雅萬(wàn)高鐵沿線地面沉降分析及主要防治對(duì)策

李國(guó)和,黃大中,高文峰

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,天津 300251)

自20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，隨著印尼城市建設(shè)和紡織工業(yè)的快速發(fā)展，城市人口迅猛增長(zhǎng)，工業(yè)及居民用水量急劇增加。由于印尼水資源大部分來(lái)源于地下水，超量開采地下水情況十分嚴(yán)重，導(dǎo)致雅加達(dá)、萬(wàn)隆等多個(gè)大、中城市發(fā)生了地面沉降，大范圍地面高程損失使本來(lái)就低洼的城市及周邊地區(qū)更加低洼，其不僅加劇了洪水災(zāi)害，而且不均勻沉降也導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)變形及破壞現(xiàn)象屢屢發(fā)生。近年來(lái)，地面沉降范圍不斷向周邊地區(qū)擴(kuò)展，危害愈加嚴(yán)重，成為印尼經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一個(gè)十分棘手的問(wèn)題[1-6]。

雅萬(wàn)高鐵是印尼第一條高速鐵路，連接了印尼大雅加達(dá)特區(qū)和萬(wàn)隆兩大城市，線路穿越了雅加達(dá)平原及萬(wàn)隆盆地內(nèi)兩大地面沉降區(qū)，影響線路長(zhǎng)度總計(jì)50余km。雅萬(wàn)高速鐵路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)勢(shì)必受其較大的影響，若處理不妥善，后果將十分嚴(yán)重。因此，開展雅萬(wàn)高鐵沿線地面沉降觀測(cè)、分析評(píng)價(jià)，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，對(duì)指導(dǎo)鐵路工程設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1 雅萬(wàn)高鐵沿線地質(zhì)環(huán)境條件

雅萬(wàn)高鐵自印度尼西亞的雅加達(dá)至萬(wàn)隆，經(jīng)過(guò)雅加達(dá)平原、低山丘陵區(qū)和萬(wàn)隆盆地平原等三大地貌單元。其中，雅加達(dá)位于印度尼西亞爪哇島西北海岸低地，地勢(shì)北高南低，北部和中部處于0°～2°的地形斜坡，南部處于0°～5°的地形斜坡，海拔-2～50 m。萬(wàn)隆位于印度尼西亞西爪哇省的火山高地包圍的大型山內(nèi)盆地。盆地中部海拔650～700 m，周圍被高達(dá)2 400 m高的晚第三紀(jì)和第四紀(jì)火山地帶環(huán)抱。見圖1。地面沉降主要發(fā)生在平原地區(qū)城鎮(zhèn)化集中的區(qū)域內(nèi)。

圖1 雅加達(dá)平原(A)和萬(wàn)隆盆地(B)地理位置及周邊地形

2 雅萬(wàn)高鐵沿線地面沉降現(xiàn)狀及危害

2.1 雅加達(dá)段地面沉降現(xiàn)狀

雅加達(dá)平原地面沉降由來(lái)已久[1-2]，圍繞大雅加達(dá)特區(qū)已經(jīng)形成一個(gè)十分顯著的沉降槽，周邊區(qū)域地面沉降有加劇趨勢(shì)，尤其在西部地區(qū)又形成了多個(gè)次級(jí)沉降中心。多年來(lái)，雅加達(dá)的多個(gè)地區(qū)存在不同程度的地面沉降。雅加達(dá)地面沉降的發(fā)生首次發(fā)現(xiàn)于1926年，沉降證據(jù)來(lái)源于在雅加達(dá)北部進(jìn)行的重復(fù)水準(zhǔn)測(cè)量。據(jù)雅加達(dá)當(dāng)?shù)氐V山局，在1982年～1997年間，在雅加達(dá)的幾個(gè)區(qū)域存在明顯的地面沉降，累積沉降量20～200 cm。水準(zhǔn)測(cè)量、GPS測(cè)量、InSAR等監(jiān)測(cè)結(jié)果表明[1]，在1982年～2008年間，雅加達(dá)地面沉降存在時(shí)空變化，沉降率一般為1～15 cm/a，在一定位置和一定時(shí)期可以達(dá)到20～25 cm/a。通過(guò)不同方法得到的雅加達(dá)地面沉降速率變化見表1。

