長三角地區地面沉降對軌道交通的影響及預測

摘 要：地面沉降給軌道交通帶來諸多的安全隱患。為分析長三角地區地面沉降對軌道交通的影響，建立相應的預測方法和應急措施，文章從地面沉降的特征出發，分析了其對軌道交通帶來的嚴重影前言

據統計，我國長三角地區許多城市因為各方面原因，出現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合產生的一種具有不可逆轉的、破壞性大的地質災害。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，在生產生活過程中極易忽略其存在，從而導致地面沉降現象的發生。因此加強地面沉降監測與預警，對研究城市軌道交通建設和運營的影響和危害，并制定相應的應急措施具有重要的意義。

1 工區概況

長三角地區包括上海市、江蘇省和浙江省，區域面積21.07萬平方公里。本區域內河湖眾多，水網密布，地區主要為亞熱帶季風氣候。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26.24萬公里，其中高速公路總里程達7821公里。

長三角地區基底為揚子準地臺的一部分，在第四紀新構造運動中，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、孔隙水發育。

2 沉降特征分析及其對軌道交通的影響

2.1 沉降情況分析

（1）二十世紀八十年代以前，是地面沉降的初期，這一時期由于地下水的開采，導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，隨著社會經濟的發展，大量人員涌入長江三角地區，工廠企業的生產以及人們的生活對水的需求量不斷增大，地下水的開采量達到了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40mm/a。（3）隨著政府對地下水的開采實施監管后，地下水不合理開采現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，地面沉降進入了一個穩定的時期，地面沉降速率降到了4mm/a，平均為3.2mm/a。長江三角地區沉降量統計情況見表1。

表1 長三角地區地面沉降量統計情況表

2.2 地面沉降對軌道交通的影響

（1）非常長的交通工程施工工期期間，地面沉降累計量會變大，這對軌道交通建設和運營過程中的結構施工、設備安裝造成嚴重的危害。（2）長時間的地面沉降累計量會使得高程發生很大的變化，造成高程閉合差超限，隧道、地面線路結構的高程貫通誤差超限。（3）長期地面沉降會造成工程結構出現較嚴重的漏水、裂縫現象，從而引起其它嚴重的地質災害。

3 地面沉降觀測

3.1 基準選擇

本區基準選擇首先選擇以重心為基準，進行自由網平差，然后以基準點作為高程的起算點，采用線路高差的方法進行平差，并將獲得的二等地面水準測量結果與一等水準點成果進行對比分析，將誤差差值控制在10mm以內。

3.2 數據處理

數據的處理研究內容包括點、線、面研究。其中點狀數據是通過對區域內的一、二等水準點進行對比，形成總沉降量、沉降速率等內容，然后在水準路線上進行連續的水準點數據處理，得到區域的沉降量、沉降速率等數據，最后在一定的比例尺上將觀測得到的數據進行比較、分析和統計，得出一個地區的地面沉降情況結果。

3.3 地面沉降數據分析

如今由于人們生產生活的影響，人為作用導致的地面沉降現象越來越明顯。統計長三角地區歷年來的地面沉降數據，一般靠近山區的沉降量比較小，而城市地區的沉降量相對比較大，這與人為活動的密集程度分不開。城市中心地區地面沉降累計量大，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，導致了地面沉降累計量和沉降速率增大。

4 地面沉降的預警及預防措施

4.1 地面沉降監測預警

（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期加強地面沉降監測預警工作顯得非常重要。在施工期期間，在重點的監測點按照設計要求進行監測點的布設，當發現地面沉降量達到限值時，根據地面沉降情況采取相應的補救措施。（2）在軌道交通在運營期，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行后，要定期進行地面沉降的水準監測，并根據軌道交通安全運行的要求，做好不均勻沉降的應對預案。

4.2 地面沉降的應急預案

（1）在結構施工期，為減小地面差異沉降引起的安全問題，應提高高程貫通各環節的精度，并預留較大的地面沉降處理余量。同時應加快施工過程，減小因施工周期引起的地面沉降。當地面沉降量大于限值時，可以將施工工期分階段進行調整，以消除過大的地面沉降量產生的安全隱患。在實際工作中，還應根據監測到的差異沉降累計值，采用合適的方法，消除沉降帶來的影響。（2）在運營期，應加強運營線路的軌道交通沉降監測，特別是沉降漏斗區域，著重監測地面沉降對隧道、橋梁和深基礎等結構造成的影響。

5 結束語

（1）文章從長三角地區的地區地質概況出發，分析了地面沉降的特征，并對地面沉降給軌道交通帶來的影響進行了詳細的闡述；（2）為觀測地面沉降的累計量的沉降速率，文章從基準選擇、監測數據處理和分析方面進行論述，并對地面沉降的原因進行了系統的分析；（3）針對地面沉降帶來的巨大安全隱患，針對軌道交通的建設期和運營期分別提出了地面沉降的監測方法和應急預案，對軌道交通的建設和運營具有非常重要的意義。

參考文獻

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關鍵詞：地面沉降；軌道交通；監測