南京河西地區(qū)地鐵隧道運(yùn)營(yíng)期沉降監(jiān)測(cè)與分析

岳榮花

（南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司，南京 210012）

南京河西地區(qū)地鐵隧道運(yùn)營(yíng)期沉降監(jiān)測(cè)與分析

岳榮花

（南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司，南京 210012）

結(jié)合南京河西地區(qū)地鐵二號(hào)線和十號(hào)線地鐵隧道沉降監(jiān)測(cè)實(shí)例，討論隧道結(jié)構(gòu)沉降情況和規(guī)律，分析沉降原因，為運(yùn)營(yíng)期地鐵隧道的維修管理提供資料積累和經(jīng)驗(yàn)。

河西地區(qū)；地鐵隧道；沉降監(jiān)測(cè)

南京河西地區(qū)位于南京主城西部，東依外秦淮河，西臨長(zhǎng)江，北起三汊河口，南到秦淮新河，區(qū)內(nèi)溝、塘等地表水系發(fā)育，地勢(shì)寬廣低平，屬于長(zhǎng)江與秦淮河漫灘，其漫灘軟土由細(xì)顆粒土在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積淤積、經(jīng)生物化學(xué)作用形成的粘性土，這種粘性土極為軟弱，且分布極不均勻。這種軟土產(chǎn)生的不良工程地質(zhì)作用直接影響建筑物的安全，尤其像地鐵類的線性工程，因其跨越地質(zhì)單元多，沿線的土質(zhì)結(jié)構(gòu)變化大，條件更為復(fù)雜[1,2]。許多城市的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，軟土地區(qū)的地鐵在施工期和運(yùn)營(yíng)期都會(huì)產(chǎn)生較大的沉降。本文結(jié)合南京地鐵二號(hào)線河西段（漢中門(mén)～油坊橋）和十號(hào)線原西延段（奧體中心～小行）地鐵隧道沉降監(jiān)測(cè)實(shí)例，分析河西軟土地區(qū)地鐵隧道沉降情況和規(guī)律，并對(duì)其沉降原因進(jìn)行探討。

1. 準(zhǔn)網(wǎng)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)

南京地鐵河西地區(qū)運(yùn)營(yíng)期隧道沉降監(jiān)測(cè)周期為4次/年，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括車站主體沉降、區(qū)間隧道沉降、車站與隧道差異沉降。

1.1 基準(zhǔn)網(wǎng)

基準(zhǔn)網(wǎng)是隧道沉降監(jiān)測(cè)的參考系，由水準(zhǔn)基點(diǎn)和工作基點(diǎn)構(gòu)成。因南京河西地區(qū)地質(zhì)情況較為復(fù)雜，其地面水準(zhǔn)點(diǎn)每年都發(fā)生沉降，故地鐵只能以穩(wěn)定的基巖點(diǎn)作為沉降監(jiān)測(cè)控制的基準(zhǔn)。但考慮到地鐵隧道因其線路較長(zhǎng)，基巖點(diǎn)一般都遠(yuǎn)離測(cè)區(qū)，導(dǎo)致外業(yè)觀測(cè)量大，觀測(cè)成果含有較大的測(cè)量誤差，不利于變形分析。考慮到車站結(jié)構(gòu)相對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定很多，將車站內(nèi)的工作基點(diǎn)與基巖點(diǎn)共同組成地鐵沉降基準(zhǔn)網(wǎng)。南京地鐵運(yùn)營(yíng)期沉降基準(zhǔn)網(wǎng)通常以基巖水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)，在地下區(qū)間每座車站上下行線道床上分設(shè)2個(gè)工作基點(diǎn)，高架區(qū)間每座車站兩側(cè)橋墩分設(shè)2個(gè)工作基點(diǎn)，由若干附合水準(zhǔn)路線和閉合水準(zhǔn)路線構(gòu)成，按《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》一等水準(zhǔn)技術(shù)要求施測(cè)。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)按照以下原則布設(shè)在道床上：地下車站主體結(jié)構(gòu)左右線不大于50米布設(shè)1測(cè)點(diǎn)；車站與隧道交接處兩側(cè)道床上每側(cè)布設(shè)1測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)差異沉降；盾構(gòu)法隧道不大于20環(huán)布設(shè)1測(cè)點(diǎn)，礦山法隧道不大于10米布設(shè)1測(cè)點(diǎn)，明挖法隧道不大于30米布設(shè)1測(cè)點(diǎn)。施測(cè)中一般以每一區(qū)間為一監(jiān)測(cè)單元，即從一個(gè)車站至另一車站，以車站工作基點(diǎn)構(gòu)成附合路線，按《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》二等水準(zhǔn)技術(shù)要求施測(cè)。

2 沉降情況

2.1 二號(hào)線河西段

二號(hào)線河西段全長(zhǎng)約12km，主要結(jié)構(gòu)形式為盾構(gòu)隧道，油坊橋敞開(kāi)段為明挖矩形隧道。開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后包括車站主體結(jié)構(gòu)的整條隧道均在不同程度的下沉，左右線沉降存在相同的變化規(guī)律。目前，已形成了7個(gè)沉降槽，總長(zhǎng)度約2.7km；沉降槽沉降速率較大，截止到2014年6月，油坊橋敞開(kāi)段沉降槽相對(duì)于運(yùn)營(yíng)首期（2010年12月）累計(jì)最大沉降最大值為23cm；非沉降槽區(qū)域沉降速率基本小于0.04mm/d，相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 十號(hào)線原西延段