表1 雅加達(dá)地面沉降速率隨時(shí)間的變化

中國(guó)鐵設(shè)在2017年印尼雅萬(wàn)高鐵勘察設(shè)計(jì)期間，采用D-InSAR技術(shù)對(duì)雅加達(dá)DAK10+000～DK41+200段地面沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析。采用2014年10月至2017年4月時(shí)間段的40期Sentinel-1A/1B數(shù)據(jù)，利用時(shí)間序列InSAR技術(shù)，獲取了印尼雅萬(wàn)高鐵雅加達(dá)地區(qū)在2014年10月至2017年4月時(shí)間段內(nèi)的沿線位地面沉降信息。如圖2所示。

本次監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，雅加達(dá)地區(qū)地面沉降范圍較2008年之前有明顯的擴(kuò)展，向西部擴(kuò)展十分明顯。地面沉降嚴(yán)重區(qū)仍然對(duì)應(yīng)工業(yè)活動(dòng)密集區(qū)，圍繞大雅加達(dá)特區(qū)形成一個(gè)十分顯著的沉降槽，沉降中心最大沉降速率達(dá)90 mm/a，較2008年之前有所減緩。而周邊區(qū)域地面沉降有加劇趨勢(shì)，尤其在西部地區(qū)又形成了多個(gè)次級(jí)沉降中心。雅萬(wàn)高鐵雅加達(dá)段線位從該沉降區(qū)域的邊緣穿過(guò)，穿過(guò)區(qū)域的沉降速率為10～35 mm/a。

2.2 萬(wàn)隆段地面沉降現(xiàn)狀

萬(wàn)隆盆地地面沉降發(fā)生發(fā)展歷史雖然晚于雅加達(dá)平原，但其近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)及沉降速率已經(jīng)逐漸超過(guò)雅加達(dá)平原，成為印尼地面沉降災(zāi)害最為嚴(yán)重的城市之一[5-10]。

圖2 雅加達(dá)段年均沉降量等值線(單位：mm/a)

由于人口增長(zhǎng)和工業(yè)發(fā)展，特別是紡織業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致萬(wàn)隆盆地地下水開采量急劇增加[8]。大量農(nóng)田轉(zhuǎn)化為建筑及工業(yè)用地，使環(huán)境嚴(yán)重惡化，萬(wàn)隆盆地過(guò)量開采地下水已經(jīng)導(dǎo)致地下水位的下降和地面沉降的發(fā)生。根據(jù)自2000年至2011年進(jìn)行的9次GPS調(diào)查結(jié)果，顯示萬(wàn)隆盆地的多個(gè)區(qū)域發(fā)生了地面沉降，沉降速率約為8 cm/a，在某些地方可以達(dá)到23 cm/a[6-7]。

Mokhamad等(2014)采用差分干涉合成孔徑雷達(dá)(D-InSAR)和干涉點(diǎn)目標(biāo)分析(IPTA)研究萬(wàn)隆盆地的沉降歷史超過(guò)4年的時(shí)間，基于D-InSAR結(jié)果，再結(jié)合水井分布和含水層損害圖等數(shù)據(jù)，得到萬(wàn)隆盆地的沉降圖，從地質(zhì)角度描述了地面沉降特征[8]。以2007年3月1日為基礎(chǔ)參照，采用從2007年3月1日至2011年3月12日的周期內(nèi)兩次重復(fù)性的D-InSAR測(cè)量結(jié)果，在地圖上定位歷史位移。結(jié)果表明，沉降特征為萬(wàn)隆盆地內(nèi)從西北至東南方向。歷史上個(gè)別沉降開始于城市幾個(gè)工業(yè)地區(qū)。目前，沉降集中在城鎮(zhèn)地區(qū)，如Cimahi、Rancaekek、Dayeuh Kolot、Ketapang、Margaasih、Majalaya。通過(guò)D-InSAR技術(shù)觀測(cè)到Cimahi地區(qū)沉降速率為12 cm/a，地面總沉降達(dá)到45 cm。

