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北京地面沉降災(zāi)害評估指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)劃分

文檔作者：范曉嶺張青文檔來源：北京交科公路勘察設(shè)計研究院有限公		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月12日
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都市快軌交通·第29卷第4期2016年8月《土建技術(shù)●
doi：10．3969／j．issn．1672—6073．2016．04．020
北京地面沉降災(zāi)害評估
指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)劃分
范曉嶺張青
(北京交科公路勘察設(shè)計研究院有限公司北京100191)
摘要隨著北京市地鐵工程的大規(guī)模興建，地面沉
降災(zāi)害對其危害逐漸顯現(xiàn)出來。地鐵線路具有線路
長、規(guī)模大，沿線可能穿越不同的工程和水文地質(zhì)單
元。如何在地質(zhì)災(zāi)害危險性評估中，科學(xué)、客觀、合理
地對地面沉降災(zāi)害進行評估，就顯得尤為重要。在前
人工作的基礎(chǔ)上，建議引入單位沉降速度差異率這一
指標(biāo)，與地面累計沉降量、沉降速度共同作為地鐵等重
大線性工程地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的指標(biāo)，闡
述各項指標(biāo)值的獲得方法，并對指標(biāo)進行無量綱化處
理，建立相應(yīng)的地災(zāi)評估方法。
關(guān)鍵詞地面沉降；評價指標(biāo)；評價標(biāo)準(zhǔn)；單位沉降速
度差異率
中圖分類號U231 文獻標(biāo)志碼A
文章編號1672—6073(2016)04—0089—04
地面沉降是北京市平原區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的一個重要類
型，是工程建設(shè)在進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作中的
一項重要內(nèi)容，其評估指標(biāo)的確定應(yīng)以反映地面沉降
對工程危害為基礎(chǔ)。地面沉降最直接的危害就是導(dǎo)致
地面下沉、水準(zhǔn)點失準(zhǔn)、地面開裂，間接造成地下井管
變形，道路、建(構(gòu))筑物開裂等，在受災(zāi)體破壞形式上
主要表現(xiàn)為漸變性破壞。目前常用的有地面累計沉降
量和沉降速度兩個指標(biāo)，但對不同的工程類型(線狀、
點狀、區(qū)域性)、規(guī)模(大、中、小)和地質(zhì)環(huán)境(復(fù)雜、簡
單)，其指標(biāo)的側(cè)重點各不相同，在評估體系中的權(quán)重
也不盡相同，甚至反映不出地面沉降對工程的具體危
害情況。因此，選用合理的指標(biāo)類型，并建立相應(yīng)的評
收稿日期：2015-07-25 修回日期：2015-08-13
作者簡介：范曉嶺，男，碩士，高級工程師，注冊土木工程師(巖土)
主要從事工程地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害防治方面的工作
272971 7596@qq．com
價體系，對評估結(jié)論的指導(dǎo)性更為重要。
l 評價指標(biāo)
目前北京市地面沉降的評價指標(biāo)主要有兩種，分
別是地面累計沉降量S和沉降速度y。地面累計沉降
量是對地面沉降總量最直接的反映，而沉降速度則是
對該區(qū)域沉降快慢的反映，這兩個指標(biāo)反映了一個地
區(qū)地面沉降的發(fā)展情況，在北京市地質(zhì)災(zāi)害危險性評
估工作中最為常用，其常用評估標(biāo)準(zhǔn)見表l。
這種評估指標(biāo)在工民建及城市設(shè)施等一些點狀工
程中，能夠直接反映地面沉降對其危害的特點。但隨
著北京市地鐵規(guī)劃建設(shè)和城市道路建設(shè)的不斷發(fā)展，
地鐵及道路等線性工程，沿途可能穿越不同的地面沉
