地面沉降對(duì)公路交通工程的影響

程喜章 譚曉斌

安康公路局嵐皋公路管理段，陜西省嵐皋縣 725400

作為地質(zhì)災(zāi)害最多且資源需求最大的國(guó)家之一，我國(guó)在水資源上面的短缺導(dǎo)致需要大量開(kāi)采地下水資源，而這種大量過(guò)度的開(kāi)采最終導(dǎo)致的是大范圍沉降帶的出現(xiàn)。很多城市都出現(xiàn)了地面沉降的現(xiàn)象，更嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)了大范圍的坍塌。這種現(xiàn)象在近些年來(lái)逐年遞增，且增長(zhǎng)的速度之快讓人措手不及。地面的沉降對(duì)公路交通工程的影響很大，公路交通工程結(jié)構(gòu)物會(huì)因此和地面間出現(xiàn)明顯的豎向位移差異，這是導(dǎo)致行車的嚴(yán)重不安全因素。地面沉降對(duì)公路交通工程的危害影響主要有以下幾個(gè)方面：

1 地面沉降對(duì)公路交通高程貫通的影響

地面沉降會(huì)出現(xiàn)均勻沉降和不均勻沉降兩種情況，一般在均勻沉降的情況下面，其不會(huì)對(duì)公路交通工程產(chǎn)生很大的危害和影響，可一旦地面沉降出現(xiàn)了不均勻的情況時(shí)，就會(huì)明顯影響到公路交通工程的施工安全和進(jìn)度完整。這種不均勻的地面沉降有時(shí)會(huì)差異過(guò)大，這時(shí)候就要非常提高警惕了，因?yàn)檫@可能會(huì)對(duì)公路交通工程造成嚴(yán)重破壞。一般來(lái)說(shuō)，城市里面建設(shè)一段公路交通的工程所需要的工程建設(shè)周期都會(huì)比較長(zhǎng)，工程建設(shè)周期越長(zhǎng)出現(xiàn)的地面沉降就會(huì)越深，有時(shí)候會(huì)達(dá)到50mm以上。這樣就會(huì)導(dǎo)致公路交通高程的急劇變化。建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中的設(shè)備安裝和工程結(jié)構(gòu)等等一系列問(wèn)題都會(huì)受到很大的影響。具體會(huì)出現(xiàn)地面高程控制點(diǎn)的高程出現(xiàn)變化；對(duì)同一位置在不同時(shí)間進(jìn)行測(cè)量會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)上的很大差異；在建設(shè)中的高架橋和地面線路結(jié)構(gòu)高程貫通誤差過(guò)大或者超過(guò)限度；地面沉降持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致既有線結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫；道床隆起甚至塌陷等情況。

2 地面沉降對(duì)公路交通工程施工測(cè)量的影響

公路修建對(duì)于施工測(cè)量準(zhǔn)確度的要求十分高。但是，由于每一個(gè)不同的工點(diǎn)不會(huì)使用同一個(gè)水準(zhǔn)控制點(diǎn)，而這樣水準(zhǔn)點(diǎn)之間一旦發(fā)生了差異沉降就會(huì)造成兩個(gè)相鄰的工點(diǎn)之間的土建和軌道結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)備銜接出現(xiàn)大大小小的偏差。如果不加以控制，任由這個(gè)差異存在甚至變大，將會(huì)使這個(gè)銜接偏差完全超出原先設(shè)計(jì)時(shí)所可以承受的范圍。由于土建施工的工期一般比較長(zhǎng)，所以在某些單體工程施工時(shí)，所依據(jù)的水準(zhǔn)點(diǎn)高程隨時(shí)處于一個(gè)變化的過(guò)程中，這時(shí)候假如水準(zhǔn)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)發(fā)生了差異沉降，那么就會(huì)造成之前做的工程和之后做的工程出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)臺(tái)的現(xiàn)象。