中國(guó)鐵設(shè)在2017年6月印尼雅萬(wàn)高鐵勘察設(shè)計(jì)期間，采用D-InSAR技術(shù)對(duì)萬(wàn)隆DK110～DK140段地面沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析。本次監(jiān)測(cè)范圍為雅萬(wàn)高鐵萬(wàn)隆段DK109+000～DK142+900，采用經(jīng)典PS-InSAR時(shí)間序列方法，獲取了監(jiān)測(cè)段落沿線的區(qū)域沉降信息。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，整個(gè)萬(wàn)隆地區(qū)存在大范圍的地面沉降，在市中心出現(xiàn)了較大的沉降漏斗。監(jiān)測(cè)段落中DK118+000～DK142+900段位于萬(wàn)隆地區(qū)的較大沉降漏斗中，線位經(jīng)過(guò)區(qū)域地面沉降十分嚴(yán)重。整個(gè)萬(wàn)隆地區(qū)最大沉降速率超過(guò)150 mm/a，為了更完整地描述形變區(qū)域的范圍和形變中心，對(duì)PS點(diǎn)采用克里金插值，然后生成等值線，并將等值線疊加顯示，具體結(jié)果如圖3所示。

圖3 萬(wàn)隆段年均沉降量等值線(單位：mm/a)

鐵路線位自DK118+000～DK142+900處于地面沉降區(qū)中，沿線最大沉降速率達(dá)135.7 mm/a，地面沉降十分嚴(yán)重。

2.3 地面沉降影響及危害

雅加達(dá)及萬(wàn)隆地區(qū)地面沉降的危害存在多種形式，包括永久性建筑和道路開裂、河道和排水系統(tǒng)惡化、洪泛區(qū)擴(kuò)大、排水系統(tǒng)失靈、海水入侵及潮水覆蓋范圍擴(kuò)大等，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[8-10]。圖4顯示了近年來(lái)地面沉降造成的一些危害現(xiàn)象。

圖4 雅加達(dá)及萬(wàn)隆地區(qū)地面沉降危害跡象

圖5顯示了2011年地面沉降影響的分布情況，將其與2000年～2011年全球定位系統(tǒng)得到的年平均沉降重疊。從圖5可以看出，受地面沉降影響的建筑物、房屋和其他基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量眾多，表現(xiàn)出開裂、傾斜或一般損壞。圖5還顯示，大多數(shù)建筑物損害現(xiàn)象發(fā)生在高沉降速率地區(qū)，以及空間上具有差異沉降的區(qū)域[9]。

圖5 萬(wàn)隆地區(qū)沉降災(zāi)害現(xiàn)象分布與2000年～ 2011年平均沉降速率重疊圖

3 地面沉降原因與趨勢(shì)預(yù)測(cè)

3.1 地面沉降原因分析

大量的調(diào)查及監(jiān)測(cè)資料表明[1，2，5-8]，雅加達(dá)、萬(wàn)隆地區(qū)快速的區(qū)域性地面沉降與工業(yè)用地密切相關(guān)，城市的快速擴(kuò)展使主要農(nóng)業(yè)區(qū)廣泛轉(zhuǎn)化為住宅區(qū)和工業(yè)區(qū)，大片陸地生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)化為水源補(bǔ)給區(qū)，由于工業(yè)活動(dòng)加劇和人口高速增長(zhǎng)，需要大量抽取地下水，由此產(chǎn)生了嚴(yán)重的地面沉降。

地下水提取按用途可分為兩種類型[1，8]：家庭用淺層地下水提取和工業(yè)及農(nóng)業(yè)用途的深層地下水提取。淺部開采(<40 m)采用鏟斗、手搖泵或小型電泵操作，而深層地下水開采(大于40 m)則大多采用鉆井方式。淺層地下水開采在區(qū)內(nèi)被人們廣泛采用，且分布普遍，但每口井的開采率相對(duì)較低。深層開采通常由工業(yè)企業(yè)實(shí)施，分布比較集中，且每口井具有較高的開采率。據(jù)Wirakusumah(2006)[11]，萬(wàn)隆地區(qū)所需清潔水(約5.1億m3)的約60%是由地下水供應(yīng)，而且工業(yè)用水幾乎100%來(lái)自地下水。增加地下水開采導(dǎo)致平原地下水位迅速下沉，進(jìn)而引發(fā)地面沉降。20世紀(jì)80年代，盆地水位平均每年下降1.0 m，在地下水開采規(guī)模最大的地區(qū)，每年水位下降達(dá)2.5 m。從1980年到2004年，即24年間，萬(wàn)隆盆地的地下水位下降20～100 m。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步表明[2，3，12]，雅加達(dá)、萬(wàn)隆地區(qū)的地面沉降速率是恒定的，沒有明顯的季節(jié)變化。地面沉降速率不隨季節(jié)變化，反映了從承壓含水層中提取地下水的可能性。由于只有工業(yè)深井進(jìn)入承壓含水層，說(shuō)明在上述地區(qū)，工業(yè)深井地下水開采是快速沉降的原因。大部分淺井供家庭使用，而深井由當(dāng)?shù)毓┧净蚣徔椆I(yè)、制造公司和酒店等私營(yíng)公司使用。

