汶川地震对成绵乐客运专线地表沉降的影响

曹周峰 张 恒

(1.四川思明工程勘察设计有限公司,四川成都 610031；2.四川建筑职业技术学院交通与市政工程系,四川德阳 618000)

1 概述

成都至绵阳、乐山城际客运专线位于人口密集,政治、经济、文化、城市等发展水平较高的成都平原,是天府之国的核心地带。线路起于西南地区中心城市——成都,向北经重型机械基地德阳,止于中国西部电子科学城绵阳；向南经眉山至我国著名旅游城市峨眉山市和乐山市。本线与宝成、成昆铁路,成绵、成乐高速公路,以及国道G108、省道S103,共同构筑起川西城市密集带交通走廊。

本线线路地势总体特征为北高南低、西高东低,可分为冲积平原区、浅丘台地区、低山丘陵区。全线由北向南,绵阳至黄许属丘陵区,黄许至双流为岷江冲洪积成都平原区；双流至青龙场多为浅丘地貌；青龙场至眉山为堆积扇状平原区；眉山至峨眉属浅丘地貌,地势开阔。全线地面高程400～550 m。

成绵乐高速铁路水准控制网在汶川地震前已经完成(即初测)。但是考虑到“5.12”汶川8.0级特大地震的影响,铁道部发展计划司于2008年6月2日出台了《关于汶川地震灾害评估和编制灾后重建规划的通知》,中铁二院测绘分院承担了成绵乐客运专线精密工程控制网震后检测工作。

2 震后检测情况

2.1 任务范围

本线路东至江油,经过绵阳、德阳、广汉到达成都,向西延伸到新津,过眉山、夹江县、峨眉到达乐山。线路里程为DK0+000～DK321+400,线路全长约321 km。本次水准控制网一共新埋设水准点165个,共联测3个国家Ⅰ等水准点(分别为：Ⅰ绵成9-1、Ⅰ绵成18、Ⅰ绵成34)；4个国家Ⅱ等水准点(分别为：Ⅱ云绵13、Ⅱ崇眉13、Ⅱ眉夹3、Ⅱ夹乐6)；2个成都市地铁二等水准点,形成6条附合水准路线。水准路线长度共528 km(如图1所示)。

2.2 水准网布测

初测时,新都至乐山段(BM225～BM384)采用三等水准测量施测,而江油至新都段(BM163～BM224)采用二等水准测量施测。为了提高和统一全线水准测量等级,震后检测时全线统一按二等水准进行施测,如图1所示,其水准路线成果也应满足《国家一、二等水准测量规范》对二等水准测量各项限差的要求。

图1 成绵乐客运专线震后水准联测示意

水准控制网采取附和水准的布网形式。分别以3个国家Ⅰ等水准点和4个国家Ⅱ等水准点共7个水准点为已知点,分为7条附合水准网分别进行检验和平差。各相邻水准点之间的高差测量采取往返观测的方法,通过往返高差较差来评判各水准段的高差测量精度。

2.3 假设条件

(1)成绵乐线路区域不存在整体沉降：从震后测量结果可知,往返测较差都在限差内,说明线路区域不存在整体沉降,否则测量成果是难以控制在限差之内的,因此这种假设具有合理性。

(2)国家点基本稳定：国家基本点的造标要求高,点位稳定性强,而且震后国家点基本没有产生沉降等损坏的外观迹象。

3 震前与震后成果比较分析

3.1 二等水准点成果比较

由于观测数据多,而且此成果涉及到国家基础测绘资料,因此本文不罗列具体的测量成果对比表,只说明其统计结果。

成绵乐客运专线二等水准点震前、震后高程成果分析结果：其高程变化最小点为 BM337(dH=-0.1 mm),最大点为 BM165(dH=-39.9 mm)；经计算,变形平均值为-2.4 mm；标准差为 ±10.5 mm。震前、震后高程值变化的统计图如图2所示。

图2 成绵乐客运专线二等水准点震前、震后高程值变化统计

3.2 检测结论

震后水准测量成果从数量上证实了汶川地震对成绵乐客运专线地表沉降的影响,由观测成果数据可知,“5.12”汶川大地震对成绵乐客运专线精密工程控制网有较大影响,精密工程控制网中控制点点位变化较大,特别是江油至绵阳段。其中江油段抬升最大达到39.9 mm,绵阳段最大下沉为17 mm。地震对江油到绵阳段产生了高达57 mm的升降影响。从绵阳到成都市区段,基本表现为下沉,平均下沉约5 mm；从成都市到彭山段,基本表现为抬升,平均抬升为8 mm；从彭山到乐山市夹江县三洞镇段落,基本表现为下沉,平均下沉约4 mm；从乐山市夹江县三洞镇到峨嵋火车站段表现为明显抬升,平均抬升达到18 mm；从峨嵋火车站到乐山市通江镇高坝村(成绵乐高铁终点)段表现为抬升,平均抬升为4 mm。

通过成果比较,汶川大地震对成绵乐线路区域地面影响最大达到39.9 mm,这样的变化超过高速铁路水准控制网的精度要求。因此震前的测量成果不能使用,施工时以震后测量成果为准。由于余震的不断影响,建议施工单位在施工前对各水准点进行检测,保证工程的顺利开展。

虽然成绵乐铁路沿线的高程变化对高铁的施工有很大的影响。但是对高程影响要求在四等水准(包含四等)以下的,这种变化可以忽略不计。例如,一级以下公路、农田水利工程、土地整理等工程。

在汶川地震中,汶川、北川、青川一带受到地震的影响很大,局部地面沉降明显可以达到几十厘米,甚至几米。然而经济比较发达的成绵乐线路区域受到地震影响比较小。因此,从空间来看,汶川地震的地震波是以“汶川—北川—青川”为近似长半轴的椭圆形状向外扩散的。

[1]铁建设[2006]189号 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[S]

[2]GB/T 12897—2006 国家一、二等水准测量规范[S]