汶川地震對成綿樂客運專線地表沉降的影響

曹周峰 張 恒

(1.四川思明工程勘察設(shè)計有限公司,四川成都 610031；2.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與市政工程系,四川德陽 618000)

1 概述

成都至綿陽、樂山城際客運專線位于人口密集,政治、經(jīng)濟(jì)、文化、城市等發(fā)展水平較高的成都平原,是天府之國的核心地帶。線路起于西南地區(qū)中心城市——成都,向北經(jīng)重型機械基地德陽,止于中國西部電子科學(xué)城綿陽；向南經(jīng)眉山至我國著名旅游城市峨眉山市和樂山市。本線與寶成、成昆鐵路,成綿、成樂高速公路,以及國道G108、省道S103,共同構(gòu)筑起川西城市密集帶交通走廊。

本線線路地勢總體特征為北高南低、西高東低,可分為沖積平原區(qū)、淺丘臺地區(qū)、低山丘陵區(qū)。全線由北向南,綿陽至黃許屬丘陵區(qū),黃許至雙流為岷江沖洪積成都平原區(qū)；雙流至青龍場多為淺丘地貌；青龍場至眉山為堆積扇狀平原區(qū)；眉山至峨眉屬淺丘地貌,地勢開闊。全線地面高程400～550 m。

成綿樂高速鐵路水準(zhǔn)控制網(wǎng)在汶川地震前已經(jīng)完成(即初測)。但是考慮到“5.12”汶川8.0級特大地震的影響,鐵道部發(fā)展計劃司于2008年6月2日出臺了《關(guān)于汶川地震災(zāi)害評估和編制災(zāi)后重建規(guī)劃的通知》,中鐵二院測繪分院承擔(dān)了成綿樂客運專線精密工程控制網(wǎng)震后檢測工作。

2 震后檢測情況

2.1 任務(wù)范圍

本線路東至江油,經(jīng)過綿陽、德陽、廣漢到達(dá)成都,向西延伸到新津,過眉山、夾江縣、峨眉到達(dá)樂山。線路里程為DK0+000～DK321+400,線路全長約321 km。本次水準(zhǔn)控制網(wǎng)一共新埋設(shè)水準(zhǔn)點165個,共聯(lián)測3個國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(分別為：Ⅰ綿成9-1、Ⅰ綿成18、Ⅰ綿成34)；4個國家Ⅱ等水準(zhǔn)點(分別為：Ⅱ云綿13、Ⅱ崇眉13、Ⅱ眉夾3、Ⅱ夾樂6)；2個成都市地鐵二等水準(zhǔn)點,形成6條附合水準(zhǔn)路線。水準(zhǔn)路線長度共528 km(如圖1所示)。

2.2 水準(zhǔn)網(wǎng)布測

初測時,新都至樂山段(BM225～BM384)采用三等水準(zhǔn)測量施測,而江油至新都段(BM163～BM224)采用二等水準(zhǔn)測量施測。為了提高和統(tǒng)一全線水準(zhǔn)測量等級,震后檢測時全線統(tǒng)一按二等水準(zhǔn)進(jìn)行施測,如圖1所示,其水準(zhǔn)路線成果也應(yīng)滿足《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》對二等水準(zhǔn)測量各項限差的要求。

圖1 成綿樂客運專線震后水準(zhǔn)聯(lián)測示意

水準(zhǔn)控制網(wǎng)采取附和水準(zhǔn)的布網(wǎng)形式。分別以3個國家Ⅰ等水準(zhǔn)點和4個國家Ⅱ等水準(zhǔn)點共7個水準(zhǔn)點為已知點,分為7條附合水準(zhǔn)網(wǎng)分別進(jìn)行檢驗和平差。各相鄰水準(zhǔn)點之間的高差測量采取往返觀測的方法,通過往返高差較差來評判各水準(zhǔn)段的高差測量精度。

2.3 假設(shè)條件

(1)成綿樂線路區(qū)域不存在整體沉降：從震后測量結(jié)果可知,往返測較差都在限差內(nèi),說明線路區(qū)域不存在整體沉降,否則測量成果是難以控制在限差之內(nèi)的,因此這種假設(shè)具有合理性。

(2)國家點基本穩(wěn)定：國家基本點的造標(biāo)要求高,點位穩(wěn)定性強,而且震后國家點基本沒有產(chǎn)生沉降等損壞的外觀跡象。

3 震前與震后成果比較分析

3.1 二等水準(zhǔn)點成果比較

由于觀測數(shù)據(jù)多,而且此成果涉及到國家基礎(chǔ)測繪資料,因此本文不羅列具體的測量成果對比表,只說明其統(tǒng)計結(jié)果。

成綿樂客運專線二等水準(zhǔn)點震前、震后高程成果分析結(jié)果：其高程變化最小點為 BM337(dH=-0.1 mm),最大點為 BM165(dH=-39.9 mm)；經(jīng)計算,變形平均值為-2.4 mm；標(biāo)準(zhǔn)差為 ±10.5 mm。震前、震后高程值變化的統(tǒng)計圖如圖2所示。

圖2 成綿樂客運專線二等水準(zhǔn)點震前、震后高程值變化統(tǒng)計

3.2 檢測結(jié)論

震后水準(zhǔn)測量成果從數(shù)量上證實了汶川地震對成綿樂客運專線地表沉降的影響,由觀測成果數(shù)據(jù)可知,“5.12”汶川大地震對成綿樂客運專線精密工程控制網(wǎng)有較大影響,精密工程控制網(wǎng)中控制點點位變化較大,特別是江油至綿陽段。其中江油段抬升最大達(dá)到39.9 mm,綿陽段最大下沉為17 mm。地震對江油到綿陽段產(chǎn)生了高達(dá)57 mm的升降影響。從綿陽到成都市區(qū)段,基本表現(xiàn)為下沉,平均下沉約5 mm；從成都市到彭山段,基本表現(xiàn)為抬升,平均抬升為8 mm；從彭山到樂山市夾江縣三洞鎮(zhèn)段落,基本表現(xiàn)為下沉,平均下沉約4 mm；從樂山市夾江縣三洞鎮(zhèn)到峨嵋火車站段表現(xiàn)為明顯抬升,平均抬升達(dá)到18 mm；從峨嵋火車站到樂山市通江鎮(zhèn)高壩村(成綿樂高鐵終點)段表現(xiàn)為抬升,平均抬升為4 mm。

通過成果比較,汶川大地震對成綿樂線路區(qū)域地面影響最大達(dá)到39.9 mm,這樣的變化超過高速鐵路水準(zhǔn)控制網(wǎng)的精度要求。因此震前的測量成果不能使用,施工時以震后測量成果為準(zhǔn)。由于余震的不斷影響,建議施工單位在施工前對各水準(zhǔn)點進(jìn)行檢測,保證工程的順利開展。

雖然成綿樂鐵路沿線的高程變化對高鐵的施工有很大的影響。但是對高程影響要求在四等水準(zhǔn)(包含四等)以下的,這種變化可以忽略不計。例如,一級以下公路、農(nóng)田水利工程、土地整理等工程。

在汶川地震中,汶川、北川、青川一帶受到地震的影響很大,局部地面沉降明顯可以達(dá)到幾十厘米,甚至幾米。然而經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的成綿樂線路區(qū)域受到地震影響比較小。因此,從空間來看,汶川地震的地震波是以“汶川—北川—青川”為近似長半軸的橢圓形狀向外擴散的。

[1]鐵建設(shè)[2006]189號 客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定[S]

[2]GB/T 12897—2006 國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S]