根據(jù)GPS觀測(cè)到的重點(diǎn)沉降區(qū)域位于紡織工業(yè)區(qū)[9]。紡織業(yè)通常會(huì)抽取大量的地下水。過(guò)度開采地下水一般會(huì)降低對(duì)應(yīng)區(qū)域的地下水位。一些地區(qū)的沉降與地下水位的下降呈正相關(guān)關(guān)系。

圖6顯示了萬(wàn)隆盆地4個(gè)地區(qū)的地面沉降與地下水位下降之間的相關(guān)性實(shí)例[9]，分別為Cimahi(CMHI)，Dayeuh Kolot(DYHK)，Banjaran(BNJR)和Rancaekek(RCK2)，都是有許多紡織工業(yè)的地區(qū)。通過(guò)In-SAR技術(shù)還發(fā)現(xiàn)，在通常提取非常大量地下水的紡織工業(yè)區(qū)域發(fā)生了明顯的沉降[7]。該InSAR結(jié)果支持了這樣的假設(shè)，即過(guò)度提取地下水導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域下沉。

(注：地下水位深度數(shù)據(jù)來(lái)自印度尼西亞地質(zhì)局)圖6 萬(wàn)隆部分地區(qū)地面沉降與地下水位降低的相關(guān)性

監(jiān)測(cè)資料進(jìn)一步表明[2，13]，地面沉降主要發(fā)生在沖積層和湖泊沉積區(qū)，而在雅加達(dá)南部及萬(wàn)隆盆地周邊固結(jié)成巖區(qū)域卻沒有發(fā)生地面沉降，如萬(wàn)隆盆地Cimahi東北地區(qū)，盡管也存在大量抽取地下水的情況。因此，在雅加達(dá)及萬(wàn)隆地區(qū)，地下水超量開采是誘發(fā)地面沉降關(guān)鍵因素，而地面沉降分布同時(shí)受可壓縮的松軟土層分布控制。

3.2 鐵路沿線地面沉降趨勢(shì)預(yù)測(cè)

(1)雅加達(dá)段

為預(yù)測(cè)鐵路沿線未來(lái)一定年限內(nèi)的地面沉降發(fā)展趨勢(shì)，首先根據(jù)中國(guó)鐵設(shè)雅加達(dá)段地面沉降D-inSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在線位附近選擇PS點(diǎn)進(jìn)行分析，做形變量時(shí)間序列如圖7所示。從PS點(diǎn)的時(shí)間序列曲線可以看出，其沉降特征在2014年10月至2017年4月時(shí)間段內(nèi)表現(xiàn)為線性沉降，在監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)，沉降沒有減緩的趨勢(shì)，可以預(yù)見該地表將繼續(xù)沉降。

圖7 PS點(diǎn)沉降量時(shí)間序列(DK12+230)

從圖7可以看出，線位區(qū)域沉降特征同樣表現(xiàn)為線性沉降，并且沉降沒有減緩的趨勢(shì)，同時(shí)由于線位從沉降區(qū)邊緣穿過(guò)，而且該沉降區(qū)范圍較大，因此建議在后續(xù)工程中對(duì)該區(qū)域進(jìn)行關(guān)注。

