软土地区地铁隧道不均匀沉降特征及分区控制张涛--中国期刊网

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软土地区地铁隧道不均匀沉降特征及分区控制张涛

发表时间：2020/10/20 来源：《基层建设》2020年第19期作者：张涛

[导读] 摘要：随着我国经济的快速发展，为了缓解城市交通的压力，许多城市纷纷进行了更快速高效的地铁建设。

        身份证号码：1427301993****1819 江苏苏州 215000
        摘要：随着我国经济的快速发展，为了缓解城市交通的压力，许多城市纷纷进行了更快速高效的地铁建设。但是随着时间的流逝，城市建设中的地铁隧道中发生了不同程度的沉降现象，并且有些地方仍有继续加重的现象。本文以深圳某地铁线路为例，根据地铁的下沉特点，对地铁结构中出现的下沉状况和原因进行了分析研究，提出了一些尚不成熟的措施，希望能够解决地铁出现不均匀下沉的现状，确保地铁在运行过程中的安全性，促进我国交通基础建设的发展。
        关键词：软土地区；地铁隧道；不均匀沉降
        前言：在近几年的发展过程中，我国一线发达城市比如北京、广州、深圳等城市在进行地铁隧道建设时，地铁隧道都发生了不同程度的下沉状况，并且有些城市地铁的下沉状况较为严重。相关部门必须要重视地铁隧道产生不均匀沉降的问题，隧道发生不均匀的沉降不仅会给地铁自身造成严重的影响，还会对地铁周边的基础工程建设造成一定程度的破坏。经过调查研究后发现，如果地铁隧道发生了大规模的沉降，列车在运行的过程中就会产生剧烈的运动，轨道和车轮之间的摩擦会持续增大，轨道承受的压力过大，就会产生严重的变形，导致整个隧道的结构被严重破坏，地表的水分和泥土也会持续的进入到隧道中，破坏隧道的整体性能。这些问题不仅会加大对于隧道维护的投资成本，还会严重的破坏轨道的安全性，对人们的生命造成严重的威胁，严重时还会带来恶劣的社会影响。所以必须重视地铁轨道的不均匀沉降问题，制定科学合理的方案对地铁轨道进行加固。但由于地铁和其他的公共交通方式存在着不同，地铁在地下行驶，空间相对较小，进行施工的天窗时间也非常短暂，在地铁运行时也不能进行施工维修，要解决地铁成强的问题具有一定的难度。本文提出了对地铁沿线进行分区控制的方法，这种方法的成本较低，运行较为方便，能够有效的改善地铁沉降问题。
        1 工程概况
        该地铁线路位于深圳市，部分线路西段经过的地区有大量泥沙的堆积，整个地区的土质较为疏松，是分布极不均匀的软土质区域。因为该地土质条件的原因，该地区的地铁隧道发生了面积较大的不均匀沉降现象。本文将对该地段的沉降现象进行分析研究，找出导致其发生沉降的原因和沉降的特征。
        1.1 地面状况和地基加固方法
        在进行地铁隧道的建设时，该区域采用的方法是从地面向下层进行依次的开挖，而对隧道地基加固则使用了搅拌桩满堂加固法进行加固工程，搅拌桩的直径大约为50厘米，每个搅拌桩之间的间隔为75厘米，加固的深度达到了5米左右，其中隧道洞口的宽度和高度分别为4.4米和5.16米。这些数据都是严格的按照地铁隧道建设的相关规定进行设置的。
        1.2 该地区的地质条件
        因为该地铁隧道有大部分都穿过了泥沙堆积地区，淤泥质黏土层和粉土层是该地区地质的主要结构，绝大部分的隧道底板都经过了粉质层，而其他部分则处于粉土层之中，除此之外，该地区的岩土的厚度并不相同，分布也极为不均衡。从受力状况分析，因为该地区的地质条件相对较差，粉质粘土一般处在比较软的状态，土壤中的含水率也相对较高。地质条件下建成的地基的载重能力也相对较低。因为该地区土质的含水率高、承重能力低，在该地段的地铁完工投入运行时，该地区的大部分地铁隧道出现了不同程度的沉降现象。
        2 不均匀沉降的特点

