区域地面沉降对基础设施的影响--陈廷武.pdf

区区 域域 地地 面面 沉沉 降降 对对 基基 础础 设设 施施 的的 影影 响响 分分 析析陈廷武陈廷武北京市测绘设计研究院北京市测绘设计研究院研究背景北京市规划委课题北京市规划委课题北京东部区域地面沉降监测网络的建设与应用北京东部区域地面沉降监测网络的建设与应用北京市科委科技计划课题北京市科委科技计划课题地面沉降及地下水位变化对地铁工程的影响研究地面沉降及地下水位变化对地铁工程的影响研究北京市地理国情普查项目北京市地理国情普查项目北京市平原地区地面沉降监测北京市平原地区地面沉降监测研究区地面沉降速率分析19791989年地面沉降速率分区图19891998年地面沉降速率分区图19982005年地面沉降速率分区图20052010年地面沉降速率分区图 20102012年地面沉降速率分区图不同沉降速率的地面沉降面积百分变化图0 20 40 60 80 100 1979-19891989-19981998-20052005-20102010-2012百分比百分比时间（年）时间（年）大于10mm/yr大于20mm/yr大于50mm/yr大于80mm/yr小于10mm/yr研究区东部与西部地区地面沉降速率较小，总体上东部地区的地面沉降速率在缓慢增大，比较平稳，西部地区的地面沉降速率呈逐渐减小的发展趋势；沉降速率较大的位置在不断向东部移动。19791988年间的地面沉降主要发生在东三环附近的八里庄大郊亭一带，沉降速率也相对较小。到2010年初移动到东五环以外；2010年以来超过50mm/yr的面积达到了66.5%，大于80mm/yr的面积超过40%。研究区地面沉降速率分析地面沉降对公路的影响地面沉降对公路路基的影响水平方向上张裂使路面开裂，在水流冲刷和侵蚀下形成路面塌陷水平方向上张裂使路面开裂，在水流冲刷和侵蚀下形成路面塌陷垂直方向上的错动，易在道路上形成路坎垂直方向上的错动，易在道路上形成路坎引起路面纵、横坡发生变化，影响路面排水引起路面纵、横坡发生变化，影响路面排水地面沉降对公路桥梁的影响桥梁结构出现持续沉降乃至不均匀沉降桥梁结构出现持续沉降乃至不均匀沉降沿线竖高程向发生变化，结构物和路面间出现明显竖向位移差异，沿线竖高程向发生变化，结构物和路面间出现明显竖向位移差异，使路面出现纵向、横向裂缝进而导致桥梁桥头跳车、使路面出现纵向、横向裂缝进而导致桥梁桥头跳车、桥梁承台错动变形等现象桥梁承台错动变形等现象。建议的控制标准参照相关规范、研究成果，从路面结构破坏的极限应力条件、行车的舒适性、参照相关规范、研究成果，从路面结构破坏的极限应力条件、行车的舒适性、安全性等方面出发综合研究，建议路基的不均匀沉降按照安全性等方面出发综合研究，建议路基的不均匀沉降按照44的差异沉降率来进的差异沉降率来进行控制。行控制。工程控制措施1.1.合理选线合理选线。2.2.加强道路沿线的前期勘察与评估工作加强道路沿线的前期勘察与评估工作。3.3.加强地面沉降监测，保证高程的现实性加强地面沉降监测，保证高程的现实性。4.4.控制道路沿线地下水的开采。控制道路沿线地下水的开采。5.5.在公路设计中充分考虑沉降量，预留地面沉降所损失的高程在公路设计中充分考虑沉降量，预留地面沉降所损失的高程。6.6.增强地基强度。增强地基强度。地面沉降对建筑物的影响 顺义地区因地面沉降使某厂房产生裂缝顺义地区因地面沉降使某厂房产生裂缝 市棉纺一厂市棉纺一厂 27 号宿舍楼北墙开裂号宿舍楼北墙开裂 与地下水开采区的位置相关地下水的开采量一般都比较大，开采层位相对比较单一与集中，所以会造成地地下水的开采量一般都比较大，开采层位相对比较单一与集中，所以会造成地下水漏斗的水力梯度比较大（补给的面积小），在较小范围内地面沉降比较剧下水漏斗的水力梯度比较大（补给的面积小），在较小范围内地面沉降比较剧烈。在离开采井范围较远处地下水位变化比较平缓（补给的面积大），地面沉烈。在离开采井范围较远处地下水位变化比较平缓（补给的面积大），地面沉降平缓。降平缓。地面沉降发生在浅部影响范围较小，地表差异沉降量大。影响范围较小，地表差异沉降量大。地面沉降发生在深部影响范围较大，地表差异沉降量小。影响范围较大，地表差异沉降量小。工程控制措施1.1.加强前期勘察与评估工作加强前期勘察与评估工作重视勘察工作，重视勘察工作，在基岩起伏较大，地面沉降严重的地区在基岩起伏较大，地面沉降严重的地区进行高层和超高层建设时，进行高层和超高层建设时，建议进行区域地面沉降影响的专项评估建议进行区域地面沉降影响的专项评估。2.2.建（构）筑物设计措施建（构）筑物设计措施建筑物体型应力求简单建筑物体型应力求简单，控制建筑物长高比控制建筑物长高比；合理安排建筑物的间距合理安排建筑物的间距，合理布臵纵横墙合理布臵纵横墙。