南京河西地区地铁隧道运营期沉降监测与分析

岳荣花

（南京地铁运营有限责任公司，南京 210012）

南京河西地区地铁隧道运营期沉降监测与分析

岳荣花

（南京地铁运营有限责任公司，南京 210012）

结合南京河西地区地铁二号线和十号线地铁隧道沉降监测实例，讨论隧道结构沉降情况和规律，分析沉降原因，为运营期地铁隧道的维修管理提供资料积累和经验。

河西地区；地铁隧道；沉降监测

南京河西地区位于南京主城西部，东依外秦淮河，西临长江，北起三汊河口，南到秦淮新河，区内沟、塘等地表水系发育，地势宽广低平，属于长江与秦淮河漫滩，其漫滩软土由细颗粒土在静水或缓慢流水环境中沉积淤积、经生物化学作用形成的粘性土，这种粘性土极为软弱，且分布极不均匀。这种软土产生的不良工程地质作用直接影响建筑物的安全，尤其像地铁类的线性工程，因其跨越地质单元多，沿线的土质结构变化大，条件更为复杂[1,2]。许多城市的建设经验表明，软土地区的地铁在施工期和运营期都会产生较大的沉降。本文结合南京地铁二号线河西段（汉中门～油坊桥）和十号线原西延段（奥体中心～小行）地铁隧道沉降监测实例，分析河西软土地区地铁隧道沉降情况和规律，并对其沉降原因进行探讨。

1. 准网及监测点

南京地铁河西地区运营期隧道沉降监测周期为4次/年，主要监测项目包括车站主体沉降、区间隧道沉降、车站与隧道差异沉降。

1.1 基准网

基准网是隧道沉降监测的参考系，由水准基点和工作基点构成。因南京河西地区地质情况较为复杂，其地面水准点每年都发生沉降，故地铁只能以稳定的基岩点作为沉降监测控制的基准。但考虑到地铁隧道因其线路较长，基岩点一般都远离测区，导致外业观测量大，观测成果含有较大的测量误差，不利于变形分析。考虑到车站结构相对于隧道结构稳定很多，将车站内的工作基点与基岩点共同组成地铁沉降基准网。南京地铁运营期沉降基准网通常以基岩水准点作为起算点，在地下区间每座车站上下行线道床上分设2个工作基点，高架区间每座车站两侧桥墩分设2个工作基点，由若干附合水准路线和闭合水准路线构成，按《国家一、二等水准测量规范》一等水准技术要求施测。

1.2 监测点

沉降监测点按照以下原则布设在道床上：地下车站主体结构左右线不大于50米布设1测点；车站与隧道交接处两侧道床上每侧布设1测点监测差异沉降；盾构法隧道不大于20环布设1测点，矿山法隧道不大于10米布设1测点，明挖法隧道不大于30米布设1测点。施测中一般以每一区间为一监测单元，即从一个车站至另一车站，以车站工作基点构成附合路线，按《国家一、二等水准测量规范》二等水准技术要求施测。

2 沉降情况

2.1 二号线河西段

二号线河西段全长约12km，主要结构形式为盾构隧道，油坊桥敞开段为明挖矩形隧道。开通运营后包括车站主体结构的整条隧道均在不同程度的下沉，左右线沉降存在相同的变化规律。目前，已形成了7个沉降槽，总长度约2.7km；沉降槽沉降速率较大，截止到2014年6月，油坊桥敞开段沉降槽相对于运营首期（2010年12月）累计最大沉降最大值为23cm；非沉降槽区域沉降速率基本小于0.04mm/d，相对稳定。

2.2 十号线原西延段

十号线原西延线段全长约4.8km，主要结构形式为明挖矩形隧道。2005年6月开通运营前对3个已形成的沉降槽[3]进行了加固治理。目前西延线包括车站主体结构均存在不同程度的下沉，左右线沉降存在相同的变化规律。西延线隧道运营后又相继形成了4个沉降槽，总长度约2.3km；沉降槽沉降速率较大，截止到2014年6月，元通～中胜沉降槽相对于13期（2005年8月）累计最大沉降最大值为29cm；非沉降槽区域沉降速率相对沉降槽的沉降速率略小，且部分仍未稳定。