根據(jù)InSAR地面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)沉降嚴(yán)重區(qū)段DK8+000～DK29+000段進(jìn)行建模預(yù)測(cè)分析。根據(jù)鉆孔勘探和相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，確定區(qū)域承壓層和潛水層，土層厚度分布和力學(xué)參數(shù)，建立三維地質(zhì)模型[3，13-14]。利用InSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行反分析后，進(jìn)行地面沉降量預(yù)測(cè)計(jì)算。保持當(dāng)前下降速度時(shí)，地面沉降量隨之不斷增加，水位下降速度越快，地面沉降量越大。隨著時(shí)間的增加，地面沉降引發(fā)的高鐵沿線不均勻坡度也越來(lái)越大。水位下降保持當(dāng)前下降速度時(shí)，5年、10年、20年后最大沉降量分別為0.3、0.5 m和0.9 m，最大坡度分別為0.15‰、0.25‰和0.46‰。見圖8。

圖8 DK8+000～DK29+000段沿線地面沉降趨勢(shì)

(2)萬(wàn)隆段

地面沉降變形主要發(fā)生在地下水下降漏斗范圍內(nèi)，漏斗中心部位沉降變形量最大。如前所述，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育多個(gè)地下水下降漏斗，以漏斗中心地段為例，對(duì)其地面沉降變形進(jìn)行概略預(yù)測(cè)。DK125+540處PS點(diǎn)沉降量時(shí)間序列見圖9。

圖9 PS點(diǎn)沉降量時(shí)間序列(DK125+540)

從圖9可以看出，其沉降特征在2014年10月至2017年4月時(shí)間段內(nèi)表現(xiàn)為線性沉降，在監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)，沉降沒有減緩的趨勢(shì)，可以預(yù)見該地表將繼續(xù)沉降。由于線位從該沉降漏斗中心區(qū)域穿過(guò)，沉降區(qū)范圍較大，且從沉降速率圖中沒有看到減緩的趨勢(shì)，因此在后續(xù)工程中對(duì)該區(qū)域進(jìn)行持續(xù)關(guān)注。

根據(jù)InSAR地面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果和地質(zhì)勘探結(jié)果，對(duì)萬(wàn)隆地區(qū)分2個(gè)區(qū)段進(jìn)行建模，分別為DK118+000～DK126+800段和DK133+000～DK142+900段。

DK118+000～DK126+800區(qū)段：當(dāng)?shù)叵滤焕^續(xù)下降時(shí)，地面沉降量隨之不斷增加，水位下降速度越快，地面沉降量越大。隨著時(shí)間的增加，地面沉降引發(fā)的高鐵沿線不均勻坡度也越來(lái)越大。水位下降保持當(dāng)前下降速度時(shí)，5年、10年、20年后最大沉降量分別為1.0、1.7 m和3.1 m，最大坡度分別為1.3‰、2.3‰和4.1‰。見圖10。

圖10 DK118+000～DK126+800段沿線地面沉降趨勢(shì)

DK133+000～DK142+900區(qū)段：當(dāng)?shù)叵滤焕^續(xù)下降時(shí)，地面沉降量隨之不斷增加，水位下降速度越快，地面沉降量越大。隨著時(shí)間的增加，地面沉降引發(fā)的高鐵沿線不均勻坡度也越來(lái)越大。水位下降保持當(dāng)前下降速度時(shí)，5年、10年、20年后最大沉降量分別為1.0、1.8 m和3.2 m，最大坡度分別為0.7‰、1.1‰和2.0‰。見圖11。

圖11 DK133+000～DK142+900段沿線地面沉降趨勢(shì)

上述分析表明，雅萬(wàn)高鐵沿線地面沉降十分嚴(yán)重，勢(shì)必對(duì)高鐵工程建設(shè)及運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生較大的影響，必須采取科學(xué)可靠的綜合防治措施加以解決。

4 主要防治措施

由于地下水超量開采是導(dǎo)致雅加達(dá)及萬(wàn)隆地區(qū)地面沉降發(fā)生的根本原因，因此，禁止和限制雅萬(wàn)高鐵兩側(cè)地下水開采，控制外圍地下水開采量是高鐵沿線地面沉降綜合防控的根本途徑，需從禁采、限采及控采三方面去合理地制定地面沉降綜合防控方案。

雅加達(dá)平原及萬(wàn)隆盆地地下水開采淺井多在40 m以內(nèi)，深井深度在40～250 m，開采深度小于中國(guó)華北平原及長(zhǎng)江三角洲地區(qū)。結(jié)合我國(guó)高鐵沿線地面沉降研究成果及經(jīng)驗(yàn)[15-21]，且考慮到主要地面沉降區(qū)段內(nèi)已經(jīng)采用有砟軌道形式，初步制定雅萬(wàn)高鐵沿線地面沉降綜合防控方案和工程措施。

