长三角地区地面沉降对轨道交通的影响及预测

摘 要：地面沉降给轨道交通带来诸多的安全隐患。为分析长三角地区地面沉降对轨道交通的影响，建立相应的预测方法和应急措施，文章从地面沉降的特征出发，分析了其对轨道交通带来的严重影前言

据统计，我国长三角地区许多城市因为各方面原因，出现了不同程度的地面沉降。地面沉降是人为因素与自然因素相结合产生的一种具有不可逆转的、破坏性大的地质灾害。地面沉降给城市轨道交通带来巨大的安全隐患，由于地面沉降长期的潜伏性特点，在生产生活过程中极易忽略其存在，从而导致地面沉降现象的发生。因此加强地面沉降监测与预警，对研究城市轨道交通建设和运营的影响和危害，并制定相应的应急措施具有重要的意义。

1 工区概况

长三角地区包括上海市、江苏省和浙江省，区域面积21.07万平方公里。本区域内河湖众多，水网密布，地区主要为亚热带季风气候。主要铁路包括京沪铁路、沪宁高铁、沪杭高铁等，公路包括沪昆高速公路、沿海高速公路、宁杭高速公路等。公路铁路总里程达26.24万公里，其中高速公路总里程达7821公里。

长三角地区基底为扬子准地台的一部分，在第四纪新构造运动中，地壳和海平面在科氏力的作用下频繁升降，河水所含的泥沙不断淤积，形成的低平的大致成三角形的陆地。该区第四系厚度平均在80米左右，以河流相、河湖相、滨海相和海相沉积为主，主要为更新世和全新世地层。岩性以松散的砂砾岩和粘土为主，裂隙水、孔隙水发育。

2 沉降特征分析及其对轨道交通的影响

2.1 沉降情况分析

（1）二十世纪八十年代以前，是地面沉降的初期，這一时期由于地下水的开采，导致地下水位逐渐降低，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，随着社会经济的发展，大量人员涌入长江三角地区，工厂企业的生产以及人们的生活对水的需求量不断增大，地下水的开采量达到了1000×104m3/a，地下水位下降速率加大，地面沉降速率显著增高，平均为13mm/a，最大达40mm/a。（3）随着政府对地下水的开采实施监管后，地下水不合理开采现象得到了有效的控制，地下水位得到回升，地面沉降速率不断减缓，地面沉降进入了一个稳定的时期，地面沉降速率降到了4mm/a，平均为3.2mm/a。长江三角地区沉降量统计情况见表1。

表1 长三角地区地面沉降量统计情况表

2.2 地面沉降对轨道交通的影响

（1）非常长的交通工程施工工期期间，地面沉降累计量会变大，这对轨道交通建设和运营过程中的结构施工、设备安装造成严重的危害。（2）长时间的地面沉降累计量会使得高程发生很大的变化，造成高程闭合差超限，隧道、地面线路结构的高程贯通误差超限。（3）长期地面沉降会造成工程结构出现较严重的漏水、裂缝现象，从而引起其它严重的地质灾害。

3 地面沉降观测

3.1 基准选择

本区基准选择首先选择以重心为基准，进行自由网平差，然后以基准点作为高程的起算点，采用线路高差的方法进行平差，并将获得的二等地面水准测量结果与一等水准点成果进行对比分析，将误差差值控制在10mm以内。

3.2 数据处理

数据的处理研究内容包括点、线、面研究。其中点状数据是通过对区域内的一、二等水准点进行对比，形成总沉降量、沉降速率等内容，然后在水准路线上进行连续的水准点数据处理，得到区域的沉降量、沉降速率等数据，最后在一定的比例尺上将观测得到的数据进行比较、分析和统计，得出一个地区的地面沉降情况结果。

3.3 地面沉降数据分析

如今由于人们生产生活的影响，人为作用导致的地面沉降现象越来越明显。统计长三角地区历年来的地面沉降数据，一般靠近山区的沉降量比较小，而城市地区的沉降量相对比较大，这与人为活动的密集程度分不开。城市中心地区地面沉降累计量大，沉降速率快，主要原因是由于地下分布着大量以砂砾土层和粘土层为主的软土层，地下水位的下降，导致了地面沉降累计量和沉降速率增大。

4 地面沉降的预警及预防措施

4.1 地面沉降监测预警

（1）在轨道交通施工期地面沉降量占到了轨道交通总沉降量的七成以上，因此在轨道交通建设期加强地面沉降监测预警工作显得非常重要。在施工期期间，在重点的监测点按照设计要求进行监测点的布设，当发现地面沉降量达到限值时，根据地面沉降情况采取相应的补救措施。（2）在轨道交通在运营期，影响较大的地面沉降是不均匀沉降。因此在轨道交通开始运行后，要定期进行地面沉降的水准监测，并根据轨道交通安全运行的要求，做好不均匀沉降的应对预案。

4.2 地面沉降的应急预案

（1）在结构施工期，为减小地面差异沉降引起的安全问题，应提高高程贯通各环节的精度，并预留较大的地面沉降处理余量。同时应加快施工过程，减小因施工周期引起的地面沉降。当地面沉降量大于限值时，可以将施工工期分阶段进行调整，以消除过大的地面沉降量产生的安全隐患。在实际工作中，还应根据监测到的差异沉降累计值，采用合适的方法，消除沉降带来的影响。（2）在运营期，应加强运营线路的轨道交通沉降监测，特别是沉降漏斗区域，着重监测地面沉降对隧道、桥梁和深基础等结构造成的影响。

5 结束语

（1）文章从长三角地区的地区地质概况出发，分析了地面沉降的特征，并对地面沉降给轨道交通带来的影响进行了详细的阐述；（2）为观测地面沉降的累计量的沉降速率，文章从基准选择、监测数据处理和分析方面进行论述，并对地面沉降的原因进行了系统的分析；（3）针对地面沉降带来的巨大安全隐患，针对轨道交通的建设期和运营期分别提出了地面沉降的监测方法和应急预案，对轨道交通的建设和运营具有非常重要的意义。

参考文献

[1]朱微，刘福春.常州市地表沉降观赏与成果分析[J].测绘工程，2007，16（6）：54-58.

[2]秦长利.地面沉降对轨道交通的影响和应对措施[J].都市快轨交通，2010，23（5）：72-74.

[3]叶俊能，郑铣鑫，侯艳声.宁波轨道交通规划区域地面沉降特征分析与监测[J].水文地质工程地质，2010，37（3）：107-112.响。同时为监测地面沉降，文章从基准的选择、数据处理以及沉降分析进行了阐述，分析了地面沉降产生的原因，提出了地面沉降的监测方法和应急预案，这对轨道交通的建设和运营具有重要的指导作用。

关键词：地面沉降；轨道交通；监测