頂管施工過程中產生地面變形的根本原因是頂管施工對周圍土體的擾動，地面變形由一下五個部分組成:

(1)掘進機到達前的地面變形

當掘進機離測點較遠時，由于刀盤的切削攪拌、振動，會對土體產生擾動。土體顆粒之間存在孔隙(孔隙中含有水和空氣)，在擾動作用下，孔隙中的水和氣體被排出，土體顆粒相對移動，土體產生一定的壓縮，地面會出現微小的沉降。

(2)掘進機到達時的地面變形

當掘進機距離很近時，位于掘進機正前方的土體，受到千斤頂推力的擠壓、刀盤的切削剪切力以及振動荷載的作用，應力狀態十分復雜。

(3)掘進機通過時的地面變形

當掘進機通過時，掘進機外殼與土層間會形成剪切滑動面，剪切滑動面附近的土層內產生剪切應力，剪切應力引起地面變形。推進速度越快，剪切應力越大，周圍土體位移也越大。

(4)掘進機通過后的地面變形

為減小摩擦阻力，后續管節的直徑比掘進機的直徑要小2-5cm。所以，當掘進機尾部通過后，管道周圍的土體要向管壁移動，以填補后續管節外圍的間隙，這樣就會引起土體移動。為保持土層穩定及減小摩阻力，施工過程中必須在管節外周注漿，并保持適當的注漿壓力。因此，這部分土層位移與間隙的大小、注漿壓力、注漿方法等因素有關。

（5)受擾動土體再固結引起的地面變形

頂管管道周圍土體受施工擾動后，將形成超靜孔隙水壓力區。在掘進機離開該區后，超孔隙水壓力下降，孔隙水消散，土體發生固結作用，引起地面沉降。這部分為主固結沉降，隨后，土體仍會產生蠕變，發生次固結沉降。