4.1 地下水禁采、限采及控采措施

根據(jù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估結(jié)果，結(jié)合沿線地下水開采利用情況進(jìn)行橫向分區(qū)、縱向分段，進(jìn)而確定各區(qū)段具體的禁采、限采和控采方案。

(1)禁采區(qū)：在雅加達(dá)起點(diǎn)DK0～DK33段及萬(wàn)隆DK115～DK142+900終點(diǎn)段兩側(cè)各100 m范圍內(nèi)設(shè)置禁采區(qū)，嚴(yán)格禁止新增地下水開采井，對(duì)原有機(jī)井逐步關(guān)停。

(2)限采區(qū)：禁采區(qū)之外至鐵路沿線兩側(cè)100～500 m范圍內(nèi)設(shè)置限采區(qū)，在限采區(qū)范圍內(nèi)限制地下水開采量。盡量禁止新增深層地下水開采井和新增許可水量。限制深層地下水大規(guī)模集中開采。

(3)控采區(qū)：在鐵路沿線兩側(cè)限采區(qū)之外至2 000 m范圍內(nèi)劃定地下水控制開采區(qū)，在控采區(qū)內(nèi)可維持現(xiàn)有地下水開采量和地下水開采模式，控制新增許可水量，控制新增井?dāng)?shù)量。禁止新增地下水集中開采的水源地。

4.2 工程設(shè)計(jì)措施

(1)鐵路選線

雅萬(wàn)高鐵雅加達(dá)段總體走行于雅加達(dá)地面沉降區(qū)南側(cè)邊緣地帶，已經(jīng)避開了沉降最為嚴(yán)重的區(qū)域。線位從該沉降區(qū)域的邊緣穿過(guò)，線位穿過(guò)區(qū)域的沉降速率為10～35 mm/a。局部路段不均勻沉降仍相對(duì)明顯，建議有條件時(shí)線位可適當(dāng)南移，即可避開次級(jí)沉降中心，使線路走行于南側(cè)地面沉降平緩地帶。萬(wàn)隆段線路很長(zhǎng)段落經(jīng)過(guò)了萬(wàn)隆盆地地面沉降中心區(qū)域，將受到地面沉降較為嚴(yán)重的影響。因此，在目前的線路方案條件下，工程建設(shè)及運(yùn)營(yíng)期間的地面沉降防治工作必將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，要切實(shí)制定并實(shí)施科學(xué)合理的地面沉降防控措施及工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，來(lái)解決地面沉降問(wèn)題。

(2)軌道選型

雅萬(wàn)高鐵原設(shè)計(jì)無(wú)砟軌道段落為：隧道段可采用CRTS Ⅲ型板式無(wú)砟軌道。將沉降區(qū)段與無(wú)砟軌道段落進(jìn)行比對(duì)，萬(wàn)隆地面沉降區(qū)內(nèi)線路均采用有砟軌道，而經(jīng)過(guò)雅加達(dá)地面沉降區(qū)的部分路段也采用有砟軌道，對(duì)地面沉降的適應(yīng)性明顯增強(qiáng)?？紤]到雅加達(dá)沉降區(qū)內(nèi)部分路段地面沉降也相對(duì)較明顯，且有加劇趨勢(shì)，建議將較為嚴(yán)重沉降路段的無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)調(diào)整為有砟軌道。同時(shí)，對(duì)于地面沉降區(qū)內(nèi)橋梁要采用可調(diào)高支座，無(wú)砟軌道段落需設(shè)置調(diào)高量較大的扣件系統(tǒng)。

(3)橋梁設(shè)計(jì)措施

對(duì)于地面沉降影響較為強(qiáng)烈的路段，在合理選址及采取禁止地下水開采措施的同時(shí)，需采用必要的結(jié)構(gòu)措施，以此來(lái)應(yīng)對(duì)不均勻沉降對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)可能造成的影響。穿越地面沉降區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)措施主要包括采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)、增加樁長(zhǎng)，采用可調(diào)高支座、加大活動(dòng)鉸變形范圍等。地面沉降區(qū)內(nèi)路基段立交、灌溉涵應(yīng)盡可能采用框架涵，盡量不采用圓涵，涵洞采用分節(jié)設(shè)計(jì)，預(yù)留沉降縫。沉降較嚴(yán)重地段在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加大斷面尺寸，主要是加大涵洞洞內(nèi)凈高，增加的高度可根據(jù)地面沉降預(yù)測(cè)的結(jié)果確定。