3 地面沉降的原因

地面沉降發(fā)生的原因分為地質(zhì)原因和人為原因兩種因素。從地質(zhì)因素方面看，自然界發(fā)生地面沉降大致有這幾個(gè)原因：地質(zhì)構(gòu)造的自然作用導(dǎo)致地面出現(xiàn)凹陷從而引發(fā)了地面沉降；地表面本來(lái)松散或者半松散的地層由于受到重力的作用而被擠壓厚度變小，地面由于一時(shí)無(wú)法適應(yīng)而發(fā)生沉降；地震的發(fā)生導(dǎo)致地面沉降。從人為因素的方面來(lái)看，會(huì)發(fā)現(xiàn)，如今人為因素對(duì)地面沉降的影響已經(jīng)大大超出了自然因素的影響。由于人口的增加而導(dǎo)致城市公路交通壓力不斷加大，為解決這一問(wèn)題，政府加大對(duì)公路交通工程的建設(shè)。由于在施工之前沒(méi)有進(jìn)行合理的公路道路設(shè)計(jì)，在施工過(guò)程中過(guò)度開(kāi)挖導(dǎo)致地面沉降的發(fā)生；在進(jìn)行工程建設(shè)的工程中，施工單位為了謀求最大利益，采購(gòu)不規(guī)范的施工材料，高架公路支架結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，支架坍塌使地層受到擠壓而密度加大，發(fā)生地面沉降的可能性加大。

4 應(yīng)對(duì)措施

上述說(shuō)到的地面沉降對(duì)公路交通工程的整個(gè)測(cè)量、施工等階段都會(huì)造成各種不利的影響，導(dǎo)致公路交通工程無(wú)法完成或者完成后無(wú)法交付使用。為了減少地面差異沉降對(duì)于公路交通工程的影響，可以嘗試采取以下措施進(jìn)行處理：

1) 把高程貫通中各個(gè)環(huán)節(jié)的精度進(jìn)行提高，這樣可以給地面差異沉降留有較大的處理余量。這種方法首先需要重新設(shè)計(jì)工程的周期和地面差異沉降量等數(shù)據(jù)。這種重新設(shè)計(jì)通過(guò)提高貫通測(cè)量、施工精度，減少對(duì)工程的影響權(quán)重等途徑留出誤差余量。雖然提高施工精度是一件很不容易的事情，但是通過(guò)嚴(yán)格要求施工測(cè)量每一個(gè)環(huán)節(jié)以及認(rèn)真的操作，還是可以提高貫通測(cè)量精度的三分之一的。為了提高貫通精度，可以在貫通誤差設(shè)計(jì)時(shí)為地面沉降留出10毫米的誤差余量。這個(gè)方法雖然可行卻具有局限性，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況做出選擇。

2) 把施工周期進(jìn)行縮短以減少差異沉降。比如車站等一些地方的施工范圍相對(duì)很小，因此，可能產(chǎn)生的差異沉降也會(huì)較小，一般都會(huì)控制在原先設(shè)計(jì)的施工誤差之內(nèi)。所以這種方法主要是針對(duì)施工周期較短的情況。

3) 施工的期間可以進(jìn)行一些調(diào)整，這些調(diào)整要分階段進(jìn)行。針對(duì)一些地面年差異沉降較大的情況，可以對(duì)施工的幾個(gè)不同階段進(jìn)行調(diào)整。在每一個(gè)階段的調(diào)整中都注意觀察一些客觀的變化情況，然后根據(jù)這些情況來(lái)對(duì)全線高程起算數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)整。對(duì)于不太清楚的地方，可以向設(shè)計(jì)人員咨詢和確認(rèn)一下有關(guān)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)要求。這種方法由于是對(duì)每一個(gè)施工階段都進(jìn)行調(diào)整，因此調(diào)整的次數(shù)比較頻繁，假如處理不當(dāng)，沒(méi)有嚴(yán)格安裝要求來(lái)辦，就會(huì)由于一些數(shù)據(jù)的錯(cuò)亂從而導(dǎo)致反作用，所以使用這種方法要慎重考慮，認(rèn)真實(shí)施。