降區(qū)域，地面沉降對這些線性工程的危害，僅依靠上述
兩個指標(biāo)不能真正反映地面沉降對其危害的特點。對
于線性工程主要表現(xiàn)在不均勻沉降對工程的破壞，因
此建議引入“單位沉降速度差異率”這一指標(biāo)，它是指
單位長度沉降速度差異，單位為lliln／a·km，其值等于
兩點的沉降速度之差與兩點距離的比值。
表1 北京地區(qū)地面沉降常用評估標(biāo)準(zhǔn)
綜合評估指標(biāo)
率號危險性鏟級
地面累計沉降量?m妯，面：冗降速厚／(Ium／．11
l 危險性小。<300
2 危險性中等300—1 000
3 危險性大≥l 000
≤10
lO～20
≥20
將地面累計沉降量s、沉降速度y、單位沉降速度
差異率6。等3個指標(biāo)作為評估地面沉降災(zāi)害的評價
標(biāo)準(zhǔn)。
2 3個指標(biāo)的獲得
1)目前，北京市已建立起比較完善的地面沉降觀
URBAN RAPID RAIL TRANSIT鵲
萬方數(shù)據(jù)
都市快軌交通·第29卷第4期2016年8月
測系統(tǒng)，不間斷測量地面沉降量，并定期向社會公布，
主要以地面累計沉降量圖的形式發(fā)布。建議以北京市
地面沉降觀測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，定期向社會公布地面累計
沉降量等值線圖，以期能更好地為本市地面沉降評估
工作服務(wù)。
2)沉降速率為不同年份測定同一地點的地面累
計沉降量之差與年份之差的比值，該值可以通過收集
不同年份的地面累計沉降量圖，查詢同一地點不同年
份的地面累計沉降量，取其差值與年份差值的比值，即
可獲得該數(shù)據(jù)。
3)獲得區(qū)域范圍內(nèi)的點沉降速度數(shù)據(jù)后，根據(jù)坐
標(biāo)位置，生成沉降速度等值線圖，從該圖中，可以較方
便地計算任意兩點的單位沉降速度差異率(沉降速度
等值線圖類似于等高線圖，圖中等值線越密集的地方，
說明該處的單位沉降速度差異率越大，而由其產(chǎn)生的
危害也就越大)。
3評價方法
目前，地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險性評估方法常用的
是采用地面累計沉降量和沉降速率2個指標(biāo)，按照其
中單一指標(biāo)所達(dá)到的危險性等級進行評估級別確定。
用這種方法未考慮評價指標(biāo)對工程的影響程度，在具
體評估工作中，因工程類型、規(guī)模和地質(zhì)環(huán)境的不同，
采用的評估方法和標(biāo)準(zhǔn)不能準(zhǔn)確表述其危險性等
級?。如地面累計沉降量對點狀工程的影響可以根
據(jù)區(qū)域沉降的特點進行一定的基礎(chǔ)沉降預(yù)留，其危險
性評定可適當(dāng)降低；對線狀工程來講，沉降速率即使很
小，但如果全線沉降速率變化差異較大，其對線路的危
害也不容忽視。
結(jié)合以往的研究成果，建議選用地面累計沉降量
S、沉降速度y、單位沉降速度差異率6。等3個指標(biāo)，根
據(jù)評估過程對不同工程、不同規(guī)模、不同重要性工程的
影響側(cè)重點，采用層次分析法，確定3個指標(biāo)在評價中
的權(quán)重，并對各個指標(biāo)進行量化，建立相應(yīng)的評價標(biāo)
準(zhǔn)舊J。依據(jù)經(jīng)驗對其中的各個指標(biāo)進行危險性分級，
做無量綱處理，將各個指標(biāo)的計算數(shù)值和權(quán)重值的乘
積求和，計算其危險性指數(shù)。
文章采用前人在地面沉降危險性分級量化分析研
究中確定的權(quán)重分配，3個主要沉降特征的權(quán)重值：地
面累計沉降量為0．12，沉降速率為0．31，單位沉降速
度差異率為0．55。
4評價標(biāo)準(zhǔn)
地鐵建設(shè)一般對沉降量控制相對較為嚴(yán)格，地面
90 URBAN RAPID RAIL TRANSIT
沉降評估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的確定應(yīng)以地鐵工程對沉降量的要
求劃定。但目前在地質(zhì)災(zāi)害危險性對地鐵工程的評估
中并沒有建立起統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文中地面累計沉降
