田曉艷 劉 靜

（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院土木工程系，陜西 西安 710065）

1 工程概況分析

1.1 工程位置及周邊環(huán)境分析

西安地鐵3號(hào)線延興門(mén)站～咸寧路站區(qū)間，自東二環(huán)與南二環(huán)相匯轉(zhuǎn)盤(pán)起始，沿東二環(huán)直至咸寧路立交南側(cè)，工點(diǎn)全長(zhǎng)約551.163m。西安市東二環(huán)交通樞紐，交通發(fā)達(dá)，地下管線縱橫交織，通訊光纜、地下電纜、城市給排水管線、雨水及污水管道等密布[1]。

本工點(diǎn)采用淺埋暗挖法施工，經(jīng)過(guò)范圍內(nèi)及附近建筑物較多，沿線范圍及周邊多為商業(yè)、民用建筑等，地基處理及結(jié)構(gòu)形式多樣，若隧道施工長(zhǎng)時(shí)間大幅度抽取地下水對(duì)建（構(gòu)）筑物有較大的影響，對(duì)于采用淺基礎(chǔ)的建（構(gòu)）筑物容易產(chǎn)生地基不均勻沉降，引起建（構(gòu)）筑物傾斜、開(kāi)裂。此外，基坑大幅度降水對(duì)采用樁基礎(chǔ)的建（構(gòu)）筑物也可能產(chǎn)生不利影響，降水引起的地基土附加應(yīng)力可能使樁周土產(chǎn)生新的固結(jié)沉降，增大樁基沉降量[2]。

據(jù)調(diào)查，線路沿線分布有多棟高層建筑、東南二環(huán)立交橋部分構(gòu)筑物及人行天橋等，采用樁基礎(chǔ)，單樁荷載較大，基坑大幅度降水可能加大該部分建（構(gòu)）筑物的樁基沉降。其中東南二環(huán)立交橋結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)梁，對(duì)沉降變形非常敏感，較大幅度的降水可能引起立交橋的不均勻沉降，導(dǎo)致橋身結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)裂。施工前應(yīng)對(duì)降水引起的立交橋不均勻沉降進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，必要時(shí)應(yīng)對(duì)立交橋樁周土進(jìn)行注漿加固后降水，并加強(qiáng)沉降監(jiān)測(cè)。

1.2 工程地質(zhì)狀況分析

本線路穿越f6地裂縫,f6地裂縫發(fā)育在建工路至咸寧路區(qū)間，大致在YCK28+468處與線路相交，與線路交角約80°。本區(qū)間段地形總體平坦，地面高程在421.16～423.73m之間。區(qū)間YCK28+467以南地貌單元屬黃土洼，YCK28+467以北地貌單元為黃土梁。本工點(diǎn)沿線地層自上而下依次為第四系全新統(tǒng)人工填土，上更新統(tǒng)風(fēng)積新黃土、殘積古土壤，中更新統(tǒng)風(fēng)積老黃土及殘積古土壤等地層。

1.3 水文地質(zhì)狀況分析

與場(chǎng)地較近的地表水體主要有興慶湖及長(zhǎng)樂(lè)公園人工湖等。興慶湖距本工點(diǎn)起點(diǎn)約為1.5km，終點(diǎn)約為1.2km，最近距離約1.2公里，據(jù)調(diào)查，該湖水面面積約120畝，最深水位約為2m，未做防滲處理。長(zhǎng)樂(lè)公園人工湖距本工點(diǎn)起點(diǎn)約為2.0km，終點(diǎn)約為1.3km，最近距離約1.3公里，據(jù)調(diào)查，該湖水面面積約30畝，水深1m左右，未做防滲處理。場(chǎng)地地下水位埋深介于3.00-7.50m，地下水位高程介于416.00-417.58m之間。屬賦存于第四系松散層中的孔隙潛水類型，主要含水層為3-1-2新黃土（水下）、3-2古土壤、4-1-2-1老黃土（水下）、4-1-2-2老黃土（水下）及4-2古土壤中。以上含水層組中無(wú)明顯隔水層，也無(wú)明顯具承壓性的含水層。據(jù)收集場(chǎng)地附近資料，本地區(qū)第四系孔隙潛水含水層厚度約20～80m，地下水位年變化幅度約1.00～2.00m?？辈靾?bào)告提供的滲透系數(shù)為7m/d，同時(shí)結(jié)合多年在黃土地區(qū)的降水經(jīng)驗(yàn)綜合分析，考慮到本區(qū)間地質(zhì)條件，該區(qū)間計(jì)算時(shí)采用的綜合滲透系數(shù)可按5m/d考慮。

