地下水對地鐵工程影響及防治對策分析

林陽

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的城市開展了地鐵工程建設(shè)。地鐵工程建設(shè)具有投資大，工期長，周圍建筑物多和地質(zhì)條件復(fù)雜的特點，其中地下水對地鐵工程的影響尤其明顯，合理的地下水防治和處理措施是保證地鐵工程建設(shè)的重要前提。

地下水對地鐵基坑和隧道的穩(wěn)定性影響較大，地下水位控制不當可能會造成管涌、流土、基坑突涌、結(jié)構(gòu)上浮和地表塌陷等破壞，尤其是在周邊環(huán)境復(fù)雜、地下管線密集的地方，施工風(fēng)險更高。所以，在地鐵工程建設(shè)中，要加強對施工場地的工程地質(zhì)勘查，根據(jù)勘察成果制定合理的地下水處理方案，做好相關(guān)的地下水防治措施，對地下水及施工周邊的建筑物加強監(jiān)控量測，設(shè)置三級預(yù)警機制，做好相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，確保地鐵建設(shè)安全可靠。

關(guān)鍵詞：地下水;地鐵工程;影響因素分析;

1? 引言

地鐵工程施工的作業(yè)面大多都是在地下，所以地鐵工程與地下水息息相關(guān)。地下水的防護措施不當，一方面會影響地鐵基坑和隧道開挖過程中的安全性，容易出現(xiàn)安全事故。另一方面帶水作業(yè)會影響二襯混凝土的澆筑質(zhì)量，嚴重時會造成混凝土厚度和強度不足，直接影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。因此，重視并做好地下水的防治工作，對地鐵工程的順利實施具有重要實際意義。

2? 了解地下水

在自然界水資源中，地下水是重要的組成部分，被廣泛用于人類的生產(chǎn)和生活，但是在地鐵工程建設(shè)中地下水卻是工程師最頭疼的問題。在地鐵建設(shè)過程中如果地下水處理不當，會直接造成隧道涌水、建筑物沉降、基坑倒塌等嚴重問題。地下水分類方法很多，根據(jù)地下水的埋藏條件可分為包氣帶水、潛水和承壓水三大主要類型，根據(jù)水分子受力狀態(tài)又可以分為結(jié)合水、重力水和毛細水。

3? 地下水對地鐵工程的影響

3.1? 地下水滲透的影響

滲透變形主要包括流土和管涌兩種主要形式，還有接觸沖刷和接觸流失等其他形式。黏性土的滲透變形形式主要是流土，當向上的滲流產(chǎn)生的滲透力大于土的有效重度時就能使土顆粒懸浮流動，發(fā)生流土破壞。流土破壞一般是突然發(fā)生的，其發(fā)展結(jié)果是使基礎(chǔ)發(fā)生滑移或不均勻沉降，基坑、隧道坍塌等，對地鐵工程危害很大。管涌多發(fā)生在顆粒大小差別大，缺少某種粒徑的砂土層中，在滲流作用下細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中發(fā)生移動并被帶出，逐漸形成管形通道，掏空支護結(jié)構(gòu)背后土體，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)失去土體支撐而發(fā)生基坑、隧道結(jié)構(gòu)破壞。當基坑下有承壓水存在，開挖基坑導(dǎo)致隔水層厚度減小，當開挖導(dǎo)致隔水層重度小于承壓水頭時會發(fā)生基坑突涌，基坑底出現(xiàn)裂縫，地下水從裂縫涌出并帶走土顆粒，導(dǎo)致基坑垮塌失效。

3.2? 地下水對地鐵基坑的影響

基坑擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要計算作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力和水壓力，水壓力包括靜水壓力、滲流壓力和超靜孔隙水壓力。當基坑采用坑外降水或坑內(nèi)明排的方式時，支護結(jié)構(gòu)不承受水壓力;當基坑設(shè)置止水帷幕，坑外地下水位高于坑內(nèi)，支護結(jié)構(gòu)承受水壓力。地鐵基坑設(shè)計時要根據(jù)地下水類型的不同，地下水位的高低，地層滲透系數(shù)、水源補給及基坑周邊建筑物的情況綜合分析，確定合理的基坑支護方案和地下水防治方案。