3 沉降原因分析

南京地铁二号线河西段和十号线原西延段沉降监测数据表明，河西地区隧道运营期产生了较大的沉降和沉降差。软土地区运营期隧道沉降的影响因素可分为地质因素、周边环境影响、运营荷载影响和隧道渗漏等病害影响。

3.1 地质因素

十号线原西延段隧道底板主要位于淤泥质粉质黏土层，局部地段位于粉土层。对比运营期隧道累计沉降量与地质剖面图，沉降槽都位于淤泥质粉质黏土层较厚处，经过加固处理后基底质量较好的沉降槽处后期沉降有所改善。此外，根据上海地铁经验表明，凡地质情况较差的区段，隧道的累计沉降量也较大[4]。可见，地质因素是运营期隧道产生沉降的基本因素。

3.2 周边环境影响

南京河西地区软土天然含水量大、高压缩性、低承载力，具有高灵敏度和低透水性、流变性大、触变性大的工程特征，因此周边施工工艺、排水方式、外部环境变动如附近堆载、打桩和抽降水等外部环境因素影响较大。已有的资料研究表明，凡是地表沉降量大的地方，地铁结构的沉降量也较大，而大规模城市建筑施工所进行的降水等是导致地表下沉[4]。地铁的开通带动了商业和物业的全面开发，整个河西在大面积施工和降水，造成河西地面在整体下沉。尤其在地铁保护区内，建筑物施工对运营地铁的影响尤为明显，如二号线元通～奥体东华新华泰项目和雨润大街～元通金融城项目，经专家会论证其基坑施工降水是造成地铁隧道沉降的主要原因。

3.3 运营荷载影响

虽有研究表明，地铁运营期间，虽然列车荷载引起的结构位移量很小，由它引起的隧道结构内力增量与水土压力引起的内力相比也较小，但在列车振动荷载长期循环的作用下，基底下的饱和砂土及饱和粘性土层却有液化和振陷的可能，其带来的后果对隧道的纵向不均匀变形会产生较大的影响。但通过对南京地铁轨后沉降监测数据和运营期沉降监测数据对比分析，列车运营前后相对监测点的沉降变化趋势并没有显著的改变。 本文认为列车振动等运营荷载对隧道长期沉降影响不大。

3.4 隧道渗漏等病害影响

隧道渗漏和防堵措施将是地铁日常维护的一项重要内容。管片和遇水膨胀止水带的质量、施工质量、周边施工环境的影响都会引起隧道渗漏等病害。对于地质情况较为不良的隧道来说，渗漏通常伴随着大量粉细砂的流出，长期影响必然会造成隧道的沉降。

4结论及建议

通过对南京河西地区地铁二号线和十号线地铁隧道沉降监测实例及沉降原因分析，我们可以看出河西软土地区地铁沉降达到变形许可值0.06mm/d[2]至少需要5-10年甚至更长的时间。淤泥质软土的地质因素和周边施工环境影响是河西地区地铁运营期沉降的主要原因，隧道渗漏等病害长期也将造成隧道沉降。另根据二号线和十号线隧道沉降对比可以看出，综合对比工程地质及水文条件、施工条件、隧道埋深等选择最合适的施工方法也至关重要，盾构法对于南京河西软土地区隧道更为适宜。

[1]侯晓亮，赵晓豹，李晓昭，李家奇；南京河西地区软土地层特征及工程特性研究；地质论评；2011年7月第57卷第4期；

[2]南京地区建筑地基基础设计规范；DGJ32/J 12-2005；

[3]刘蜀宁，唐祖萍；南京地铁西延线结构沉降的治理；南京市政；2006年第4期；

[4]王如路，刘建航；上海地铁长期运营中纵向变形的监测与研究；地下工程与隧道；2001年04期。

TU74

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1007-6344（2015）10-0337-01