(4)路基設(shè)計(jì)措施

路基設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免將路、橋結(jié)合點(diǎn)布置在地面沉降漏斗中心及沉降速率變化較大的地段。在地面沉降區(qū)內(nèi)，當(dāng)采用有砟軌道時(shí)，為了便于在地基下沉引起的路基沉降后的搶修，根據(jù)沉陷預(yù)測(cè)結(jié)果，將路基面每側(cè)加寬1.0～1.5 m，當(dāng)路基下沉?xí)r可填筑道砟補(bǔ)充下沉量。在地面沉降區(qū)內(nèi)，地基加固設(shè)計(jì)深度還要考慮淺層地下水開采引起的地面沉降與工后沉降的疊加作用，有條件時(shí)，在設(shè)計(jì)檢算過(guò)程中要綜合考慮淺層地下水位變動(dòng)引起的沉降影響，可根據(jù)該段落內(nèi)淺層地下水開采深度及壓縮層所處位置適當(dāng)增加樁長(zhǎng)。路橋過(guò)渡段及鄰近橋梁墩臺(tái)樁基設(shè)計(jì)檢算，均要考慮淺層地下水位變動(dòng)引起的沉降影響，檢算條件及沉降控制標(biāo)準(zhǔn)盡量保持協(xié)調(diào)匹配。當(dāng)橋梁樁基與路基地基加固深度相差較大時(shí)，過(guò)渡段的地基加固深度可采取漸變的方式，過(guò)渡段適當(dāng)加長(zhǎng)，以減輕差異沉降對(duì)坡度的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

雅萬(wàn)高鐵經(jīng)過(guò)了雅加達(dá)平原沉降區(qū)和萬(wàn)隆盆地地面沉降區(qū)。雅加達(dá)段從沉降區(qū)南側(cè)邊緣經(jīng)過(guò)，避開了地面沉降中心，但線位附近地面沉降有加劇趨勢(shì)。萬(wàn)隆段近25 km路段穿過(guò)地面沉降區(qū)，10余km位于地面沉降中心區(qū)內(nèi)，地面沉降影響十分嚴(yán)重。

鑒于鐵路沿線地面沉降主要原因?yàn)槌块_采地下水引起，采取嚴(yán)格的禁采、限采及控采措施是防治地面沉降的根本途徑，在鐵路沿線一定范圍內(nèi)設(shè)立禁采區(qū)、限采區(qū)和控采區(qū)是十分必要的。同時(shí)，在鐵路建設(shè)期間采取適宜的工程措施，以確保鐵路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)的安全。首先，地面沉降嚴(yán)重區(qū)段宜采用有砟軌道，以增加軌道對(duì)持續(xù)沉降變形的適應(yīng)性和可修復(fù)性，而無(wú)砟軌道段落需設(shè)置調(diào)高量較大的扣件系統(tǒng)。其次，對(duì)于地面沉降區(qū)內(nèi)橋梁宜采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)橋梁，并設(shè)置可調(diào)高支座。地面沉降嚴(yán)重的有砟軌道段落路基要預(yù)留一定高程，同時(shí)加寬路基。加強(qiáng)路橋及路涵過(guò)渡段設(shè)計(jì)，采取合理的地基處理方式及處理深度，切實(shí)保證平順過(guò)渡。

為了準(zhǔn)確掌握鐵路沿線地面沉降發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，十分有必要建立鐵路沿線地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建立分層標(biāo)、基巖標(biāo)，分別監(jiān)測(cè)第四系沉降變形。同時(shí)，利用英薩(InSAR)技術(shù)對(duì)地面沉降區(qū)進(jìn)行大范圍的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地面沉降發(fā)育特征及發(fā)展趨勢(shì)，為鐵路工程提供準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)警，指導(dǎo)采取可靠的措施，確保鐵路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)的安全。