長三角地區(qū)地面沉降對(duì)軌道交通的影響及預(yù)測(cè)

摘 要：地面沉降給軌道交通帶來諸多的安全隱患。為分析長三角地區(qū)地面沉降對(duì)軌道交通的影響，建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)方法和應(yīng)急措施，文章從地面沉降的特征出發(fā)，分析了其對(duì)軌道交通帶來的嚴(yán)重影前言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國長三角地區(qū)許多城市因?yàn)楦鞣矫嬖颍霈F(xiàn)了不同程度的地面沉降。地面沉降是人為因素與自然因素相結(jié)合產(chǎn)生的一種具有不可逆轉(zhuǎn)的、破壞性大的地質(zhì)災(zāi)害。地面沉降給城市軌道交通帶來巨大的安全隱患，由于地面沉降長期的潛伏性特點(diǎn)，在生產(chǎn)生活過程中極易忽略其存在，從而導(dǎo)致地面沉降現(xiàn)象的發(fā)生。因此加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警，對(duì)研究城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營的影響和危害，并制定相應(yīng)的應(yīng)急措施具有重要的意義。

1 工區(qū)概況

長三角地區(qū)包括上海市、江蘇省和浙江省，區(qū)域面積21.07萬平方公里。本區(qū)域內(nèi)河湖眾多，水網(wǎng)密布，地區(qū)主要為亞熱帶季風(fēng)氣候。主要鐵路包括京滬鐵路、滬寧高鐵、滬杭高鐵等，公路包括滬昆高速公路、沿海高速公路、寧杭高速公路等。公路鐵路總里程達(dá)26.24萬公里，其中高速公路總里程達(dá)7821公里。

長三角地區(qū)基底為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的一部分，在第四紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，地殼和海平面在科氏力的作用下頻繁升降，河水所含的泥沙不斷淤積，形成的低平的大致成三角形的陸地。該區(qū)第四系厚度平均在80米左右，以河流相、河湖相、濱海相和海相沉積為主，主要為更新世和全新世地層。巖性以松散的砂礫巖和粘土為主，裂隙水、孔隙水發(fā)育。

2 沉降特征分析及其對(duì)軌道交通的影響

2.1 沉降情況分析

（1）二十世紀(jì)八十年代以前，是地面沉降的初期，這一時(shí)期由于地下水的開采，導(dǎo)致地下水位逐漸降低，地下水位下降速率平均在0.8m/a，沉降速率在4.3～14.7mm/a。（2）1980年至2000年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量人員涌入長江三角地區(qū)，工廠企業(yè)的生產(chǎn)以及人們的生活對(duì)水的需求量不斷增大，地下水的開采量達(dá)到了1000×104m3/a，地下水位下降速率加大，地面沉降速率顯著增高，平均為13mm/a，最大達(dá)40mm/a。（3）隨著政府對(duì)地下水的開采實(shí)施監(jiān)管后，地下水不合理開采現(xiàn)象得到了有效的控制，地下水位得到回升，地面沉降速率不斷減緩，地面沉降進(jìn)入了一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)期，地面沉降速率降到了4mm/a，平均為3.2mm/a。長江三角地區(qū)沉降量統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 長三角地區(qū)地面沉降量統(tǒng)計(jì)情況表

2.2 地面沉降對(duì)軌道交通的影響

（1）非常長的交通工程施工工期期間，地面沉降累計(jì)量會(huì)變大，這對(duì)軌道交通建設(shè)和運(yùn)營過程中的結(jié)構(gòu)施工、設(shè)備安裝造成嚴(yán)重的危害。（2）長時(shí)間的地面沉降累計(jì)量會(huì)使得高程發(fā)生很大的變化，造成高程閉合差超限，隧道、地面線路結(jié)構(gòu)的高程貫通誤差超限。（3）長期地面沉降會(huì)造成工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較嚴(yán)重的漏水、裂縫現(xiàn)象，從而引起其它嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。

3 地面沉降觀測(cè)