量、沉降速度兩個評價指標(biāo)依然采用北京市常用評價
標(biāo)準(zhǔn)，對于單位沉降速度差異率，結(jié)合相關(guān)設(shè)計單位對
沉降差異的控制要求，建議采用以下標(biāo)準(zhǔn)，綜合評價指
標(biāo)見表2。
表2地鐵工程地面沉降災(zāi)害評價指標(biāo)
序號危險性分級地面累計
沉降量
s／nlnl
綜合評估指標(biāo)
地面單位沉降計算
沉降速度速度差異率數(shù)值
W(mm／a)6，／(nmCa·km)
l 危險性小<。300 ≤5
2 危險性中等300一l 000 5—20
3 危險性大≥1 000 ≥20
≤2 l～3
2～7 3～10
≥7 ≥10
注：表中的“計算數(shù)值”是將用于評價的3個指標(biāo)統(tǒng)一無量綱化。例
如某點的地面累計沉降量、沉降速度、單位沉降沉降速度差異率分別
為350 mill、18 mm,／a。5 mm／a·km。其對應(yīng)的計算數(shù)值采用內(nèi)插法計
算分別為3．5、9．1、7．2。
結(jié)合各評價指標(biāo)的權(quán)
重分配以及表2中“計算
數(shù)值”的分配原則，建立
其評判地面沉降災(zāi)害危險
性大小的標(biāo)準(zhǔn)，即將各個
指標(biāo)的計算數(shù)值和權(quán)重值
表3地鐵工程地面沉降
災(zāi)害危險-陛大小分級
危險性計算數(shù)值
≤3
3～10
≥10
危險性大小分級
危險性小
危險性中等
危險性大
的乘積求和，建立分級標(biāo)準(zhǔn)見表3。
5工程實例
5．1 工程概況
北京地鐵6號線一期工程位于北京市中部，呈東
西走向，分布于海淀區(qū)、西城區(qū)、東城區(qū)、朝陽區(qū)和通州
區(qū)5個區(qū)。線路起于昆玉河西岸的五路站，東至通州
新城，至草房站結(jié)束，全長30．1 km，共設(shè)車站22座。
5．2沿線地面沉降概況
地鐵6號線一期工程橫穿東八里莊一大郊亭沉降
中心(星火路站位于沉降中心附近)。該沉降中心為北
京市新近形成的5個較大沉降區(qū)之一，從1959年到
2005年，中心累計沉降量已達(dá)850 inln左右，中心沉降
速率在18 mm／a左右。
項目為線狀工程，長度較大，故各區(qū)間沉降量、沉
降速率均有所不同。截至2005年，線路起點至北海公
園站，基本沒受到地面沉降的影響；北海公園站一東四
站沉降量為50～100 mill，沉降速率≤2．5 mln／／a；東四
站一朝陽門站沉降量在100—200 mm，沉降速率為
萬方數(shù)據(jù)
北京地面沉降災(zāi)害評估指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)劃分
2．5—5 mnl,／a；朝陽門站一呼家樓站沉降量在200—
250 mm，沉降速率為5—7．5 ram／a；呼家樓～草房站沉
降量2300 mill，沉降速率I>7．5 mmfa。
5．3評估過程
本文收集了北京市1999年和2005年的地面累計
沉降量舊J，以線路兩側(cè)各1 km為界作為研究范圍(為
方便劃分網(wǎng)格，局部研究范圍可能大于1 kin)，沿線路
走向間隔1．0 km，垂直線路走向間隔0．5 km，應(yīng)用地面
累計沉降量圖計算各網(wǎng)格交叉點的1999年和2005年
的地面累計沉降量，并求得各交叉點的沉降速度，據(jù)此
生成地面沉降速度等值線圖。根據(jù)地面沉降速度等值
線圖，計算單位沉降速度差異率，生成單位沉降速度差
異率等值線圖。地面累計沉降量等值線圖、沉降速度等
值線圖、單位沉降速度差異率等值線圖分別見圖1—3。
310000．
～ 一
330098 000000：L—-——————_1r
307 000——．一一一—二ji‘；i曩--～～ 500 000 505 000 510 000 515 000 520 000 525 000
圖1 2005年地面累計沉降量等值線圖
30109308：O：QO：-蘭1307000菱鐾鎏菱菱000| ，一L_，j 二三一．-_t．_婆勇蠡i潤r量
．-～- 董：．二 一。主≥ _E二蘭考孳l。嗣理∥3糖礦) i；至量蘭．：：璺■■‘：二．鑒Σ0j
圖2 1999--2005年地面沉降速度等值線圖
以單元格為單位，分別計算單元格內(nèi)的平均地面
累計沉降量、沉降速度及單位沉降速度差異率，應(yīng)用權(quán)
