津滨轻轨西段工程地面沉降地质灾害分析

津滨轻轨西段工程地面沉降地质灾害分析

李娜

天津滨海快速交通发展有限公司天津300457

摘要：地面沉降是天津南部平原区普遍发育的地质灾害。本文以天津市区至滨海新区快速轨道交通工程西段为例，叙述了该工程线段内地面沉降发展的历史和现状，分析了地面沉降产生的原因和造成的危害，并预测了在目前现状条件下，地面沉降的发展发育，并提出了防治措施和建议。

关键词：地面沉降地质灾害沉降预测津滨轻轨

1、前言

津滨轻轨西段工程设计起于天津河北区天津站后广场，穿过铁路后沿海河东路、六纬路、光华路、津塘路至终点，与东段工程的起点－河东区中山门站相连接，全线长约为6.843km。

天津市区至滨海新区快速轨道交通工程（以下简称津滨轻轨）是天津市区至滨海城区的客运交通线路。该工程将市区和滨海新区紧密联系起来，对拉近两个城区之间时空距离，加快人力资源交流，推动两区经济建设和实现天津市工业战略东移将发挥巨大作用。

地面沉降是天津的主要地质灾害，在南部平原区地面沉降普遍发育。对于津滨轻轨这一重大工程，进行地面沉降地质灾害的分析很有意义，也很有必要。

2、工程沿线地面沉降的历史

天津市地面沉降是20世纪50年代末发现水准点异常开始的，过量开采地下水是引起地面沉降的主要原因。因此，天津地下水的开采开发利用历史，间接的反映了天津市地面沉降发展的历史。

天津市地下水的开发应用始于1923年，从1923年至今，地面沉降的历史演变大致可分为三个大的阶段：

1923年-1958年为地面沉降的初期阶段，地下水开采量最高达1200万m3/a，平均沉降速率为10-20mm/a。此时地面沉降尚未被人们认识。

1959-1985年为地面沉降发展阶段，地下水开采量最高达1.2亿m3/a，最高沉降速率达100mm/a以上，市区形成了北站外，河东大王庄、大直沽等沉降中心。此时，人们已发现了地面沉降问题，并且开展了地面沉降勘查及机理研究工作，为治理沉降做了技术方面的准备。

1986年至今，为地面沉降治理阶段，实施了大量压缩地下水开采量等控沉措施，市区开采量控制在1500-2000万m3/a左右，地面沉降已控制在了15-25mm/a。

3、工程沿线地面沉降的现状

自1985年采取控沉措施以来，限制开采地下水，津滨轻轨西段工程沿线评估区1985～2005年累计沉降量在200～400mm之间，2006年沉降速率在15～25mm之间。

4、地面沉降产生的原因

（1）开采地下水对地面沉降的影响

据监测资料表明，工程区附近地面沉降速率与水位变化有一致性，但近年来评估区内原先使用地下水的大型工厂已搬迁，基本消除地下水开采，年沉降量也趋于平稳。因此，目前地下水的开采已不是引起该地区地面沉降的主要原因。

通过对河东区大直沽分层标资料的综合分析，该地区1985年以前，引起地面沉降的层位主要是第二含水组地层，占总沉降量的40～50%。1985年全市实施控沉工作以后，随着市区开采量的不断减少，地面沉降量明显减小，从1990年后总沉降量趋于稳定。其中第二含水组减少的幅度较大，水位明显回升，1986～2000年第二含水组地层呈现为回弹。而引起地面沉降的主要层位转移到第三含水组及以下地层，其沉降量占总量的60%～70%。

（2）建筑物荷载及工程施工对地面沉降的影响

工程沿线区属于天津市城市建设的重点地区，评估区内建筑物的修建，一方面也增加了地面荷载，地层增加了附加应力，地层产生沉降；另一方面，如果进行地基处理、地基开挖等等，也会破坏地层压力的平衡状态，改变地层的应力结构，从而产生一定的地层变形。从多年来对地面建筑的沉降监测表明，一般地面建筑产生的沉降在7～15年后将区域稳定。

5、地面沉降对工程的危害

地面沉降造成地面标高损失以及不均匀沉降，从而带来一系列危害。

（1）地铁、轻轨等线性交通工程运营效益降低

由于不均匀沉降，改变了公路、地铁等交通工程的设计坡度，成为波浪式的状况，将严重影响运营效益及使用年限，并增加道路维护费用。在沉降严重的地段，铁轨可能形成应力集中的地段，甚至会出现轨道断裂，造成交通事故。

（2）改变地下管线的坡度，甚至使管线断裂，供水管线改变将影响城市供水,排污管线改变将影响排污及雨后排沥。

（3）沉降中心将形成雨后积水，影响人民的正常生活秩序。

6、工程沿线地面沉降预测

在目前基本没有地下水开采情况下，假设维持各种影响地面沉降因素现状的情况下，依据沿线水准点的长期监测资料，对今后的地面沉降进行预测，采用多项式方程预测各地铁站监测点今后的沉降量，高程变化趋势和沉降速率，并整理形成表1。

7、工程沿线地面沉降的防治

（1）天津市政府一直在努力进行地面沉降的治理，以减少地面沉降，减少地质灾害对人民生活和经济上的影响。

（2）在设计和施工过程中,采取一定技术和减沉手段,减小地面沉降。

8、结论

（1）工程沿线是地面沉降易发地段，历史上地面沉降比较厉害。

（2）地下水开采是地面沉降形成的主要原因，目前工程沿线已经基本没有地下水开采，但是在地下水停采后，地面沉降具有滞后性，在一定时间内还会发育发展危害性长。

（3）随着天津市政府对地面沉降的持续治理，工程沿线地面沉降近年保持在15～25mm/a，地面沉降基本得到控制。但是从绝对沉降来说，仍然是比较大的，地面沉降的治理工作任重道远。