岳榮花

（南京地鐵運營有限責任公司，南京 210012）

南京河西地區(qū)地鐵隧道運營期沉降監(jiān)測與分析

岳榮花

（南京地鐵運營有限責任公司，南京 210012）

結(jié)合南京河西地區(qū)地鐵二號線和十號線地鐵隧道沉降監(jiān)測實例，討論隧道結(jié)構(gòu)沉降情況和規(guī)律，分析沉降原因，為運營期地鐵隧道的維修管理提供資料積累和經(jīng)驗。

河西地區(qū)；地鐵隧道；沉降監(jiān)測

南京河西地區(qū)位于南京主城西部，東依外秦淮河，西臨長江，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，地勢寬廣低平，屬于長江與秦淮河漫灘，其漫灘軟土由細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，條件更為復雜[1,2]。許多城市的建設經(jīng)驗表明，軟土地區(qū)的地鐵在施工期和運營期都會產(chǎn)生較大的沉降。本文結(jié)合南京地鐵二號線河西段（漢中門～油坊橋）和十號線原西延段（奧體中心～小行）地鐵隧道沉降監(jiān)測實例，分析河西軟土地區(qū)地鐵隧道沉降情況和規(guī)律，并對其沉降原因進行探討。

1. 準網(wǎng)及監(jiān)測點

南京地鐵河西地區(qū)運營期隧道沉降監(jiān)測周期為4次/年，主要監(jiān)測項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 基準網(wǎng)

基準網(wǎng)是隧道沉降監(jiān)測的參考系，由水準基點和工作基點構(gòu)成。因南京河西地區(qū)地質(zhì)情況較為復雜，其地面水準點每年都發(fā)生沉降，故地鐵只能以穩(wěn)定的基巖點作為沉降監(jiān)測控制的基準。但考慮到地鐵隧道因其線路較長，基巖點一般都遠離測區(qū)，導致外業(yè)觀測量大，觀測成果含有較大的測量誤差，不利于變形分析?？紤]到車站結(jié)構(gòu)相對于隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定很多，將車站內(nèi)的工作基點與基巖點共同組成地鐵沉降基準網(wǎng)。南京地鐵運營期沉降基準網(wǎng)通常以基巖水準點作為起算點，在地下區(qū)間每座車站上下行線道床上分設2個工作基點，高架區(qū)間每座車站兩側(cè)橋墩分設2個工作基點，由若干附合水準路線和閉合水準路線構(gòu)成，按《國家一、二等水準測量規(guī)范》一等水準技術(shù)要求施測。

1.2 監(jiān)測點

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

2 沉降情況

2.1 二號線河西段

二號線河西段全長約12km，主要結(jié)構(gòu)形式為盾構(gòu)隧道，油坊橋敞開段為明挖矩形隧道。開通運營后包括車站主體結(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個沉降槽，總長度約2.7km；沉降槽沉降速率較大，截止到2014年6月，油坊橋敞開段沉降槽相對于運營首期（2010年12月）累計最大沉降最大值為23cm；非沉降槽區(qū)域沉降速率基本小于0.04mm/d，相對穩(wěn)定。

2.2 十號線原西延段

十號線原西延線段全長約4.8km，主要結(jié)構(gòu)形式為明挖矩形隧道。2005年6月開通運營前對3個已形成的沉降槽[3]進行了加固治理。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。西延線隧道運營后又相繼形成了4個沉降槽，總長度約2.3km；沉降槽沉降速率較大，截止到2014年6月，元通～中勝沉降槽相對于13期（2005年8月）累計最大沉降最大值為29cm；非沉降槽區(qū)域沉降速率相對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

南京地鐵二號線河西段和十號線原西延段沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，河西地區(qū)隧道運營期產(chǎn)生了較大的沉降和沉降差。軟土地區(qū)運營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、運營荷載影響和隧道滲漏等病害影響。

3.1 地質(zhì)因素

十號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。對比運營期隧道累計沉降量與地質(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)驗表明，凡地質(zhì)情況較差的區(qū)段，隧道的累計沉降量也較大[4]?？梢?，地質(zhì)因素是運營期隧道產(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行的降水等是導致地表下沉[4]。地鐵的開通帶動了商業(yè)和物業(yè)的全面開發(fā)，整個河西在大面積施工和降水，造成河西地面在整體下沉。尤其在地鐵保護區(qū)內(nèi)，建筑物施工對運營地鐵的影響尤為明顯，如二號線元通～奧體東華新華泰項目和雨潤大街～元通金融城項目，經(jīng)專家會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 運營荷載影響

雖有研究表明，地鐵運營期間，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，但在列車振動荷載長期循環(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，其帶來的后果對隧道的縱向不均勻變形會產(chǎn)生較大的影響。但通過對南京地鐵軌后沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)和運營期沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析，列車運營前后相對監(jiān)測點的沉降變化趨勢并沒有顯著的改變。 本文認為列車振動等運營荷載對隧道長期沉降影響不大。

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的一項重要內(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)境的影響都會引起隧道滲漏等病害。對于地質(zhì)情況較為不良的隧道來說，滲漏通常伴隨著大量粉細砂的流出，長期影響必然會造成隧道的沉降。

4結(jié)論及建議

通過對南京河西地區(qū)地鐵二號線和十號線地鐵隧道沉降監(jiān)測實例及沉降原因分析，我們可以看出河西軟土地區(qū)地鐵沉降達到變形許可值0.06mm/d[2]至少需要5-10年甚至更長的時間。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)地鐵運營期沉降的主要原因，隧道滲漏等病害長期也將造成隧道沉降。另根據(jù)二號線和十號線隧道沉降對比可以看出，綜合對比工程地質(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；2011年7月第57卷第4期；

[2]南京地區(qū)建筑地基基礎設計規(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；上海地鐵長期運營中縱向變形的監(jiān)測與研究；地下工程與隧道；2001年04期。

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