绪论
1.1研究背景
随着我国经济的发展和城市化进程的加快，许多城市交通拥堵情况日益严重，给人们的出行和工作带来了极大不便。城市轨道交通作为可有效改善城市交通问题的一项重要措施，已越来越受到各级政府部门的重视，并在近年来得到飞速发展。预计到2020年，国内各城市地铁可运营总里程将达到3000km。已建地铁城市的经验表明：软土地铁在运营期的沉降量很大，达到稳定所需的时间也很长，且沉降呈现明显的不均匀性。CTReilly et.al.C 1991)对英国Grimsby險道持续11年的观察发现，隧道的长期沉降经历了 10年才最终达到稳定⑴。Shirlaw (1994)通过大量调查发现，软土險道的长期沉降通常占总沉降量的30%?90%[2]。
东京临海副都新线建造于1980年，到1996年实测时最大沉降已达到750mm[3]。上海地铁一号线自1995年通车运营至今，出现了较严重的纵向沉降问题，最大累积沉降量超过200mm，年度最大差异沉降达30mm，导致險道结构局部开裂，出现渗水、冒泥现象[4]。上海打浦路越江險道投入使用16年后，长期沉降量达到120mm，造成險道烧曲并产生环向裂缝[5]。地铁險道过大的、长期沉降会对地铁结构本身和接头的安全性、耐久性及防水性能构成威胁；严重的不均勻沉降甚至会直接影响轨道的平顺度、乘坐舒适度及地铁的安全运营。因此，研究软土地铁隧道长期沉降及对地铁安全的影响对于地铁工程具有重要的理论和实际意义。
1.2研究现状
鉴于软土地铁隧道长期沉降的普遍性和危害性，许多学者已对该问题开展了相关研究。本节将分三个方面对其研究现状进行回顾：①软土地铁險道长期沉降规律、原因与沉降预测；②长期沉降对地铁安全（包括结构安全和运营安全两方面）的影响；③长期沉降预警模型的研究。
1.2.1 软土地铁隧道长期沉降规律、原因与沉降预测
目前，一些研究者已对软土地铁隧道的长期沉降规律与原因开展了相关研究。陈基讳和詹龙喜（2000)对上海地铁一号线运营期沉降进行了分析，发现上海地铁整体沉降和不均勾沉降量都很大，存在几个明显的沉降槽，而沉降槽内的沉降仍未达到稳定[4]。廖少明等（2006)研究了软土条件下盾构隧道纵向沉降模式及其结构响应的问题，根据大量工程实测资料，把长期沉降的曲线形态归纳为三次抛物线形式，并认为受相邻工程建设影响的險道沉降曲线为高斯曲线[6]。周宁和袁勇（2009)则认为软土盾构險道的纵向沉降变形曲线形态可以使用三次样条曲线进行拟合[7]。黄宏伟和臧小龙（2002)对软土盾构險道纵向变形和结构性态进行讨论，重点分析了土性不均勻与荷载变化两个主要因素对險道纵向变形的影响，同时指出由于盾构隧道与车站施工方法存在很大差异，它们对周围土体的扰动程度、沉降特点也截然不同，因此很容易在隧道与车站的连接处产生差异沉降，发生接头开裂、漏水和漏泥等情况[5]。黄广龙等（2006)就南京地铁西延线长期沉降规律进行了分析，并探讨了施工因素、地质因素、堆载因素以及降水因素对隧道长期沉降的影响[8]。刘蜀宁和唐积萍（2006)针对南京市地铁西延线出现的沉降，认为地质软弱是主要原因，并对后期的加固处理措施进行了讨论[9]。蒋洪胜和侯学渊（2002)分析了基坑开挖对临近地铁險道的影响，研究发现一方面隧道由于自身刚度会对基坑幵挖弓I发的位移在一定程度上产生抵抗作用；另一方面这种作用使得隧道自身的横向变形进一步加剧[1]。
张治国等（2007)运用有限元方法对地铁隧道在基坑施工过程中所产生的影响进行弹塑性分析，取得较满意的结果[11]。楼晓明和刘建航（2003)研究了高层建筑桩基础施工对上海延安东路越江隧道运营期沉降的影响，发现在桩基础施工对随道沉降的影响范围达到了1倍桩长[12]。庄丽和张银屏（2006)认为險道渗漏水是主要由于引发險道沉降引起，并通过有限元模拟计算，得到渗漏水量对沉降的影响[13]。
郑永来等（2005)渗漏稱合与应用力学的方法，计算了隨道相对周围软土在不同渗透系数比状况下的隧道沉降，结果显示由于地铁隧道渗漏的原因，软土地区沉降为20cm以上，和目前上海地铁沉降量相似[14]。张冬梅等（2005)在综合考虑險道局部渗透性以及土体时效特性的条件下，采用数值模拟的方法，对險道长期沉降的发展进行了研究[15]。沈水龙等（2004)用数值分析方法研究了区域地下水位下降引起的地表沉降，计算结果与上海地区实测结果基本一致[6]。张云等（2003)以上海地质条件为基础，根据最近十几年分层标和含水层水位观测资料分析了上海地面沉降的主要沉降层；并结合室内实验的结果，指出砂层的变形特征一般情况下以塑性变形为主、应力应变关系为非线性以及存在孺变变形，在建立地面沉降模型时必须考虑含水砂层的这些变形特点.
