成都地鐵8號線一期地下水影響分析

徐瑞御　魏鏡玲　肖慶峰

摘 要：成都地鐵8號線一期線路呈西南～東北走向，南起謝家橋站，向東北方向串聯(lián)十里店、萬年場、玉雙路、牛市口、東湖、倪家橋、肖家河等居住集中片區(qū)，建成后將有效改善城市交通狀況。同時，地鐵建設(shè)也會對城市地下水環(huán)境造成相應影響，例如，使地下水位壅高;由于疏排水引起地面不均勻沉降;地下水運動造成車站涌水等。本文通過計算得出：地鐵8號線一期修建引起的各車站地下水位壅高值為0.010～0.546 m;車站基坑降水引起的地面沉降值為0.21～9.84 mm;車站的最大涌水量為614.09～10 898.72 m3/d。

關(guān)鍵詞：成都地鐵8號線一期;地下水壅高;地面沉降;最大涌水量

中圖分類號：TU46，U453.6+1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）07-0122-04

Abstract：The first phase of Chengdu Metro Line 8 runs from the southwest to the northeast， starting from Xiejiaqiao station in the south， connecting the northeast residential areas of Shilidian， Wannianchang， Yushuang Road， Niushikou， Donghu， Nijiaqiao and Xiaojiahe， When completed， the urban traffic condition will be effectively improved. In the meantime， the subway construction will have a corresponding impact on the urban groundwater environment， such as making the groundwater level rise; uneven ground settlement caused by drainage as a result water inflowing into the station， etc. In this paper ， it was obtained by calculated that the backwater level of each station caused by the first phase construction of Metro Line 8 was 0.010～0.546 m， the ground settlement caused by the foundation pit dewatering was 0.21～9.84 mm， and the maximum water inflow of the station was 614.09～10 898.72 m3/d.

Keywords： the first phase of Chengdu Metro Line 8;groundwater backwater;land subsidence;maximum water inflow

隨著城市規(guī)模的日益擴大，各大城市的交通壓力陡然增加。成都地鐵建設(shè)對改善和加強城市人防工程系統(tǒng)、提高城市交通通行能力、實現(xiàn)城市健康持續(xù)發(fā)展、推動和促進成都經(jīng)濟發(fā)展具有非常重要的意義。成都地鐵遠景規(guī)劃線路總長約2 450 km，遠期規(guī)劃線路總長約1 765 km。目前，成都地鐵共開通6條線路，線路總長196.477 km。隨著地鐵建設(shè)力度不斷加大，在地鐵建設(shè)過程中產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題備受重視。徐則民[1]、徐巖[2]、孫鈞[3-5]、毛邦燕[6]、趙瑞[7]等人都對地鐵建設(shè)中地下水的影響問題進行了研究。徐則民[1]、徐巖[2]、孫鈞[3-5]從宏觀上對這一問題進行了定性分析與評價，沒有進行定量化研究。毛邦燕[6]、趙瑞[7]未考慮地鐵建設(shè)中涌水量的計算。對地鐵建設(shè)過程中地下水與工程建設(shè)的相互影響進行分析，可為相關(guān)研究提供幫助，并對相應工程建設(shè)提供參考，具有十分重要的理論和實踐意義。

成都市區(qū)水量豐富，8號線一期沿線有多條河流溝渠。本文對成都地鐵8號線一期工程進行了量化分析，得出此工程對城市地下水的壅高值、車站基坑降水引起的地面沉降值以及車站最大涌水量。

1 工程概況

成都地鐵8號線一期工程范圍為謝家橋站—十里店站，呈西南～東北走向，線路主要途經(jīng)川大路、珠江路、益新大道、高朋大道、芳草西二街、倪家橋路、棕南西街、東湖公園草坪、琉璃東街、靜居寺西街、匯源南路、匯源北路、雙桂路、成華大道。線路全長為28.6km，均為地下線，共設(shè)車站25座，其中換乘站14座。車站主體結(jié)構(gòu)底板埋深為10.63～27.10 m，隧道區(qū)間底板埋深為12.86～34.40 m。場地范圍地勢較平坦，地貌單元為岷江水系沖積平原I—Ⅲ級階地，高程為490.69～512.78 m，相對高差為22.09 m。

8號線一期所經(jīng)過區(qū)域廣泛分布地表第四系堆積層。地層結(jié)構(gòu)由上到下分別為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml），第四系上新統(tǒng)沖積層（Q4al+pl）黏土、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、細砂、中砂、卵石，下伏基巖為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）紫紅色泥巖。根據(jù)成都市區(qū)域地下水的賦存條件及水文地質(zhì)資料可知，其主要有三種類型的地下水：一是賦存于黏性土層之上填土層中的上層滯水;二是基巖裂隙水;三是第四系砂、卵石層的孔隙潛水。成都地區(qū)水位年變化幅度為1～3 m，本區(qū)段地下水埋深4.0～17.40 m。

