地铁隧道结构沉降监测及分析

地铁隧道结构沉降监测及分析

发表时间：2019-01-03T17:02:21.547Z 来源：《基层建设》2018年第32期作者：李勇良

[导读] 摘要：随着科技生活的不断进步，交通事业的发展也不甘落后。

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摘要：随着科技生活的不断进步，交通事业的发展也不甘落后。地铁作为目前生活中的重要交通工具，其对于缓解交通压力有着不可磨灭的作用。而地铁隧道是保障地铁能够正常运营的主要载体，然而在日常生活中由于众多因素的影响，导致地铁隧道结构沉降的现象时有发生，因此对其监测和分析有着很大的意义作用。本文基于对地铁隧道结构沉降的原因进行分析，进而对检测方法和技术要求做进一步探讨。

关键词：地铁隧道；结构沉降；监测分析

引言

众所周知，我国地铁事业的起步相对于发达国家而言比较晚，而且在技术上还有待改进。而地铁隧道结构的稳定性和轨道的平顺度只有得到保障，地铁才能够高速的运行，否则会容易造成安全事故。研究表明，科学监测和分析地铁隧道结构的沉降情况，对于地铁轨道被破坏后还能承受荷载有着很大的作用，同时对于进一步改进地铁隧道结构的稳定性也有很大的影响。由于我国目前在监测和分析地铁隧道结构技术上还不够成熟，因此加大对其的研究力度有着很大的必要性。

一、地铁隧道结构沉降的原因分析

（一）由于扰动使得土体的固结和次固结沉降

扰动原有地层在隧道挖掘工作中是难以避免的，一般扰动包含以下几种情况：一是进行面下土体的挖崛工作时会扰动；二是盾尾后由于压浆工作不够充分和及时导致；三是曲线在推进或者纠偏推进时有超挖的情况出现；四是由于盾壳对四周土体的摩擦和剪切以至于扰动四周土体；五是由于挤压推进使得土体被扰动。一般而言，当施工过程中扰动到四周的土体后，隧道附近就会有超孔隙水压力区域的形成，而如果不在该处的地层之后，那么在应力的作用下就会释放土体，使得地层位移场和应力场改变原有的分布状态，进而造成初始沉降。同时对于超孔隙水压力而言会随着时间的流逝从而慢慢的消散，这样地层就会因为排水固结导致变形，成为主固结沉降的主要原因。另外饱和的软粘土有很大的流变性，在扰动土体后，会调整其颗粒骨架结构，减少颗粒间的空隙，因此会有蠕变变形的情况出现，进而造成次固结沉降的情况发生在隧道中【1】。

（二）隧道四周的地质环境变化

一般在修建地铁隧道时会在地表十余米以下范围的土层进行，因此隧道周围的地质环境变化的影响力是非常大的。通常情况下，不同类型的土层在沉降过程中沉降量也会有所差异，而且用来稳定沉降的时间长短不一，所以纵向差异变形的情况在隧道中时有发生。对于压缩模量不高但是灵敏度不低的饱和黏土下卧层，经过扰动后会有很大的沉降量，而且在时间延续上并不短暂，反之，对于高压缩模量和灵敏度不高的密实砂性土下卧土层，沉降量相对而言就比较低，速度上会很快。另外，隧道在水层不透的环境下时，其水位的上升和下降也会对地铁隧道结构造成不同程度的沉降。

（三）隧道渗漏影响

隧道在管片和接头的地方，如果有缝隙渗漏那么泥水就会很容易进到隧道内部，以至于有隧道段沉降的情况出现。而隧道沉降不同程度的发展会对其环纵缝张开度和产生结构性裂缝有很大的关联性，其最终导致的结果会是隧道渗漏的情况越来越严重，四周的水土会流失，形成因为纵向变形不均匀的恶性循环，甚至会让隧道有破坏性变形的情况发生【2】。

（四）车辆的振动荷载

隧道在投入运营后，需要承受一定量的车辆振动荷载，这样才能防止隧道共振的情况。为了防止隧道共振情况的发生，除了隧道结构固有震动频率不需要远离外，对于荷载振动频率则应该尽可能的避免，这样才能有效的预防由于振动引起的隧道沉降不均的现象【3】。研究表明，列车振动对于隧道沉降的影响力很大，对于因为列车振动引起的不均匀沉降目前已经成为沉降的重要因素之一。

（五）地震作用

将衬砌环和管片连接装配而成的法隧道可以有效的对地震反应内力进行减少，其有着很大的柔性。但是凡事都会有不利的一面，这种法隧道也会有缝隙多、接头处易坏、整体性能不高和地震反应复杂的劣势，这对于抗震而言有着很大的不利影响。此外，除了地震波会破坏隧道以外，由于地震引起的土层塌陷、砂土液化因素的影响，地层也会发生不均匀沉降，进而使得隧道开裂漏水，不利于隧道的运营使用。

（六）附近工程建设的影响

地铁的工程会提高附近区域工程建设的数量，而这些工程在建设过程中会对隧道发生新的附加变形有着很大的影响，因此附近工程建设的是隧道沉降和加重不均匀变形的重要原因之一。其影响主要体现在以下几个方面：一是施工引起荷载发生改变，所以隧道下卧土体在抗力功能上就会相应减少；二是开挖隧道附近的基坑时，其基坑外的地层也会有沉降的情况出现；三是施工相邻隧道时，施工周围的土体会受到一定的扰动，进而加剧地层沉降。调查表明，在地铁安全保护区范围内进行工程活动，多多少少都会造成隧道变形。

二、监测方法和技术要求的探讨

（一）监测基准网

监测基准网是当前地铁隧道结构沉降进行检测的重要参考标准，其是以水准基点和其他工作基点构成的，一般在布设基准网时，应当尽量的附和地铁隧道的水准路线。而不同地方的地质情况会存在一定的差异，且具体的地铁隧道结构也会有所不同，因此要对其周期要进行严格缜密的观察以便准确的加以确定。在进行监测的过程中，国家制定有一定的水准技术要求，所以在监测限位差时，对于各项会变化的监测指标要结合国家的标准来严格加以控制，以此尽可能的减少误差范围，否则工作基点的相关测量数据就不准确，进而对于地铁隧道结构沉降的位移就很难进一步进行准确监测【4】。因此监测基准网于保证检验工作基点的稳定性而言有着不可忽视的作用。

（二）地铁隧道结构沉降监测

一般情况下，在进行隧道沉降监测时，主要是监测位于两个地铁轨道间的点，为了保证数据的准确性，在每隔四十米到五十米之间就应该设置一个监测点。倘若该地在修建地铁隧道时其周围的地质条件不高或者有丰富的地下水资源时，那么便要缩短监测点之间的距离。