沉降控制是矩形頂管模具的另一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前對于矩形頂管模具施工引起的地表沉降研究包括以下3個(gè)方面：

1) 頂進(jìn)過程中地層響應(yīng)機(jī)制及其影響因素；

2)地層沉降預(yù)測模型的發(fā)展和對比；

3)基于工程案例的沉降控制對策。

通常情況下，國外學(xué)者們將頂管模具施工誘發(fā)的地表沉降分為2類：首先是超前沉降，由于開挖過程中頂管模具機(jī)對前方土體的加載、卸載，注漿作用下土體滲透及孔隙水壓力的變化，使得土體變形模量和有效應(yīng)力減小，加之地下水位下降等使得開挖面前方發(fā)生沉降；其次是后期沉降，由于超挖、管土界面摩擦、管節(jié)偏轉(zhuǎn)等造成的土體擾動和應(yīng)力釋放，引起土體彈塑性變形及其地層損失而產(chǎn)生的沉降。從地表變形與頂進(jìn)距離的關(guān)系來看，矩形頂管模具施工中地表的變形可分為前方微小隆起、微小沉降、迅速沉降和緩慢沉降4個(gè)階段。

由圖可知，矩形頂管模具施工引起的地面沉降是隨時(shí)間推移逐漸累積的結(jié)果，與其他密閉機(jī)械暗挖工法的差異在于管節(jié)移動所產(chǎn)生的附加擾動效應(yīng)。因此，考慮矩形管節(jié)斷面形狀特征，可將管節(jié)移動誘發(fā)的地表沉降概括為3個(gè)方面：

1) 管節(jié)接頭處的起伏及轉(zhuǎn)角等不規(guī)則區(qū)域攜帶松散土體隨著管節(jié)移動導(dǎo)致地層損失所誘發(fā)的沉降；

2) 管-土摩擦、偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致土壤顆粒位移并誘發(fā)沉降；

3) 背土效應(yīng)引起的沉降。

從大量實(shí)測研究來看，目前對矩形頂管模具地表沉降得出的經(jīng)驗(yàn)包括：

1) 始發(fā)井附近的沉降量大于其他區(qū)域；

2) 地表沉降最大值一般發(fā)生在距離始發(fā)井5～15 m；

3) 淺埋情況下，背土效應(yīng)會增加局部區(qū)域土體損失，對地表沉降有顯著的影響；

4)矩形頂管模具管周土體最大水平位移發(fā)生在頂管模具上表面一定距離處，前方土體擾動范圍大約是管節(jié)高度的2倍；

5)從地表沉降槽的形態(tài)來看，矩形頂管模具產(chǎn)生的地表沉降槽底部平緩區(qū)的范圍與管節(jié)寬度接近，而單側(cè)沉降槽影響范圍也接近于管節(jié)寬度。