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关于软土地区地铁道床沉降特征及其诱发因素分析 　　0引言 　　上海从1990年1月地铁一号线建成通车至2010年底共有11条轨道交通线正式投入运营，运营里程达410km。地下轨道交通的建成运营有效地缓解了地面交通拥挤状况，取得了良好的社会、经济和环境效益。伴随着轨道交通网的建设和运营，多条地铁线路产生了不均匀沉降，严重影响着列车的正常运营。引起运营地铁隧道纵向沉降的主要因素包括:隧道周围地层的土性、地面沉降、隧道周围或下卧承压含水层地下水位、区间隧道的渗漏、列车运营中振动荷载等。由于上海地区地铁隧道一般贯穿于地表下10～30m的软黏性土体中，这种软弱土层对地铁运营安全易产生不良影响。 　　本次针对上海软土地质环境，结合可利用的4条线路(文中编号为A、B、C、D)道床长期沉降监测资料，分析了地铁隧道沉降特征，在此基础上深入分析了地铁隧道沉降与地质环境因素之间的相互作用关系。 　　1沉降特征 　　4条线路的建设运营时间顺序为A线路最早，其次为B、C、D。从沉降监测结果来看，A线路1995-2010年全线平均累计沉降-111.1mm，最小累积沉降量为-2.2mm。在监测点260～340之间和560～780之间出现两个沉降漏斗，漏斗中心最大沉降量分别为-210.5mm和-294.9mm。 　　从B线路沉降监测结果来看，B线路1999-2010年全线平均累计沉降量为-57.9mm;最大回弹量为11.8mm，最大累计沉降量上行线为-161.6mm。监测点480～1080和1260～1440区间沉降量较大，其中1080～1260区间为过黄浦江段，沉降曲线呈现一个相对隆起的凸峰，相对峰值约-12mm;1350～1440是全线沉降最大的区段，最大沉降量达-161.6mm。 　　C线路总体累计沉降不大，但在空间上存在较为明显的不均匀沉降现象，全线最大累计回弹量为30.2mm，最大累计沉降量为-170.1mm，其中监测点2201附近及7001～7201区间沉降最为明显。 　　从D线路沉降监测结果来看，D线路整体沉降趋势平稳，平均累计沉降量-4.4mm。有些区段略有抬升，但个别区段沉降量较大，其中以监测点2601～2901之间和3301-3601之间累计沉降最大，最大累计沉降量分别达到-97.9mm和-49.4mm。 　　2地质环境影响因素 　　上海建筑工程涉及的地基土层一般在75m以浅，主要为晚更新世以来海陆交替相、以海相为主的松散堆积物，岩性以黏性土和砂、粉性土为主，且软黏性土分布较广泛。按物理力学指标特性，结合形成时代与成因，自上而下共划分为9个主要工程地质层，即第①层填土，第②1层褐黄-灰黄色粉质黏土(表土层)，第②3层粉性土层(浅部砂层)，第③、④层灰色淤泥质黏性土层(第一压缩层)，第⑤层灰色黏性土层(第二压缩层)，第⑥层暗绿-草黄色黏性土层(第一硬土层)，第⑦层草黄-灰色砂、粉性土层(第一承压含水层)，第⑧层灰色黏性土夹粉性土层，第⑨层砂性土层(第二承压含水层)。基于区域工程地质条件特征，结合施工技术条件，地铁隧道通常以第一、二压缩层作为工程承载体。 　　2.1下卧层地层结构的影响 　　隧道穿越地区下卧层地层结构差异较大，不同土层的工程地质特性以及施工阶段对土层的扰动程度不同，均可导致隧道产生明显的差异沉降。隧道穿越地区下卧层对隧道沉降影响主要体现在: 　　(1)下卧层中存在⑥层暗绿色硬土层，且压缩层厚度较小的区段，地铁隧道沉降一般较小。⑥层暗绿色硬土层为湖沼相沉积地层，后期经脱水固结，结构较密实，该层分布较为稳定。该层具有含水量低、压缩性低和强度高等特点，土性好。该层土除本身不易压缩变形外，还能一定程度上消散或滞后轨道交通隧道的附加应力向深部土层扩散，因此，该层土的存在对控制轨道交通总体沉降特征有重要意义。 　　从A线路沿线工程地质层分布情况可以看出，监测点420～460区间地铁隧道为正常沉积地层，且⑥层暗绿色硬土层埋深较浅，⑤层黏性土厚度一般12mplusmn;，A线路累计沉降曲线反映出该区段总沉降量较小，1995-2010年间累计沉降38.7～75.3mm，年均沉降速率仅2.42～4.71mm/a。 　　(2)下卧土层中压缩层较厚区段，地铁隧道沉降一般较大。 　　A线路监测点560～780之间地铁隧道区段是A线路沉降范围最大、累计沉降量最大的区段，通过分析该区段沿线地层分布情况可以看出，自监测点561附近以西约500m至监测点681附近以南约180m区段属古河道切割区，隧道下卧⑤层灰色黏土层厚度较大，最厚达39m，平均厚度达24.32m，且无⑥层暗绿色硬土层分布，该区段下卧较厚软黏土层的分布导致该区段发展成为A线路沉降变形最大的区段。 　　(3)隧道穿越深厚的砂性土