南京河西地區地鐵隧道運營期沉降監測與分析

岳榮花

（南京地鐵運營有限責任公司，南京 210012）

南京河西地區地鐵隧道運營期沉降監測與分析

岳榮花

（南京地鐵運營有限責任公司，南京 210012）

結合南京河西地區地鐵二號線和十號線地鐵隧道沉降監測實例，討論隧道結構沉降情況和規律，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驗。

河西地區；地鐵隧道；沉降監測

南京河西地區位于南京主城西部，東依外秦淮河，西臨長江，北起三汊河口，南到秦淮新河，區內溝、塘等地表水系發育，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境中沉積淤積、經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。這種軟土產生的不良工程地質作用直接影響建筑物的安全，尤其像地鐵類的線性工程，因其跨越地質單元多，沿線的土質結構變化大，條件更為復雜[1,2]。許多城市的建設經驗表明，軟土地區的地鐵在施工期和運營期都會產生較大的沉降。本文結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）地鐵隧道沉降監測實例，分析河西軟土地區地鐵隧道沉降情況和規律，并對其沉降原因進行探討。

1. 準網及監測點

南京地鐵河西地區運營期隧道沉降監測周期為4次/年，主要監測項目包括車站主體沉降、區間隧道沉降、車站與隧道差異沉降。

1.1 基準網

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

1.2 監測點

沉降監測點按照以下原則布設在道床上：地下車站主體結構左右線不大于50米布設1測點；車站與隧道交接處兩側道床上每側布設1測點監測差異沉降；盾構法隧道不大于20環布設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間為一監測單元，即從一個車站至另一車站，以車站工作基點構成附合路線，按《國家一、二等水準測量規范》二等水準技術要求施測。

2 沉降情況

2.1 二號線河西段

二號線河西段全長約12km，主要結構形式為盾構隧道，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構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；非沉降槽區域沉降速率基本小于0.04mm/d，相對穩定。

2.2 十號線原西延段

十號線原西延線段全長約4.8km，主要結構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構均存在不同程度的下沉，左右線沉降存在相同的變化規律。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；非沉降槽區域沉降速率相對沉降槽的沉降速率略小，且部分仍未穩定。

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測數據表明，河西地區隧道運營期產生了較大的沉降和沉降差。軟土地區運營期隧道沉降的影響因素可分為地質因素、周邊環境影響、運營荷載影響和隧道滲漏等病害影響。

3.1 地質因素

十號線原西延段隧道底板主要位于淤泥質粉質黏土層，局部地段位于粉土層。對比運營期隧道累計沉降量與地質剖面圖，沉降槽都位于淤泥質粉質黏土層較厚處，經過加固處理后基底質量較好的沉降槽處后期沉降有所改善。此外，根據上海地鐵經驗表明，凡地質情況較差的區段，隧道的累計沉降量也較大[4]。可見，地質因素是運營期隧道產生沉降的基本因素。

3.2 周邊環境影響

南京河西地區軟土天然含水量大、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、外部環境變動如附近堆載、打樁和抽降水等外部環境因素影響較大。已有的資料研究表明，凡是地表沉降量大的地方，地鐵結構的沉降量也較大，而大規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和物業的全面開發，整個河西在大面積施工和降水，造成河西地面在整體下沉。尤其在地鐵保護區內，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構位移量很小，由它引起的隧道結構內力增量與水土壓力引起的內力相比也較小，但在列車振動荷載長期循環的作用下，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生較大的影響。但通過對南京地鐵軌后沉降監測數據和運營期沉降監測數據對比分析，列車運營前后相對監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容。管片和遇水膨脹止水帶的質量、施工質量、周邊施工環境的影響都會引起隧道滲漏等病害。對于地質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結論及建議

通過對南京河西地區地鐵二號線和十號線地鐵隧道沉降監測實例及沉降原因分析，我們可以看出河西軟土地區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。淤泥質軟土的地質因素和周邊施工環境影響是河西地區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重要，盾構法對于南京河西軟土地區隧道更為適宜。

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

[2]南京地區建筑地基基礎設計規范；DGJ32/J 12-2005；

[3]劉蜀寧，唐祖萍；南京地鐵西延線結構沉降的治理；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測與研究；地下工程與隧道；2001年04期。

TU74

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1007-6344（2015）10-0337-01