论昆明地铁运营监测的必要性

李霞，张蕴民，刘兵

（北京中天路通工程勘测有限公司，北京 100124）

1 引言

昆明地铁沿线工程地质条件复杂，使得地铁在运营期间可能存在一定的安全隐患。而地铁建成之后，沿线工程建设活动又可能导致其工程地质条件发生改变，如造成岩土体物理力学性质发生变化、地下水渗流与排泄路径改变、诱发不良地质作用等。此外，水文气象条件异常、区域性大规模水利工程等，也会引起地铁沿线工程地质条件发生改变。从长远来看，地铁沿线的工程地质条件由于各种环境因素的影响而处于动态变化中，这就使得地铁隧道和车站等结构的受力状态和变形情况可能超出设计允许值，进而埋下安全隐患，甚至造成安全事故。因此，为了保障地铁长期运营的安全性，周期性地对地铁结构及相关构筑物进行变形监测是非常必要的。

2 昆明地铁概况

目前，昆明市正在运营的地铁线路有南北向的1 号、2 号线（全长 69.5km，包括 1 号线支线），以及东西向的 3 号、6 号线（全长50km）。另外，还有6 条线路为在建状态。

3 近年地铁沿线工程建设情况

昆明地铁的修建，为促进沿线商业发展和城市繁荣起到了积极作用。本文以地铁3 号线、6 号线一期工程为例，对比其2017—2019 年的遥感影像，发现近3a 来这2 条地铁沿线环境变化明显，说明沿线工程建设发展迅速。如图1、图2 所示。

4 主要工程地质条件及其对地铁安全运营的影响

4.1 地形地貌

图1 昆明地铁3 号线虹桥—东部汽车站区间周边环境变化对比影像

图2 昆明地铁6 号线东部汽车站—大板桥区间周边环境变化对比影像

昆明盆地的地貌分为湖泊地貌、侵蚀地貌和岩溶地貌。湖泊地貌为盆地内的主要地貌，分为第三纪湖积地貌及第四纪冲湖积地貌。岩溶地貌主要分布在三十亩以及圆通山、五华山、大板桥以南上甸等地。宝象河水库周围以及梁王山、西山、大板桥—日昨云一带主要为侵蚀地貌，局部为溶蚀地貌【1】。

昆明地铁线路跨越不同地貌单元，岩土体类型及物理力学性质差异较大，应注意不同地貌单元交接处地铁隧道及构筑物的不均匀沉降问题。

4.2 活动断裂的影响

昆明市位于普渡河断裂与小江断裂之间，二者均为活动断裂，区内有记录可查的较高级别的地震多与该2 条断裂活动有关。因此，昆明地铁线路必然受断裂带活动的影响，应密切关注地震后地铁隧道及构筑物的变形情况，尤其是距离断裂带较近部位的变形情况。

4.3 地层岩性

昆明盆地岩土体成因类型复杂，厚度变化大。第四纪沉积层除黏性土、砂土及卵砾石外，红黏土、软土等特殊性土层也广泛分布，尤其是滇池周围的湖相沉积层中广泛分布有厚层的淤泥、淤泥质黏土、泥炭及泥炭质土等软土层。此外，昆明盆地下伏基岩的工程性质也较为复杂，砂岩、泥岩、页岩及浅变质板岩、碳酸盐岩、玄武岩等均有分布，且基岩面起伏较大，风化程度也差异较大【2】。

昆明地铁隧道穿越复杂地层，且车站桩基础持力层也多有差异。即使在地铁施工过程中克服了复杂地层导致的施工困难和安全问题，但长期运营过程中振动荷载的长期循环作用，以及沿线工程建设活动造成的各种扰动问题（尤其是大荷载、深基坑、多降水地的工程），均有可能改变岩土体的物理力学性质，使岩土体发生过量变形、不均匀沉降或强度破坏等，进而影响地铁的安全运营。

4.4 水文地质

昆明盆地地下水包括松散层孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水3 大类，其中，孔隙水对地铁施工与运营影响最大。孔隙水主要分布于冲洪积谷地、山前洪积台地以及湖盆地区，水位埋深变化较大，在湖盆区一般小于1m，在呈贡林塘—白云一带埋深达52m。