3.3.结构结构措施措施基础结构形式，加强基础刚度基础结构形式，加强基础刚度；减轻建筑物的自重减轻建筑物的自重；减少或调整基底附加应力减少或调整基底附加应力；在砌体承重的建筑物的各层设臵一道钢筋混凝土圈梁在砌体承重的建筑物的各层设臵一道钢筋混凝土圈梁。地面沉降对地下管线的影响地面沉降对地下管线的影响形式1.1.地面沉降对地下管线高程的影响地面沉降对地下管线高程的影响2.2.地面沉降对地下管线受力变形的影响地面沉降对地下管线受力变形的影响地下管线的一般破坏形式地下管线的一般破坏形式沉降作用下管线变形的影响因素沉降作用下管线变形的影响因素3.3.地下管线地下管线变形及变形及坡度坡度控制标准控制标准4.4.工程措施工程措施对地下管线高程的影响垡头污水处理厂配套污水管线工程垡头污水处理厂配套污水管线工程酒仙桥污水处理厂酒仙桥污水处理厂通州北环环遂工程通州北环环遂工程几年间，各期工程出现较大高程衔接问题。几年间，各期工程出现较大高程衔接问题。地下管线破坏形式见右图见右图地面沉降作用下管线变形的影响因素1.1.地面沉降地面沉降量与沉降区量与沉降区大小大小2.2.管径管径3.3.管壁的厚度管壁的厚度4.4.土体的强度土体的强度5.5.管土的摩擦系数管土的摩擦系数6.6.管道内的压力管道内的压力地下管线变形及坡度控制标准管线变形管线变形建议建议控制标准控制标准排水管道给水管道燃气管道热力管道工业管道控制标准（倾斜）1040.80.8钢管：0.8柔性管：3管线的管线的坡度坡度建议建议控制标准控制标准排水管道热力管道燃气管道控制标准（倾斜）塑料管：2其他管：33中压管3低压管4工程控制措施1.1.规划阶段的措施规划阶段的措施合理选线合理选线2.2.设计阶段的措施设计阶段的措施管径、管材、坡度等。管径、管材、坡度等。3.3.施工措施施工措施管线基础的处理。管线基础的处理。减小管线表面与土体的摩擦系数减小管线表面与土体的摩擦系数。4.4.管理措施管理措施减小地下水的开采减小地下水的开采；设臵地下水禁采范围设臵地下水禁采范围；加强地面沉降监测。加强地面沉降监测。地面沉降对地铁的影响地面沉降对轨道的影响1.1.对轨道平顺性影响对轨道平顺性影响2.2.道床裂缝和沉陷道床裂缝和沉陷3.3.混凝土轨枕伤损混凝土轨枕伤损4.4.钢轨磨损钢轨磨损5.5.钢轨接头病害钢轨接头病害地下线结构示意图地下线结构示意图地面沉降对隧道结构的影响1.1.隧道底板裂缝隧道底板裂缝2.2.衬砌裂损衬砌裂损3.3.整体道床与管片间的开裂整体道床与管片间的开裂4.4.隧道底板和道床结构剥离隧道底板和道床结构剥离5.5.隧道结构变形致使净空变小隧道结构变形致使净空变小6.6.结构构造缝破坏结构构造缝破坏地面沉降对车站结构的影响1.1.引起车站底板的开裂与破坏引起车站底板的开裂与破坏变形过大时会引起车站底板的开裂与破坏，导致车变形过大时会引起车站底板的开裂与破坏，导致车站涌水、流砂站涌水、流砂。2.2.引起车站与区间隧道衔接处的较大差异沉降引起车站与区间隧道衔接处的较大差异沉降隧道结构呈现一定的柔性隧道结构呈现一定的柔性，地下车站结构体相对刚地下车站结构体相对刚度较大，对不均匀地面沉降的结构调整性相对较强度较大，对不均匀地面沉降的结构调整性相对较强，两者变形的差异两者变形的差异使隧道环缝漏水和管片开裂使隧道环缝漏水和管片开裂。地面沉降对高架桥梁的影响区域地面沉降可能引起高架桥梁墩柱出现区域地面沉降可能引起高架桥梁墩柱出现不均匀下沉，对轨道平顺性造成影响，发展不均匀下沉，对轨道平顺性造成影响，发展到一定程度可能对轨道交通高架线的安全性到一定程度可能对轨道交通高架线的安全性造成影响。造成影响。1.1.改变原始线路坡度改变原始线路坡度2.2.影响桥面的平顺度影响桥面的平顺度3.3.导致桥梁破坏导致桥梁破坏墩柱进行安全结构补强墩柱进行安全结构补强工程控制措施1.1.规划阶段的措施规划阶段的措施选线，重点地区的前期勘察、评估选线，重点地区的前期勘察、评估2.2.设计阶段的措施设计阶段的措施结构变形缝结构变形缝、沉降缝、沉降缝的设臵，净空的预留的设臵，净空的预留，结构的刚度以及结构的刚度以及特种特种结构形式等结构形式等。3.3.施工与维护措施施工与维护措施增大扣件可调量，注浆补强，基础的加固，减少增大扣件可调量，注浆补强，基础的加固，减少道床和路基结构道床和路基结构的扰动，施工质量的控制。的扰动，施工质量的控制。4.4.管理措施管理措施设臵地下水禁采范围，长期监测与定期检查，预警机制及应急预案。设臵地下水禁采范围，长期监测与定期检查，预警机制及应急预案。谢 谢！