地下水對地鐵工程的不利影響包括水浮力作用。通常地下車站和區(qū)間埋深大，位于地下水位以上，而且車站和區(qū)間都采用外包防水設(shè)計，當車站和區(qū)間所在區(qū)域的抗浮水位較高時，可能出現(xiàn)水浮力大于地鐵結(jié)構(gòu)及其上覆土自重的情況，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和軌道上浮破壞，在工程中要予以重視。

4? 地鐵工程的地下水防治措施

4.1? 加強工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)勘查

巖土工程勘察是開展地鐵設(shè)計和施工的前提，工程地質(zhì)條件和地下水條件對地鐵工程具有重大影響。通過地質(zhì)鉆孔、水文鉆孔等方法確定地下水的類型、腐蝕性、補給方式、地層滲透系數(shù)及是否存在不良地質(zhì)等，為地鐵基坑支護選型和隧道開挖方式確定提供依據(jù)，保證地鐵工程建設(shè)的安全性、適用性和耐久性。

4.2? 優(yōu)化地下水控制設(shè)計方案

地下水控制方案包括降水方案和止水方案。對于地層滲透大，地下水無補給，通常采用降水方案。根據(jù)地質(zhì)條件的不同降水方法可選擇集水明排或降水井，根據(jù)計算涌水量合理布置降水井間距。地鐵工程降水會導(dǎo)致局部區(qū)域地下水位下降，土體中有效應(yīng)力增加，地層產(chǎn)生沉降。當降水影響范圍內(nèi)有對沉降敏感的建筑物時應(yīng)設(shè)置回灌系統(tǒng)或設(shè)置止水帷幕，減少降水影響范圍。

一般而言止水帷幕要求插入到坑底以下滲透性較低的土層中，滿足坑內(nèi)降水后的滲流穩(wěn)定，并防止坑外地下水出現(xiàn)有害性下降。常見的帷幕結(jié)構(gòu)類型包括地下連續(xù)墻、旋噴樁、攪拌樁、咬合樁和TRD墻等，根據(jù)場地條件、地層情況和施工工藝選擇合理的帷幕形式，保證帷幕的止水效果，確保地鐵工程安全。

4.3? 建立地下水防治工程管理體系

地下水的防治需要專業(yè)的管理人員進行管理，相比較國外對于地下水防水工程，我國在這方面起步較晚，技術(shù)不是很純熟，但更重要的是沒有專業(yè)的管理體系進行管理，缺少這方面的管理人才，在認知和意識方面還存在著不足。因此在未來的工作中應(yīng)加強專業(yè)管理人才的培養(yǎng)，建立完善的地下水防治工程管理體系，從管理上消除地下水給地鐵工程帶來的隱患，保證地鐵工程的質(zhì)量與安全。建設(shè)單位要加強對地下水先進防治技術(shù)的引進和使用，提高地下水防治工程的質(zhì)量。

利用信息化監(jiān)控量測方法，對地下水位進行實時監(jiān)測，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果動態(tài)調(diào)整施工步序，保證地鐵施工過程中的安全。

5? 結(jié)語

地下水防治工程作為地鐵工程建設(shè)中極為關(guān)鍵的一部分，對于地鐵建設(shè)的影響巨大，而地鐵工程的建設(shè)又是關(guān)乎我國交通壓力緩解的重要問題，因此必須要加強對地下水防治工程的重視程度，可以適當?shù)耐ㄟ^加強對地下水防治工程隊伍的建設(shè)，對地下水防治技術(shù)的引進和地下水防治工程管理體系的建設(shè)等方法提高我國地下水防治工程的質(zhì)量。

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