8號線一期分別穿越江安河、順風河、肖家河、肖家河支河、湯家堰河、欄桿堰、火燒堰、石牛堰、錦江、東風渠、沙河、方家橋溝和湃河下澗槽等河渠，屬川西平原岷江水系，具有豐富的地表徑流。這些河渠是區(qū)域內(nèi)河水、地表水、地下水相互之間聯(lián)系和轉(zhuǎn)換的主要途徑和渠道。沿線河流，尤其是流經(jīng)市區(qū)的段落，河床洪水位、流量、深度以及淤積厚度等均已受到人類活動的影響及控制[8]，對8號線一期工程建設(shè)的影響有限。

2 地鐵車站引起的地下水位壅高

根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157—2013），地鐵車站及人行通道通常都具有較高的防水等級[9]，對相應區(qū)域地下水的流動會產(chǎn)生阻礙作用，地下水流場將發(fā)生一定的變化，造成車站過水斷面一側(cè)地下水位壅高。對于8號線一期各車站引起的地下水位壅高值，本文采用解析法進行計算。由達西定律得到地鐵修建前后通過車站過水斷面的流量分別為：

由表1可知，永豐站附近的地下水水位壅高為0.546 m，值最大;神仙樹西站、永豐北站、倪家橋站、川大站、東湖公園站、成都理工站的地下水水位壅高都大于0.100 m，值較大;其余大部分車站水位壅高在0.010～0.100 m。地下水水位壅高可能會使地鐵車站附近基礎(chǔ)埋深較淺的建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。

3 車站基坑降水引起的地面沉降

成都地鐵8號線一期車站結(jié)構(gòu)主要位于砂卵石層，地下水位較高，埋深較淺，地鐵車站施工過程中需要進行降排水，由此會產(chǎn)生相應的地面沉降。主要原因為：第一，疏干排水過程中將一些小顆粒沙土帶走引起土層結(jié)構(gòu)破壞而產(chǎn)生沉降;第二，工程降水使地下水位下降，土層孔隙中的靜水壓力減小，給地基土施加了附加應力，從而使土層壓縮固結(jié)引起地面沉降。根據(jù)土力學原理[10]以及《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007—2011）[11]的規(guī)定，砂卵石土層一般具有良好的透水性，變形可在短時間內(nèi)完成，不需考慮滯后效應，因此可用一維固結(jié)公式計算沉降量，同時采用砂土的彈性模量進行計算。由降水引起的地表沉降值用式（4）計算：

用（4）式計算得到的車站基坑降水引起的地面沉降值如表2所示。

由表2可以看出，車站基坑降排水引起的地面沉降值在0.21～9.84 mm，沉降量較小。其原因為：地鐵沿線主要含水層為第四系砂卵礫石層，局部填充有黏性土顆粒，礫石之間還填充了不同粒徑的沙，在排水過程中不易被沖走;另外，礫石在土層中具有一定的承壓能力，也使得含水層不易被壓縮。

4 車站涌水量

成都地鐵8號線一期的地下車站均采用明挖法施工，根據(jù)各站的水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)條件，表層雜填土及黏性土中地下水形式為上層滯水，水量很小。局部區(qū)域下伏基巖泥巖透水性差，被視作隔水底板。車站區(qū)域分布的卵石、砂土層被看作一個共同的含水層，它們之間的水力聯(lián)系好，無隔水層，含水層中地下水形式主要為孔隙潛水。因此，沿線車站基坑開挖的涌水量主要是基坑在卵石及砂土中的涌水量。

根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）[12]的規(guī)定，群井按大井簡化時，采用潛水完整井公式（5）計算基坑涌水量，計算結(jié)果如表3所示。

當井水位降深小于10 m時，取[Sw]=10 m;[r0]為基坑等效半徑，可按[r0=Aπ]計算;[A]為基坑面積;[L]為車站的長度。

根據(jù)表3可知，永豐站涌水量最大，為10 898.72 m3/d。由于十里店站埋深較小，開挖深度范圍內(nèi)分布的地下水主要為上層滯水及少量的裂隙水，水量普遍不大，對工程影響很小，因此沒有統(tǒng)計計算在表里。

5 結(jié)論

地鐵建成后，車站地下結(jié)構(gòu)和人行通道對地下水的阻礙作用導致地下水位壅高，對基礎(chǔ)淺埋的建筑物會產(chǎn)生安全隱患。施工期間，車站鄰近建筑物的穩(wěn)定性因基坑疏排水引起的地面沉降會受到一定的影響;同時，基坑開挖會產(chǎn)生涌水。成都地鐵8號線一期沿線地處重要交通位置，場地區(qū)域地下水主要為卵石層孔隙水，卵石層富水性好，透水能力強，地下水對車站的施工有一定影響。通過分析得到：①由于地鐵結(jié)構(gòu)導致地下水水位壅高，永豐站附近的地下水位壅高值最大，為0.546 m，神仙樹西站、永豐北站、倪家橋站、川大站、東湖公園站、成都理工站的地下水位壅高值較大，均大于0.100 m;②車站基坑疏排水引起的地面沉降值較小，為0.21～9.84 mm，對鄰近建筑物的穩(wěn)定性基本不產(chǎn)生影響;③8號線一期沿線車站基坑開挖的涌水量主要是基坑在卵石及砂土中的涌水量，永豐站涌水量最大，為10 898.72 m3/d。

參考文獻：

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[11]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：GB 50007—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[12]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程：JGJ 120—2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.