第二章 软土地铁长期沉降规律、原因与沉降预测 ................8
2.1 隧道沉降的时空特征 ................8
2.2 隧道长期沉降原因分析 ................15
2.3 隧道长期沉降预测 ................21
第三章 长期沉降对地铁安全的影响 ................25
3.1 隧道长期沉降对结构裂缝的影响 ................25
3.2 长期沉降对渗漏的影响 ................36
3.3 长期沉降对沉降缝的影响 ................41
3.4 长期沉降对道床和底板脱空区的影响 ................44
3.5 长期沉降对隧道线形的影响 ................47
第四章 西延线隧道沉降报警模型研究 ................53
4.1 报警对象和报警指标的确定 ................53
4.2 报警值与报警等级的研究 ................53
4.3 报警模型功能模块的建立与相互关系研究 ................56
结论
软土地铁隧道在运营期的沉降量很大，达到稳定所需的时间也很长，且沉降呈现明显的不均匀性。地铁隧道长期的、过大沉降会对地铁结构本身和接头的安全性、耐久性及防水性能构成威胁；严重的不均匀沉降甚至会直接影响轨道的平顺度、乘坐舒适度及地铁的安全运营。本文结合南京地铁一号线西延线工程，研究南京河西地区地铁隧道长期沉降及对地铁结构安全的影响。主要研究结论如下：
(1)通过对运营期隧道沉降数据的分析，发现南京地铁一号线西延线出现了较严重的沉降问题：沿线共有4个沉降槽，沉降槽区间长度占隧道总长度的40%左右；同时各段沉降速率还较大，全线仅有17%的区段达到稳定状态。
(2)参考其它地区的经验和南京地铁的实际情况，定性分析了西延线长期沉降的原因。研究发现地质条件（软土分布、固结和蠕变）、运营荷载与隧道渗漏水是一号线西延线产生较大沉降和沉降差的主要影响因素，其中地质条件是基本因素。此外，周边工程建设因素虽然对现阶段沉降的影响较小，但随着地铁周边工程的幵发，其影响不容忽视。
参考文献
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[2] Shirlaw J. N. Observed and calculated pore pressure and deformations induced by an earthbalance shield: Discussion[J]. Canadian Geotechnical Journal. 1995，（32):181-189.
[3]朱启银，叶冠林，王建华等.软土地层盾构隧道长期沉降与施工因素初探[J].岩土工程学报.2010，32(S2): 509-512.
[4]陈基炜，詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及规律分析[J].城市地质.2000, (2):51-56.
[5]黄宏伟，臧小龙?盾构隧道纵向变形性态研究分析[J].地下空间.2002, 22(3): 244-251.
[6]廖少明，白廷辉，彭芳乐等.盾构隧道纵向沉降模式及其结构响应[J].地下空间与工程学报.2006, 2(5): 765-774.
[7]周宁，袁勇.越江盾构隧道纵向变形曲率与管环渗漏的关系[J].同济大学学报(自然科学版).2009, 37(11): 1446-
[8]黄广龙，卫敏，韩爱民等.南京长江漫滩地层中地铁结构的沉降分析[J].水文地质工程地质.2006，33(3): 112-116.
[9]刘蜀宁，唐积萍.南京地铁西延线结构沉降的治理[J].南京市政.2006(4): 25-27.
[10]蒋洪胜，侯学渊.基坑幵挖对临近软土地铁隧道的影响[J].工业建筑.2002，32(5):53-56.