地铁工程中的隧道沉降监测及其维修

地铁工程中的隧道沉降监测及其维修
摘要：随着轨道交通建设规模不断扩大，使得地铁隧道结构安全也愈显重要。

地铁工程中的隧道沉降监测及分析对地铁隧道结构稳定性具有重要作用，相关实
践证明，科学合理沉降监测和分析，是确保地铁隧道结构在破坏后仍然能承受荷
载的关键，也是进一步提高地铁隧道结构稳定的有效途径，基于此，本文分析了
地铁工程中的隧道沉降原因，对地铁工程中的隧道沉降监测要点及其维修进行了
探讨分析，旨在保障地铁安全运行。

关键词：地铁工程；隧道；沉降；原因；监测要点；维修；
随着城市化进建设的持续，以及轨道交通建设规模不断扩大，使其已成为大
城市公共交通的重要支柱，其中地铁隧道结构的安全也愈显重要。

而地铁工程中
的隧道沉降监测是了解和掌握隧道结构变化、及时发现病害和判断其安全状况的
必要方法和手段。

通过对地铁隧道沉降监测、收集监测数据，及时掌握现有建成
地铁工程运营的沉降情况，可为病害治理提供可靠依据。

因此为了保障地铁工程
中的隧道正常运行，以下就地铁工程中的隧道沉降监测及其维修进行探讨。

一、地铁工程中的隧道沉降原因分析
地铁工程中的隧道沉降因素很多，主要有地质因素、周边复杂环境及地面荷
载变化显著等方面，主要有：
1、地铁隧道下卧软弱地层。

在下卧土层长期固结沉降的过程中，不同性质
土层的固结沉降量差异很大，达到沉降稳定的所需时间也各不相同，导致隧道因
为沿纵向土性分布不均匀而产生差异沉降。

2、隧道穿越的影响。

随着城市轨道交通网的不断发展，使得不同隧道形成
空间交叉穿越的现象越来越多，后续线路施工自然要穿越既有线路，另外，还有
大量市政隧道(或通道)在地铁隧道附近或上下部穿越施工。

后建隧道对周围土体
的扰动，会在隧道横向的地层中形成一个近似正态分布的沉降槽，导致已建隧道
产生纵向的不均匀沉降，而在不同的地质条件下穿越施工会引起不同的隧道沉降。

3、地铁隧道上方增加地面荷载。

地铁隧道建成后隧道下部土体的反力小于未修建隧道前此处土的自重应力，隧道下卧土层压缩模量比修建隧道以前有所降低，如在隧道上方增加荷载地面加载，受施工扰动的隧道下卧土层的长期次固结将继续。

4、建设期隧道施工工艺及质量。

地铁隧道建设时期采用不同的施工设备、施工工艺、施工参数、注浆材料和施工过程中对环境扰动程度和扰动范围不同，由此而引起地铁投入运营后的地铁结构沉降变形影响不同。

盾构法隧道施工管片壁后的注浆填充程度、注浆材料对隧道的沉降稳定也密切相关，矿山法开挖及初支，盾构拼装管片作为二衬方法的特殊工法，施工时对管片与矿山法隧道初支间的空隙进行充填，由于施工工艺造成局部管片背后仍存在空隙，因而运营后随着列车运行的增多，上部荷载及振动不断增大，隧道沉降仍有可能继续发展。

5、地铁列车振动及隧道渗漏。

地铁隧道在运营期间，受到地铁列车振动荷载的长期反复作用与隧道存在不同程度渗漏的影响。

研究表明:列车振动荷载引起的结构振动位移很小，但在列车振动荷载长期反复作用下，可能会引起隧道下卧的饱和砂土层液化、饱和黏土振陷、花岗岩残积土软化等。

列车动载引起的地基土沉降以塑性变形为主，在运行初期就达到相当大的沉降量，随着运行次数的增多，沉降的增加趋势逐渐减弱，但其长期累积作用不可忽视。

二、地铁工程中的隧道沉降监测要点
地铁隧道运营期主要是监测隧道结构的底板沉降，实质上是对道床的监测，主要包括区间隧道的沉降监测和隧道与地下车站交接处的沉降差异监测。