十號(hào)線原西延線段全長(zhǎng)約4.8km，主要結(jié)構(gòu)形式為明挖矩形隧道。2005年6月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)前對(duì)3個(gè)已形成的沉降槽[3]進(jìn)行了加固治理。目前西延線包括車站主體結(jié)構(gòu)均存在不同程度的下沉，左右線沉降存在相同的變化規(guī)律。西延線隧道運(yùn)營(yíng)后又相繼形成了4個(gè)沉降槽，總長(zhǎng)度約2.3km；沉降槽沉降速率較大，截止到2014年6月，元通～中勝沉降槽相對(duì)于13期（2005年8月）累計(jì)最大沉降最大值為29cm；非沉降槽區(qū)域沉降速率相對(duì)沉降槽的沉降速率略小，且部分仍未穩(wěn)定。

3 沉降原因分析

南京地鐵二號(hào)線河西段和十號(hào)線原西延段沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，河西地區(qū)隧道運(yùn)營(yíng)期產(chǎn)生了較大的沉降和沉降差。軟土地區(qū)運(yùn)營(yíng)期隧道沉降的影響因素可分為地質(zhì)因素、周邊環(huán)境影響、運(yùn)營(yíng)荷載影響和隧道滲漏等病害影響。

3.1 地質(zhì)因素

十號(hào)線原西延段隧道底板主要位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，局部地段位于粉土層。對(duì)比運(yùn)營(yíng)期隧道累計(jì)沉降量與地質(zhì)剖面圖，沉降槽都位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層較厚處，經(jīng)過(guò)加固處理后基底質(zhì)量較好的沉降槽處后期沉降有所改善。此外，根據(jù)上海地鐵經(jīng)驗(yàn)表明，凡地質(zhì)情況較差的區(qū)段，隧道的累計(jì)沉降量也較大[4]。可見(jiàn)，地質(zhì)因素是運(yùn)營(yíng)期隧道產(chǎn)生沉降的基本因素。

3.2 周邊環(huán)境影響

南京河西地區(qū)軟土天然含水量大、高壓縮性、低承載力，具有高靈敏度和低透水性、流變性大、觸變性大的工程特征，因此周邊施工工藝、排水方式、外部環(huán)境變動(dòng)如附近堆載、打樁和抽降水等外部環(huán)境因素影響較大。已有的資料研究表明，凡是地表沉降量大的地方，地鐵結(jié)構(gòu)的沉降量也較大，而大規(guī)模城市建筑施工所進(jìn)行的降水等是導(dǎo)致地表下沉[4]。地鐵的開(kāi)通帶動(dòng)了商業(yè)和物業(yè)的全面開(kāi)發(fā)，整個(gè)河西在大面積施工和降水，造成河西地面在整體下沉。尤其在地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)，建筑物施工對(duì)運(yùn)營(yíng)地鐵的影響尤為明顯，如二號(hào)線元通～奧體東華新華泰項(xiàng)目和雨潤(rùn)大街～元通金融城項(xiàng)目，經(jīng)專家會(huì)論證其基坑施工降水是造成地鐵隧道沉降的主要原因。

3.3 運(yùn)營(yíng)荷載影響

雖有研究表明，地鐵運(yùn)營(yíng)期間，雖然列車荷載引起的結(jié)構(gòu)位移量很小，由它引起的隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力增量與水土壓力引起的內(nèi)力相比也較小，但在列車振動(dòng)荷載長(zhǎng)期循環(huán)的作用下，基底下的飽和砂土及飽和粘性土層卻有液化和振陷的可能，其帶來(lái)的后果對(duì)隧道的縱向不均勻變形會(huì)產(chǎn)生較大的影響。但通過(guò)對(duì)南京地鐵軌后沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和運(yùn)營(yíng)期沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，列車運(yùn)營(yíng)前后相對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降變化趨勢(shì)并沒(méi)有顯著的改變。 本文認(rèn)為列車振動(dòng)等運(yùn)營(yíng)荷載對(duì)隧道長(zhǎng)期沉降影響不大。

3.4 隧道滲漏等病害影響

隧道滲漏和防堵措施將是地鐵日常維護(hù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。管片和遇水膨脹止水帶的質(zhì)量、施工質(zhì)量、周邊施工環(huán)境的影響都會(huì)引起隧道滲漏等病害。對(duì)于地質(zhì)情況較為不良的隧道來(lái)說(shuō)，滲漏通常伴隨著大量粉細(xì)砂的流出，長(zhǎng)期影響必然會(huì)造成隧道的沉降。

4結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)南京河西地區(qū)地鐵二號(hào)線和十號(hào)線地鐵隧道沉降監(jiān)測(cè)實(shí)例及沉降原因分析，我們可以看出河西軟土地區(qū)地鐵沉降達(dá)到變形許可值0.06mm/d[2]至少需要5-10年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。淤泥質(zhì)軟土的地質(zhì)因素和周邊施工環(huán)境影響是河西地區(qū)地鐵運(yùn)營(yíng)期沉降的主要原因，隧道滲漏等病害長(zhǎng)期也將造成隧道沉降。另根據(jù)二號(hào)線和十號(hào)線隧道沉降對(duì)比可以看出，綜合對(duì)比工程地質(zhì)及水文條件、施工條件、隧道埋深等選擇最合適的施工方法也至關(guān)重要，盾構(gòu)法對(duì)于南京河西軟土地區(qū)隧道更為適宜。

[1]侯曉亮，趙曉豹，李曉昭，李家奇；南京河西地區(qū)軟土地層特征及工程特性研究；地質(zhì)論評(píng)；2011年7月第57卷第4期；

[2]南京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范；DGJ32/J 12-2005；

[3]劉蜀寧，唐祖萍；南京地鐵西延線結(jié)構(gòu)沉降的治理；南京市政；2006年第4期；

[4]王如路，劉建航；上海地鐵長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中縱向變形的監(jiān)測(cè)與研究；地下工程與隧道；2001年04期。

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1007-6344（2015）10-0337-01