1.4 不良地質(zhì)及特殊巖土分析

黃土濕陷性：場(chǎng)地位于f6地裂縫以南場(chǎng)地為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)。場(chǎng)地位于f6地裂縫以北場(chǎng)地為自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

地下管線：西安市為十三朝古都，城市的建遷及工程建設(shè)的需要，遺留下了復(fù)雜的人工填土?？辈靾?chǎng)地范圍內(nèi)有人工素填土分布，其厚度不均，在0.20m～2.20m之間。其土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散不均，在地下排污管道滲漏處及地下水位附近其具有較高的含水量。因此在降水井施工前必須進(jìn)行普探工作，查明周邊情況。

地面沉降：受地下水的影響，場(chǎng)地廣泛分布有3-1-3層飽和軟黃土，其中3-1-3層飽和軟黃土液性指數(shù)IL=1.18，呈流塑狀態(tài)，屬中壓縮性土，層厚 0.60～9.40m，層底深度 5.10～12.60m，層底高程 409.45～417.80m。該層土位于隧道主體結(jié)構(gòu)的影響范圍內(nèi)，在土體的側(cè)壓力作用下易發(fā)生變形，且長(zhǎng)時(shí)間降水易產(chǎn)生較大的地面沉降。施工期間應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周?chē)ㄖ?、地面及支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降及水平位移的監(jiān)控，時(shí)刻掌控支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)及對(duì)周邊環(huán)境的影響。降水施工對(duì)環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)必須由有相關(guān)資質(zhì)的測(cè)量單位承擔(dān)。

地裂縫：f6地裂縫在本工點(diǎn)北部咸寧路立交南側(cè)通過(guò)，走向NEE向，傾向南，傾角約80度。

突然涌水：當(dāng)隧道穿越地裂縫等地下導(dǎo)水通道時(shí)，極易發(fā)生突然涌水事故，對(duì)隧道施工具有很大的危害。對(duì)易發(fā)生涌水的地裂縫段，在設(shè)計(jì)和施工中可考慮采取以下措施：對(duì)地裂縫等暗挖段提高設(shè)計(jì)支護(hù)等級(jí)，施工中采取超前降水、短進(jìn)尺開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)等措施；可根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件在線路局部地段采取止水帷幕等措施，增長(zhǎng)地下水流的距離，降低水力坡度。

2 降水方案

2.1 降水原則

確保降水的科學(xué)原則：因基坑深度大、降深大，須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的控制水位分階段降水。每降落到階段特征水位，及時(shí)對(duì)周鄰建（構(gòu)）筑物和地下管線等進(jìn)行觀測(cè)，待基坑環(huán)境變形均在規(guī)范和設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)時(shí)，再進(jìn)行下一階段降水；密切監(jiān)視基坑周?chē)ㄖ锏淖冃?，在降水影響范圍?nèi)的建筑物四周設(shè)置沉降變形觀測(cè)點(diǎn)；密切監(jiān)視井中水位變化，按照設(shè)計(jì)要求控制水位；降水施工前需先對(duì)周邊的建(構(gòu))筑物進(jìn)行加固后方可進(jìn)行降水。做好基坑降水運(yùn)行期間突發(fā)事件的預(yù)警措施，如突然停電、抽水泵損壞等，以便能及時(shí)采取合理措施予以解決，避免釀成事故。

2.2 方案選擇

該工程為地下工程，豎井開(kāi)挖深度17.7m，橫通道15.6m，地下水位埋深3.2m，水位降深為14～16m。f6地裂縫以南水位埋深約3.7～3.9m，水位降深平均13.5～13.9m；f6地裂縫以北水位埋深約6.6m，水位降深平均12m。降水方法有很多種，常用的有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、砂滲井點(diǎn)和管井井點(diǎn)等。根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、施工方法及基坑周邊建筑物環(huán)境條件，結(jié)合西安地鐵二號(hào)線及鄰近場(chǎng)地基坑降水工程經(jīng)驗(yàn)，本區(qū)間降水?dāng)M采用坑外管井降水[3]。

