最大沉降为314mm；海底隧道陆域段围岩出现了较大的整体下沉，围岩变形按制需要进一步加强。
（2）在相似地层条件下开挖相同尺寸的隧洞，采用双侧壁导坑法施工产生的地层沉降比采用CRD法施工产牛的地层沉降小，这是由于巧侧壁导坑法施工分部开挖跨度减小，并在开挖过程中及时提供竖向支撑。
（3）无论采用双侧壁导坑法还是CRD法，地层沉降都是一个逐步积累的过程，并且不同的施工步序所产斗:的影响不同。其中，CRD法的I和III部开挖影响较大，而双侧壁导坑法的側导下部和弧形导坑的巧挖影响较大，地层沉降较大的施工步序应作为施工安全控制的重点。
（4）无论采用双侧壁导坑法还是CRD法，在富水地层中，超前导洞巧挖容易导敦地层失水，在渗流及固结的作用下，地层产牛快速沉降，相应的沉降速率最大。
2 地层沉降变形传递规律
图5.8给出了A、C两断面因隧道开挖而引起的地层沉降的传递关系。由于隧道开挖面前方存在较大的水平变形，地表出现沉降，此时对应位置的拱顶地层仍处于三维受力状态，因而沉降较小，甚至小于对应位置的地表沉降量；当隧道开挖至监测断面时，拱顶处地层沉降迅速増大，并超过了地表沉降；当支护完成以后，拱顶围岩应力重新达到平衡，变形逐渐稳定，但随着变形逐渐从拱顶传递至地表，地表沉降出现了相对滞后，变形的持续时间也逐渐加长。当地层变形结束，拱顶下沉大于地表沉降。整个开挖过程中，当开挖面到达前后拱顶时，拱顶下沉速率较大，且明显大于地表沉降，至于其它时间，拱顶变形速率一般小于地表沉降:相比么下，地表沉降过程显得较为平缓且均匀。
3 地层水平变形分析
隧道管挖后，受开挖扰动影响，围岩应力及变形分布均发斗:变化，围岩变形从隧洞凹周向外传递，奇地层较软弱时，围岩变形的影响范围nj达巧挖面前方数十米。图5.9为隧道上覆地M水平位移分布圓。图5.9显示，与地层沉降相反，双侧壁法施工引起的地盾水平位移要远大于用CRD工法施工引起的地层水平位巧，所以采用双侧壁法施工时，需着加强水平支撑，控制地层的水平位移。总体上隧道开挖产斗；的水平位移(分为侧向和細向巧个方向)指向隧道开挖面以及隧道收敛巧个方向，且水平位移量由隧道底部向地表谨増，巧者呈近似线性关系；随着隧道开挖面的向前推进，地层側向水平位移逐步增大，当巧挖面通过测量面约1倍洞径后，水平位移达到蜂值，并趋于稳定；受隧道分部开挖的《次扰动，地层的不均匀性，地下水流失的尤序性以及测点埋设等影响，位于隧道开挖轮廓线周围的地层的水平位移变化相对较复杂，大致以拱贈为中必，向隧道内部呈凹陷状，拱贈处水平位移量最大；隧道上覆局部地层水平位移与隧道前进方向相反，表明该处围告受到一定的挤比。
通过对地层深部的水平位移进行现场监测发现:各测孔水平位移的最大值介于20-lOOmm，变形规律与地层沉降相似，经历了趙前变形，变形急剧増大以及缓慢变形3个阶段。C5测孔地层水平变形的监测数据显示，采用CRD法施工时，上台阶开挖对地层水平变形的影响最大，尤其是III部开挖时。
4 地表巧裂过賴与特巧分析
软弱地层中开挖巧埋隧道时，餘了产A地层沉降和水平变形外，还可能伴随着地层开裂。由于海底隧道埋于尤穷无尽的海水以下，施工环境特殊，地层开裂，特别是上部地层的开裂，会带来巨大的施工安全风险，甚至是灾难性的后果。翔安隧道陆域段施工过程中出现了较大地表巧裂，图5.10显示了地表裂缝随开挖过程的发展情况。
根据现场监测，地表裂缝宽度为l-30mm，与双侧顯化倘比，CRD注在控制地层开裂方面更有效。图5.10思示，地表在巧挖耐前方20-40m处开始出现裂缝，裂缝发展大致经历"起裂→开裂加速→开裂稳定"3个阶段。裂缝的扩展与隧道管挖工序和地层变形紧密相关，在开挖面通过时扩展最为严重。采用CRD法施工时，在超前开挖面5m左右处，裂缝扩展加剧；在开控面通过7m后，裂缝扩展趋势变缓；在开挖面通过25m后，裂缝趋于稳定，此时裂缝宽约15mm；双俩壁法裂缝的展开较CRD法剧烈，展开速度几乎恒定，在左、右側导坑通过10m后，裂缝基本趋于稳定，此时裂缝宽约30mm；裂缝扩展方向与水平位移矢量的梯度方向一数，即裂缝的法线方向与位移矢量平行。