重分配值和無量綱處理方法分別計算地面沉降危害性
數(shù)值，計算結(jié)果見圖4，應(yīng)用表4的劃分標(biāo)準(zhǔn)，對北京地
鐵6號線進行地質(zhì)災(zāi)害危險性等級劃分。
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330908307 80辮00一蘭』蘭蘭三盈O001 - 、★·
·：一olL 。： 一。■t，暾i。
圖3 1999--2005年單位沉降速度差異率等值線圖
310 OOO．．=—‘ 一‘”，互≤ 一
309
0。：308 000 ．．．?o。_——賽耋整。___ ，o：t望警土
307 000
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500 000 505 000 510 000 515 000 520 000 525‘000
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圖4地面沉降危險性指數(shù)等值線圖
5．4評估結(jié)果及分析
1)當(dāng)采用地面累計沉降量|s、沉降速度y和單位
寶沉降速度差異率6。判斷地質(zhì)災(zāi)害危險性等級時，南鑼
鼓巷站一青年路站段地災(zāi)危險性指數(shù)為3—10，長度為
10．6 km，占評估長度41％，地災(zāi)評估級別為中等。褡
(褳坡站)黃(渠站)區(qū)間中點至黃(渠)常(營)區(qū)間中
點地災(zāi)危險性指數(shù)為10～12，長度為1．6 km，占評估長
度6％，地災(zāi)評估級別為大，其余路段地質(zhì)災(zāi)害危險性
為小級。評估結(jié)果見表4、圖4和圖5。
表4不同指標(biāo)下地質(zhì)災(zāi)害危險性評級
評價指標(biāo)地災(zāi)危險性小級地災(zāi)危險性中級地災(zāi)危險性大級
其他路段累計地面沉降均小于
S／ram 300 mill，長度21．9 km(占評估長
度85％)
青年路站嗒褳坡站段累計沉降量在
300—320 mm，長度為4 km(占評估長無
度15％)
V／(ram／a) 度麓亨段長度14．2 km(占評估長薹豢凳壤漂造譬。量嘉喜羹。．篇徽荔28’長度為
Vc一㈤度篙≯躺·?㈨種長：鴦黧縫．黜劂量簍主麓浮
瑚?肌％-It-，余％,g，?13．7 km(?長度妻鬻端∞10’長羹徽麓篡辮≠
URBAN RAPID RAIL TRANSIT 91
萬方數(shù)據(jù)
都市快軌交通·第29卷第4期2016年8月
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注：綠色為危險性小級，黃色為危險性中級．紅色為危險性大級。
圖5不同指標(biāo)地面沉降危險性評級
2)當(dāng)采用地面累計沉降量．s和沉降速度y進行
地質(zhì)災(zāi)害危險性評估時，本線路的評估結(jié)果主要受沉
降速度y的影響，評估結(jié)果中路段累計長度與采用
3個指標(biāo)時相近，但范圍有較大變化，說明單位沉降
速度差異率6。指標(biāo)的引入對評估范圍及結(jié)果有較大
影響。
3)當(dāng)采用地面累計沉降量和沉降速率2個指標(biāo)，
按照其中單一指標(biāo)所達(dá)到的危險性等級進行危險性評
估，結(jié)果同沉降速度y；當(dāng)引入單位沉降速度差異率6。
后，其評價結(jié)果較2個指標(biāo)危險性評估級別明顯偏大，
且沉降速度原為危險性大的路段，評價結(jié)果顯示為小
級，說明該段雖然沉降速度較大，但是其單位沉降速度
差異率較小，地面沉降對地鐵的建設(shè)可通過基礎(chǔ)埋置
補償方式進行預(yù)防，地面沉降評估危險性相對較小。
另外，采用3個指標(biāo)通過權(quán)重分配時，其3個指標(biāo)評估
重疊區(qū)域，地災(zāi)評估級別普遍為中等至大級。
4)評估中采用的指標(biāo)無量綱處理，有助于進行地
災(zāi)評估的量化評定，為地災(zāi)評估的分級創(chuàng)造條件。但受
量化分級上限確定和各個指標(biāo)在評估中權(quán)重的影響，其
單一指標(biāo)對地災(zāi)評估級別的確定和對評估線路的危害
影響容易降低。如地面累計沉降量指標(biāo)評定位于危險
性大的界線時，受權(quán)重影響，其評定結(jié)果可能為中等。