3.1 基準(zhǔn)選擇

本區(qū)基準(zhǔn)選擇首先選擇以重心為基準(zhǔn)，進(jìn)行自由網(wǎng)平差，然后以基準(zhǔn)點(diǎn)作為高程的起算點(diǎn)，采用線路高差的方法進(jìn)行平差，并將獲得的二等地面水準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果與一等水準(zhǔn)點(diǎn)成果進(jìn)行對(duì)比分析，將誤差差值控制在10mm以內(nèi)。

3.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的處理研究內(nèi)容包括點(diǎn)、線、面研究。其中點(diǎn)狀數(shù)據(jù)是通過對(duì)區(qū)域內(nèi)的一、二等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，形成總沉降量、沉降速率等內(nèi)容，然后在水準(zhǔn)路線上進(jìn)行連續(xù)的水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理，得到區(qū)域的沉降量、沉降速率等數(shù)據(jù)，最后在一定的比例尺上將觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析和統(tǒng)計(jì)，得出一個(gè)地區(qū)的地面沉降情況結(jié)果。

3.3 地面沉降數(shù)據(jù)分析

如今由于人們生產(chǎn)生活的影響，人為作用導(dǎo)致的地面沉降現(xiàn)象越來越明顯。統(tǒng)計(jì)長三角地區(qū)歷年來的地面沉降數(shù)據(jù)，一般靠近山區(qū)的沉降量比較小，而城市地區(qū)的沉降量相對(duì)比較大，這與人為活動(dòng)的密集程度分不開。城市中心地區(qū)地面沉降累計(jì)量大，沉降速率快，主要原因是由于地下分布著大量以砂礫土層和粘土層為主的軟土層，地下水位的下降，導(dǎo)致了地面沉降累計(jì)量和沉降速率增大。

4 地面沉降的預(yù)警及預(yù)防措施

4.1 地面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警

（1）在軌道交通施工期地面沉降量占到了軌道交通總沉降量的七成以上，因此在軌道交通建設(shè)期加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警工作顯得非常重要。在施工期期間，在重點(diǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)地面沉降量達(dá)到限值時(shí)，根據(jù)地面沉降情況采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。（2）在軌道交通在運(yùn)營期，影響較大的地面沉降是不均勻沉降。因此在軌道交通開始運(yùn)行后，要定期進(jìn)行地面沉降的水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)軌道交通安全運(yùn)行的要求，做好不均勻沉降的應(yīng)對(duì)預(yù)案。

4.2 地面沉降的應(yīng)急預(yù)案

（1）在結(jié)構(gòu)施工期，為減小地面差異沉降引起的安全問題，應(yīng)提高高程貫通各環(huán)節(jié)的精度，并預(yù)留較大的地面沉降處理余量。同時(shí)應(yīng)加快施工過程，減小因施工周期引起的地面沉降。當(dāng)?shù)孛娉两盗看笥谙拗禃r(shí)，可以將施工工期分階段進(jìn)行調(diào)整，以消除過大的地面沉降量產(chǎn)生的安全隱患。在實(shí)際工作中，還應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的差異沉降累計(jì)值，采用合適的方法，消除沉降帶來的影響。（2）在運(yùn)營期，應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)營線路的軌道交通沉降監(jiān)測(cè)，特別是沉降漏斗區(qū)域，著重監(jiān)測(cè)地面沉降對(duì)隧道、橋梁和深基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)造成的影響。

5 結(jié)束語

（1）文章從長三角地區(qū)的地區(qū)地質(zhì)概況出發(fā)，分析了地面沉降的特征，并對(duì)地面沉降給軌道交通帶來的影響進(jìn)行了詳細(xì)的闡述；（2）為觀測(cè)地面沉降的累計(jì)量的沉降速率，文章從基準(zhǔn)選擇、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理和分析方面進(jìn)行論述，并對(duì)地面沉降的原因進(jìn)行了系統(tǒng)的分析；（3）針對(duì)地面沉降帶來的巨大安全隱患，針對(duì)軌道交通的建設(shè)期和運(yùn)營期分別提出了地面沉降的監(jiān)測(cè)方法和應(yīng)急預(yù)案，對(duì)軌道交通的建設(shè)和運(yùn)營具有非常重要的意義。

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關(guān)鍵詞：地面沉降；軌道交通；監(jiān)測(cè)