图5.11和5.12分别描述了地表裂缝与地表沉降、水平位移发展的对应关系。图5.11和5.12显示，地表开裂受地展水平位移的影响比受沉降的影响更明显。裂缝发巧深度与地表水平位移量紧密相关，呈近似线性关系。地表裂缝的发展还受地层的为学性质、地表植被分布、地面荷载情况、降雨等因素影响，如:降雨后很多肉眼可见的裂缝能自动愈合a另外，在施工中采用合理的注浆加固措施，可以控制控制地层巧裂至只产生微裂缝或甚本不巧裂。地表裂缝的宽度和深度直接关系到海底隧道水下施工的安全，因此，采用必要的工程措施控制地层变形，尤其是水平位移，从而控制地层巧裂至关重要。
二、陆域段地表变形分配
通过对翔安海底隧道雨通端陆域段地层变形各阶段的数据分析，结合巧它监测点的数据，陆域段地居变形各阶段变形大敛具有下分配比例(如围5.13、见表5.4、5.5)
从陆域段地层变形实测变形比例分配看，CRD的I、III部开挖变形量比例较大；双侧壁左右侧导巧挖变形比例较大。对于CRD巧挖，变形书要集中在弧形III部；对于双侧壁巧挖变形集中在左右側导。总体上讲，地层变形主要是由于地层自身物理水文特征以及施工控制塌方面所决定的。而施工控制中的支护时机、封闭时间、辅巧工法等对地层变形影响最大。
三、风化深槽段地形控制变形制定原则和方法
1 参考以内外的相乂设计、施工规范、类似巧史工程经验、海底隧道的勘察、设计资料等，以全、强风化深槽段图岩的物巧、力学、水力学性质为出发点；
2 参照翔安隧道陆域段现场监测的地层变形与地表开裂的对应关系；
3 参照翔安隧道陆域段现场监测的地层变形在各巧挖工序的部分分配关系；
4 参照翔安隧道陆域段现场监测的洞内拱顶变形和地表变形的巧巧关系；
5 理论分析结合考虑流固縄合影响的数值模拟计算结果；
6 考虑CRD和双側壁导坑各自工法的特点和施工过程；
7 考虑超前帷幕注浆、超前小导管注浆等辅助工法的影响。
通过陆域段地层变形的实测，结合3.4节固锅合作用的数值计算结果，根据实际施工考虑一定的支护时间的滞后，考虑帷幕注浆堵水加固效果，考虑超前小导宵棚支护影响，在此基础上，提出通过风化深槽段底层变形安全控制标准及分布的变形分配指标。
四、风化深樓段地层变形控制标准
1 CRD通过风化深槽段地层变形控制标准
通过陆域段实测可知，若地表沉降变形在40mm以下，帷幕注浆、超前支护等辅助工法发挥韦要作用后，地表变形最终可以被控制。在海域风化深槽段，地层覆盖层相对陆域更厚，所以基本可以断定在当前的控制标准下，风化深槽段地表不会产生裂缝。
根据变形分配原理和巧挖过程的模拟计算，各部分变形控制指标见表5.6，地层变形控制指标分配曲线如图5.14所示:
2 双侧壁通过风化深槽段地层变形控制标准
对于双侧壁工法，通过实测和模拟计算，可知巧侧壁工法在控制地层沉降变形上稍优于CRD工法，巧其较巧出的一个弊端为水平位移、地表巧裂较大。所在双侧壁通过海底风化深槽段时，为规避这-.以险，帷幕注浆加固、堵水非常关键。
双侧壁拱顶沉降变形控制指标分配曲线如图5.15所示:
根据变形分配原理，各部分变形控制指标见表5.7所示。
对应于变形监测结果，在弧形导洞开挖通过时，变形量増加较小，且变形较为稳定。即认为左右侧开挖引起的变形约占70%。从地表沉降变形和拱顶变形看，双侧壁在控制地层沉降变形上稍优于CRD工法。
当双侧壁的超前水平扰动稍大时，地表沉降量控制在30mm以内，安全性基本良好。建议对于双侧壁增加临时横撑或斜撐，以増强侧壁的横向刚度，可以有效的减少对地表的扰动。
五、风化深樓段地层变形实施性控制标准
海底隧道通过风化深槽段，各项监测的重要性不言而喻。特别是超前地质预报，地层洞内变形、受力以及孔隙水比、涌水量等。对于地层变形安全风险控制而言，准确、及时的地层变形监测数据是前提。当变形达到不同的宵理级别时，采取相应的控制技术措施，以实现监测信息反馈与动态施工过程宵理、控制的有机结合，实现地层变形、安全状态的预知与受控，确保海底隧道工程的顺利实施(如图5.16所示)。海底隧道管理标准和控制基准，见表5.8。