5)評價的精度同單元網(wǎng)格的劃分有一定關(guān)系，建
議累計地面沉降、沉降速率和單位沉降速度差異率變
化較大位置的網(wǎng)格可適當(dāng)加密，以保證評價的精度。
6結(jié)論
1)隨著北京市地鐵建設(shè)的不斷展開，地面沉降對
地鐵等重大線性工程的影響越來越明顯。地面累計沉
降量和沉降速度作為目前常用的評價指標(biāo)，已不能較
全面反映地面沉降對其的影響，因此建議引入單位沉
降速度差異率這一指標(biāo)。
2)以北京地鐵6號線一期工程為例，采用地面累
計沉降量s、沉降速度y和單位沉降速度差異率艿。等
3個指標(biāo)，按照指標(biāo)權(quán)重的不同進行地面沉降地質(zhì)災(zāi)害
危險性評估分級。通過對比常規(guī)評價結(jié)果，表明單位
沉降速度差異率6。指標(biāo)的引入對線性工程影響較大，
可以作為其中一個重要指標(biāo)進行評估。
3)以地面累計沉降量Js、沉降速度y和單位沉降
速度差異率6。等3個指標(biāo)建立的地面沉降危險性分級
標(biāo)準(zhǔn)僅是從收集的數(shù)據(jù)和資料得到的經(jīng)驗性數(shù)據(jù)，以
此應(yīng)用在全市范圍內(nèi)的地鐵地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，其
分級標(biāo)準(zhǔn)還有待進一步的完善和提高。
參考文獻
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市地質(zhì)，2007，2(2)：19—26．
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城市地質(zhì)，2008，3(3)：40—44．
(編輯：郝京紅)
Assessment Index and Standard of Ground Subsidence Disaster in Beijing
Fan Xiaoling Zhang Qing
(Jiaoke Transport Consultants Ltd．．Beijing 100191)
Abstract：In recent years，with the large·scale construction of subway projects缸Be學(xué)ng，the harm of ground subsidence has
graduany manifested themselves．Subway lines are long l缸es．a(chǎn)nd of large scales and may cross different enghaeering and
hydrogeological units，and eVen different land subsidence areas．Thus，it is particularly important to assess ground subsidence
scientifically，objectively and rationally證geological hazard assessment．On the basis of the previous work，this article suggests
hatroduchag the hadex of“Variability of Unit Settlhag Velocicy”，together with accumulative ground settlement，and settling velocity as
the ground subsidence geological hazard assessment index缸subway and major engineering projects to establish the method of
disaster evaluation．
Key words：ground subsidence；evaluation index；assessment criterion；variability of unit settling velocity
92 URBAN RAPID RAIL TRANSIT

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