1、地铁工程中的隧道结构沉降监测基准网。

地铁隧道结构沉降监测需把监测基准网当做参考系，主要由水准基点和相应的工作基点共同组成，基准网在布设时要附和地铁隧道的水准路线。

根据当地具体地质情况和地铁隧道具体结构，确定观测周期。

通过国家一等水准技术的要求实施监测。

监测限位差要严格按照国家制定的变形监测指标进行严格控制，否则平差后工作基点就会产生很大偏差，就很难准确监测出地铁隧道结构发生沉降位移。

所以监测网基准经常被用来检验工作基点的稳定性。

2、地铁工程中的隧道结构沉降监测分析。

沉降监测点具体布设示意图如图1
所示。

从图1中可以清楚看出，隧道沉降监测的点主要布设在两个地铁轨道之间，通常情况下每隔40m--5Om设置一个监测点。

如果地铁工程周围地质条比较差，
或者在地下水资源丰富的区域施工，相邻监测点的位置要缩短。

施测的方法和要
求与监测基准网基本先相同，由于地铁隧道内光线比较暗，监测站点比较多，折
光率比较大。

所以在具体监测过程中要尽量减少测量误差，比如:在使用校正仪
器时，要严格控制好前后的视距差，而且每次监测的位置必须相同。

3、隧道和地下车站交接处的沉降差异监测。

相比于地铁隧道结构沉降监测，隧道和地下车站交接处的沉降差异监测则要简单很多，只需要在隧道和车辆交接
缝的两侧大约1m-2m左右位置布设一对沉降监测点即可。

然后通过精密水准仪测
量这对监测点高差变化，当高差变化量超过±0.4mm以后，就需要采用相应的加
固措施，从而保证地铁交通运营的稳定性和安全性。

三、地铁工程中的隧道沉降维修分析
1、严格隧道沉降检查。

隧道沉降通用维修管理模式是:检查→发现变异→推定变
异原因→明确变异后结构物的健全度→制订相应的整治措施→整治。

采取“勤检查、早发现、少维修”的维修管理模式。

检查手段有日常检查(目视、敲击等)、
裂缝观察、沉降监测、衬砌(管片)的钢筋及混凝土无损检测、围岩检测等。

沉降
监测采用每年两次例行沉降监测、结合加密监测、自动监测的模式。

加密监测是
在例行监测中发现沉降异常后实施，自动监测是在地铁隧道旁进行建筑施工活动时，为了及时准确地掌握施工过程对地铁隧道结构的影响，确保地铁隧道结构和
地铁列车运营安全而采取的监测方法。

2、地铁隧道沉降的维修管理策略。

地铁隧道的沉降维修管理，需要在充分调查
的基础上判定引起隧道沉降的主要原因十分重要。

如果在相当长的时间隧道沉降
不收敛，其沉降值或速率已接近限值，这时必须采取整治措施，针对不同原因采
取不同的整治方法:由隧道下卧地层承载力不足的沉降，采取在隧道底注浆等方
法提高其承载力，从而达到控制沉降的目的；对于隧道上方增加的地面荷载，则
必须减少、清除或者控制这些增加的荷载；对于影响隧道邻近、穿越的地铁施工，要严格控制其施工方案，如基坑施工不得大幅降水，优化基坑支护方案、开挖方案，调整其施工参数等，使其在施工完成后一段时间后隧道沉降达到稳定；对于
隧道管片后注浆不充分、砌衬有空腔等情况，采用充填注浆的办法进行加固；在
维修过程中注意对隧道渗漏水的治理，及时封堵渗漏水大的处所，控制排水量，
另外对轨道的波浪形磨耗要及时打磨，加强线路维护，减轻由于地铁列车振动及
渗漏对隧道沉降的影响。

四、结束语
综上所述，地铁运营中的隧道沉降监测要结合工程地质及水文地质条件、地面
建筑、沉降速率、收敛监测等，综合分析评估，必要时采取相应的措施。

城市地
铁隧道有一定的沉降在所难免，其结构承载能力的影响因素复杂，为了保障其正
常运行，应该在设计、施工阶段就考虑今后的隧道管理管理问题，并且完善现有
隧道的维修管理模式、隧道的检查及检测方法
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