地铁沿线新建工程如有降水需求，随着地下水位的下降，降水漏斗影响范围内的土层有效应力将会增加，引起土层沉降变形。大规模工程建设还可能造成场地及其附近地下水径流方向与径流量发生变化，应关注该变化是否不利于岩土体的稳定性【3】。

4.5 砂土液化

昆明盆地土层按成因类型可分为湖相沉积、沼相沉积和河滩相沉积，这些沉积层中埋深较浅的砂土和粉土多呈稍密～中密状态，有发生液化的可能性。

地铁振动荷载长期循环作用、沿线其他动荷载以及地震等，均有可能引起砂土液化，进而造成地铁构筑物的位移或变形。

5 地铁长期运营监测的意义

5.1 保证地铁运营的安全性

为掌握地铁主体结构的变形情况，及时发现并消除安全隐患，保证地铁长期运营的安全性，就要对地铁主体结构进行长期变形监测【4】。

5.2 为未来运营维护方案提供参考依据

可将地铁运营监测数据与地铁施工过程的监测数据进行系统整理，追本溯源地对地铁结构的安全状态进行评价，总结地铁建成以来所产生问题的规律性，并对各类问题解决方案的可行性、有效性进行系统评估，形成一套适用于昆明地铁运营与维护的宝贵技术经验，供未来运营维护方案借鉴。

5.3 为临近、穿越地铁线路的工程活动提供参考依据

临近、穿越地铁线路的工程建设越来越多，一方面，这些施工活动给地铁结构的安全性造成极大隐患；另一方面，地铁车辆荷载可能对这些邻近和穿越工程造成不良影响。因此，当有邻近、穿越地铁线路的工程活动时，应对地铁线路重点部位进行监测，而地铁运营长期监测数据也可为此类工程提供参考依据【5】。

6 昆明地铁运营监测应注意的岩土工程问题

根据地铁沿线的工程地质条件，现对地铁运营监测应注意的岩土工程问题做如下总结：

1）软土层具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度、慢固结等特点，且具有流变性，发生变形破坏时可能引起车站基坑支护结构的变形。

2）基岩面起伏较大，岩性与风化程度不均匀，可能导致桩基不均匀沉降。

3）桩周填土、软土厚度不均匀，地面附加荷载分布不均匀，可能造成各桩负摩阻力差别较大，进而造成桩基的不均匀沉降。

4）红黏土遇水膨胀，强度降低，可能造成地铁基坑与围岩支护结构的变形甚至破坏。

5）地铁沿线如有工程建设活动，尤其是深基坑、大荷载的工程，一方面施工降水会引起土层的压缩变形；另一方面邻近工程的附加荷载也会引起地铁基坑周边土层及隧道上覆土层的沉降变形，导致地铁构筑物的位移或变形。

6）沿线工程建设可能会影响地铁周边的水力学联系，改变地下水的渗流方向、渗流量，甚至增大渗透力，造成地铁基坑周边及隧道围岩中发生渗透变形，引起支护结构的位移或变形。

7）沿线分布有饱和的砂土、粉土等地层，地震、车辆动荷载或其他工程动荷载，可能引起砂土液化，进而造成地铁构筑物的位移或变形。

8）地铁隧道穿越不同岩土层、不同地貌单元的部位，应关注围岩物理力学性质的差异可能导致的不均匀变形。

9）沿线有岩溶分布的位置，经地铁施工影响、地铁荷载长期作用，以及外部施工扰动后，其稳定状态也应做监测与评价。

10）活动断裂的影响不可忽视，距离活动断裂带较近的部位应做水平位移与沉降变形监测。

7 结语

昆明工程地质条件本就复杂，随着城市建设的发展，地铁沿线的工程建设活动不断增加，使得本就复杂的工程地质条件不断受到影响，甚至发生改变，进而影响到地铁的安全运营。因此，对昆明地铁进行长期运营监测是非常必要的。