        图1.隧道断面沉降图
        因为土质条件较差，线路的地铁隧道出现了不同程度的沉降，因为该线路的站点建立在地面上，所以站点的沉降度比地铁隧道的沉降度较小。在地铁投入运行的初期，沉降状况不明显，在经过长期的运行之后，沉降现象越来越严重，在投入运行的几年时间内，沉降的距离达到了150毫米左右。整个地铁沿线出现了多个沉降槽，通过观察发现这些沉降槽的规模还会继续扩大。再对几个比较严重的断面进行了数据的研究后，坐出了地铁隧道沉降时间的曲线图，如图1所示。从图中可以清楚地看到，位于沉降槽区外地区的沉降速度较慢，并且不会持续扩张，位于沉降槽区域的断面不仅沉降速度快，的过程中还不断的进行了扩张，沉降的范围越来越大。
        3 造成不均匀沉降的原因
        3.1 地质条件
        地质条件不同发生沉降的程度也就不同。在该地铁沿线的软土组织分布极不均匀，某些地区的黏土层相对较厚，有些地区则相对较为单薄，在对不同地区粘土层的厚度进行了分析比较之后发现，沉降槽地下的软土层厚度达到了25米甚至更高，然而非沉降槽地区的软土层却没有达到此厚度。从中可以看出，地铁隧道下的软土层分布不均是导致地铁隧道发生不均匀沉降的重要原因。
        3.2 地铁周围进行了大范围的工程建设
        在对该地区的地铁沿线的建筑工程活动和发生沉降区域的位置进行了研究对比，并对该地区的建筑分布图进行了绘制，将周围的建筑分布进行了统计，如图2所示。从图2中可以清楚地看到，在发生沉降区域的建筑工程活动较多，而非沉降地区的建筑活动相对较少，地铁沿线的建筑活动会给地铁的沉降现象带来严重的影响。进行建筑工程施工的过程中，会对施工现场的总体环境产生一定的影响，比如长时间的降水、对原材料的装卸和大型设备的使用都会对该地段的土体造成程度的影响，从而加大了地铁隧道的沉降速度，导致沉降现象不断的加深。除此之外，在地铁隧道发生局部渗漏和循环车载现象时，加上建筑活动不断的干扰，也会对沉降槽产生影响，加快沉降的速度。

        图2.建筑工程与沉降区对比图
        4 对沉降地区进行分区控制
        在找到该地段地铁隧道发生不均匀沉降的主要原因之后，采取积极有效的措施来防止沉降的进一步加大，还要对已经发生沉降的现象进行合理的改善，预防事态进一步恶化。可以采用分区控制的方法，结合地铁沿线等地质条件和周边的建筑工程活动状况，将该地段的地铁分为了重点、次重点和一般点三类进行分区控制。在重点控制区域内，其软土层的厚度都达到了20米及以上，发生沉降的距离也在20毫米以上，该区域的工程建设活跃度也相对较高，发生不规则沉降的现象较为严重。地区必须划分为重点维护对象，必须要采取积极的措施，防止沉降进一步发生。在次重点控制区内，软土成道厚度在10到20米之间，整个沉积量也非常低，地铁隧道周围的工程建设活动也比较少，发生成这样的现象也相对较少，但是不确定在城市的后期建设中，会不会加大该区域的开发力度，所以必须要对重点区域进行一些加固措施，防止在进行工程建设时由次重点区域变成重点区域。在一般的控制区域内，该地区没有较为明显的软土层，周围的工程建设活动已经竣工，对地铁隧道的影响相对较小。在分析对比这三个不同的控制区后，环境不同结构危害程度也不相同，所以要选择不同的措施对不同的区域进行防治处理，再结合自身的沉降现象进行维护，尽可能的减少地铁隧道发生沉降的现象。
        是很多措施都是在地铁建成运营后进行的，所以在进行地铁建设时，必须要考虑到地铁会不会发生不均匀沉降的现象。在进行地铁建造前，要对当地的地质条件和工程建设活动进行全方位的分析，量避开地质条件较差的区域。在进行施工时，选择质量较好的原材料，把地铁质量放在第一位，最大程度的降低地铁建设对周围土质结构带来的影响。
        结语
        在进行地铁建造的过程中，许多城市都会发生地铁隧道不规则沉降问题，引起了相关部门的关注。之所以会有沉降现象的发生，很大一部分原因是因为该地的地质条件和城市的开发造成的，要根据地铁区域的自身情况，采取分区控制的方法，对沉降现象加以控制。
        参考文献：
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        [2]汪小兵，王如路，刘建航.上海地铁隧道某区段不均匀沉降的成功治理[J].地下工程与隧道，2012（3）：1-6.
        [3]韦凯，翟婉明，肖军华.软土地基不均匀沉降对地铁盾构隧道随机振动的影响分析[J].中国铁道科学，2014，35（2）：38-45.