4) 差異沉降值是必須掌握的，通過(guò)監(jiān)測(cè)和掌握了差異沉降值可以調(diào)整工程線路的坡度。坡度調(diào)整了就能一點(diǎn)程度上減少地面差異沉降對(duì)工程的影響。設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)差異沉降值的監(jiān)測(cè)，可以總結(jié)出其變化的規(guī)律和趨勢(shì)。根據(jù)這個(gè)差異沉降值的變化趨勢(shì)來(lái)適當(dāng)調(diào)整線路的坡度。這種方法經(jīng)濟(jì)而實(shí)用，尤其對(duì)于一些地面差異沉降較大的情況，這個(gè)方法比其他方法都更有效更直接。當(dāng)然使用這個(gè)方法就要求設(shè)計(jì)人員和施工人員以及監(jiān)測(cè)人員的密切配合，隨時(shí)互相報(bào)告監(jiān)測(cè)情況和施工情況。這樣就能通過(guò)掌握趨勢(shì)來(lái)應(yīng)對(duì)變化，是很科學(xué)的方法。

5) 解決了測(cè)量施工期間對(duì)地面差異沉降的防治，其后就要關(guān)注在運(yùn)營(yíng)階段控制地面差異沉降對(duì)公路交通工程的影響了。在運(yùn)營(yíng)階段，地面沉降對(duì)線路和結(jié)構(gòu)等的影響取決于地面相鄰點(diǎn)差異沉降的大小。當(dāng)線路通過(guò)沉降漏斗區(qū)域的時(shí)候，差異沉降如果過(guò)大就會(huì)導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)變形開(kāi)裂、道床坡度變形等嚴(yán)重后果，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)軌道的變形扭曲，嚴(yán)重危害公路交通的安全。針對(duì)這種情況，在運(yùn)營(yíng)的階段，一定要按照相關(guān)規(guī)范的要求對(duì)線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于那些在施工時(shí)沒(méi)有辦法進(jìn)行固定監(jiān)測(cè)的，在運(yùn)營(yíng)階段要繼續(xù)監(jiān)測(cè)；對(duì)于一些巖土條件較特殊和條件不太好的為了避免意外狀況的發(fā)生要進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)于一些地面沉降變化很大的地域的軌道交通線路要實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)于地震等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較頻繁的地區(qū)和地段的交通線路要尤其關(guān)注；對(duì)于新建的線路和運(yùn)用線路交叉和銜接的地段要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；對(duì)于新建的線路下面穿越地下工程和大型管線的地段要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每個(gè)城市以及城市的不同地段都具有不同的特點(diǎn)，因此不同地區(qū)的地面沉降的分布情況也很不同，對(duì)于那些尤其值得關(guān)注的地面沉降情況較嚴(yán)重的城市應(yīng)當(dāng)開(kāi)展對(duì)既有線路的變形監(jiān)測(cè)。因?yàn)檫@些地區(qū)的線路避免不了多多少少的變形情況的發(fā)生，對(duì)這些線路的垂直變形情況進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控有利于及時(shí)察覺(jué)可能出現(xiàn)的隱患，從而快速應(yīng)對(duì)，保障了交通線路運(yùn)營(yíng)的安全。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)交通規(guī)模的不斷擴(kuò)大，公路交通工程的施工和運(yùn)營(yíng)對(duì)于地面質(zhì)量的要求越來(lái)越高。如何有效控制地面沉降，將其對(duì)交通工程的不良影響降至最低是值得我們不斷研究探討不斷探索新方法的一個(gè)重要課題。

[1]秦長(zhǎng)利.地面沉降對(duì)軌道交通的影響和應(yīng)對(duì)措施[J].都市快軌交通，2010（5）

[2]袁銘，劉爭(zhēng)齊.城市地面沉降災(zāi)害及其綜合防治[N].蘇州城建環(huán)保學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（4）