3 降水設(shè)計(jì)

3.1 降水設(shè)計(jì)計(jì)算

本工點(diǎn)隧道和站前配線采用淺埋暗挖法施工，施工豎井及橫通道兼聯(lián)絡(luò)通道采用明挖法施工。根據(jù)本區(qū)間結(jié)構(gòu)特征、周邊建筑物情況、地層地質(zhì)特點(diǎn)，周?chē)牡刭|(zhì)條件及降深，同時(shí)結(jié)合地鐵施工降水的特點(diǎn)，涌水量計(jì)算公式依據(jù)《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307—1999）表8.5.8-1中潛水完整井基坑遠(yuǎn)離邊界的計(jì)算公式得出每個(gè)區(qū)段的管井?dāng)?shù)量計(jì)算值：如區(qū)段起止里程YDK28+89.638～YDK28+300.0，滲透系數(shù)5m/d；地下水位埋深3.9m；設(shè)計(jì)降水深度13.5m；隧道通過(guò)含水體的長(zhǎng)度210.36m；設(shè)計(jì)井深40m；影響半徑140m；洞身橫斷面寬度11m；單井出水量360 m3/d；涌水量8236 m3/d；降水井?dāng)?shù)量25口；區(qū)段起止里程YDK28+300.00～YDK28+461.77降水井?dāng)?shù)量24口；區(qū)段起止里程YDK28+461.77～YDK28+635.229降水井?dāng)?shù)量22口；橫通道和施工豎井YDK28+336.395降水井?dāng)?shù)量16口。

3.2 降水井的封堵

隨著隧道施工的進(jìn)行，隧道結(jié)構(gòu)逐漸成形，此時(shí)降水井還處于運(yùn)行階段，吊出井及豎井部分待防滲結(jié)構(gòu)施工完成并形成強(qiáng)度后可考慮停止降水，隧道部分待二襯施工完畢后方可考慮停止降水，根據(jù)施工情況封堵降水井，步驟為：對(duì)于坑外降水井，切斷電源，提出水泵及水管電纜等，向井內(nèi)回填砂礫石，回填至自然地面下1.0左右，采用插入式振搗器使回填料密實(shí)，往井內(nèi)填筑2：8灰土或者澆筑混凝土至井口，恢復(fù)原始地面。

4 工程實(shí)施中各項(xiàng)措施

在降水施工過(guò)程中，必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容為降水井周?chē)?00m范圍內(nèi)的建筑及構(gòu)筑物，在建筑及構(gòu)筑物角點(diǎn)設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)建筑物不少于4個(gè)點(diǎn)，沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)放在影響半徑R以外。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在抽水前應(yīng)測(cè)得初始值，且不應(yīng)少于兩次。水位下降至設(shè)計(jì)深度期間每天觀測(cè)一次，此后至停止降水前每周觀測(cè)兩次；地面沉降變形最大值30mm，預(yù)警值20mm；建筑物不均勻沉降控制值為0.2%；管線沉降變形控制值為10～30mm。有異常情況（沉降加速）或監(jiān)測(cè)達(dá)到預(yù)警值時(shí)應(yīng)立即上報(bào)各單位，停止降水，由施工單位啟動(dòng)降水應(yīng)急預(yù)案，待沉降穩(wěn)定后方可繼續(xù)降水。監(jiān)測(cè)完畢提供完整的變形監(jiān)測(cè)報(bào)告。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)降水方案的理論研究與實(shí)際應(yīng)用，認(rèn)真實(shí)施各項(xiàng)技術(shù)措施，降水效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，且從現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得知，地面及附近的建筑物無(wú)任何異常反應(yīng)，可為其他水下隧道施工降水作業(yè)提供工程參考。

在西安地鐵降水土程中常采用管井井點(diǎn)降水方法，該方法施工工藝成熟、工程成本較低、降水圍護(hù)容易，而且對(duì)適用于不同的含水地層和不同的降水深度。

［1］文運(yùn)來(lái).管井降水技術(shù)在西安地鐵施工中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2012,11：120-122.

［2］富海鷹.地鐵隧道非降水法施工引起的地表沉降的研究[D].西南交通大學(xué)，2006,11.

［3］付剛.北京地鐵降水方法研究與應(yīng)用[D].吉林大學(xué)，2005,12.