摘要：地鐵工程的施工周期較長，工程量較大，且施工地點(diǎn)的地質(zhì)環(huán)境各不相同，線路大多在地下水位之下。而在地鐵工程建設(shè)中，地下水會對隧道的穩(wěn)定性，及隧道管涌、隧道底隆起穩(wěn)定等造成較大的影響，尤其是在地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、地下管線密集的地方，更是會增加施工的難度，并造成地面的沉降，對施工周邊的其他建筑物造成較大的威脅。所以，在地鐵工程建筑中，需要對施工地點(diǎn)加強(qiáng)地質(zhì)勘查，并做好相關(guān)的地下水防治措施，對地下水資源及施工周邊的建筑物進(jìn)行維護(hù)，確保地鐵建施工效益得到體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：地下水；地鐵工程；影響；防治

中圖分類號：K826.16 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）013-000-02

一、前言

在城市人口的不斷增加下，城市用地越來越短缺。當(dāng)前，各城市都出現(xiàn)了不同程度的交通擁擠、人口膨脹的問題。為了解決城市的交通問題、緩解地面矛盾，地鐵工程得到了大力的推廣與應(yīng)用。但在地鐵工程的建筑過程中，常常由于地下水問題，對整個工程的建筑質(zhì)量造成了較大的影響，并對地下水、施工周邊環(huán)境造成了一定的污染。因此，在地鐵施工前，首先要了解施工地點(diǎn)的地下水類型、儲蓄條件、運(yùn)動形式，盡量避免施工中與地下水形成交鋒，并作出相應(yīng)的防治措施，確保地下水問題得到合理的解決。

二、地下水的基本類型

地下水主要是指存儲于地面下巖石空隙內(nèi)的水，也就是地下水面及飽和含水層內(nèi)的水。地下水是生產(chǎn)與生活中重要的供水來源之一，尤其在干旱、半干旱地區(qū)，人們的生活用水更是來源于地下水。但在地鐵工程及各種建筑工程中，地下水又會對項(xiàng)目工程的質(zhì)量及其安全性、穩(wěn)定性造成較大的影響，并導(dǎo)致工程病害的發(fā)生。其中，建筑工程中的基坑、滑坡活動價、凍脹變形、隧道涌水、基礎(chǔ)沉陷等問題，就與地下水的活動有著最直接的關(guān)系[1]。地下水通?？梢园凑諑r石中的物理力學(xué)性質(zhì)、水與巖土間的關(guān)系分為六種形態(tài)，即：強(qiáng)結(jié)合水、薄膜水、氣態(tài)水、毛細(xì)水、固態(tài)水、重力水。

為有效利用地下水，并對地下水的某一特征加以研究，可對地下水進(jìn)行分類探析。在地鐵工程建筑中，由于研究及利用地下水的目的、要求各不相同，所以，為了方便研究，可將地下水分為兩大類型，一類是結(jié)合地下水的某一特性及幾個方面的因素，對其加以分析，如按照地下水的溫度分類、硬度分類、總礦度分類、PH值分類；另一種類型則是盡量全面地對影響地下水特性的各因素進(jìn)行綜合的分類，如按照埋藏條件、含水層性質(zhì)等分類，而地下水的埋藏條件又可分為潛水、滯水、承壓水三類。另外，含水層的性質(zhì)分類主要包含孔隙水、巖溶水、裂隙水三類[2]。

三、地下水對地鐵工程的影響

1.地下滲流的影響

（1）地下水的外力壓力對襯砌的影響

地下水的滲流會對地鐵結(jié)構(gòu)造成較大的影響，尤其是在地下水的外水壓力下，更是會對圍巖、襯砌等造成嚴(yán)重的影響。由于地鐵的隧道在開挖之后會形成二次應(yīng)力場，使得原有的地下水滲透分布、地應(yīng)力場分布等發(fā)生改變，而地層的地下水運(yùn)動，需要以動水壓力、滲流體積力形式，作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖之上。很多地鐵工程施工中所出現(xiàn)的地下水事故，多是由于地下水滲流所形成的壓力而導(dǎo)致。在地鐵的隧道施工中，會形成一定的隧道失水，再加上開挖前若出現(xiàn)降水現(xiàn)象，變會導(dǎo)致儲存于土體孔隙內(nèi)的孔隙水壓力發(fā)生較大的變化，而對土體的應(yīng)力應(yīng)變形態(tài)造成直接的影響，并改變著土體的孔隙比，使其滲透系數(shù)也發(fā)生著變化，這就和容易導(dǎo)致施工過程中，工程結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而對工程質(zhì)量造成威脅[3-5]。

地鐵隧道所承受的靜態(tài)作用力，通常為地層壓力及圍巖水壓力，而支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖接觸點(diǎn)的排水條件，直接對隧道襯砌所承受的作用力產(chǎn)生影響。在不排水狀態(tài)下，隧道襯砌承載的作用力主要為水壓力及圍巖地層壓力，接觸點(diǎn)產(chǎn)生的水壓力，會致使隧道圍巖發(fā)生襯砌變形，而需要承受附加的荷載；在完全排水狀態(tài)下，接觸點(diǎn)水壓力為零主要是由于襯砌承受分作用力僅為地層圍巖的壓力。所以，在這種條件之下所存在荷載，主要由支護(hù)結(jié)構(gòu)向地層圍巖轉(zhuǎn)移，以免支護(hù)結(jié)構(gòu)承受較大的載荷，而出現(xiàn)水體滲漏現(xiàn)象，并對真?zhèn)€工程造成較大的影響。

（2）地下水滲漏對于地鐵與周圍土體的影響

在地鐵工程施工中，由于受施工管理及施工工藝的限制，常會引發(fā)不同程度的地下水滲透，而導(dǎo)致流土、流沙、基底隆起等問題的出現(xiàn)[6]。同時，降水中形成的水流，會帶走大量的沙土，進(jìn)而導(dǎo)致土體的坍塌及地面的沉陷，加之動水壓力，很容易造成連續(xù)墻接縫處的砂土流失，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)土層發(fā)生較大的變形。地鐵在修建時，難免會經(jīng)過不同的水文地質(zhì)，特別是建筑在穿過含水層時，極有可能由于人為原因，對原有地下水滲透條件產(chǎn)生破壞，引發(fā)地下水水流涌入隧道，稀釋并降低泥漿的濃度，使得地鐵喪失了護(hù)壁的作用。

2.地下水對于基礎(chǔ)工程的施工影響

地下水對邊坡的穩(wěn)定性有著直接的影響，而地鐵的基坑工程，通常在地下水位以下，因此會對基坑工程造成一系列的影響。若在施工過程中，沒有對地下水問題進(jìn)行充分的考慮，對于地下水的運(yùn)動狀況不了解，就會導(dǎo)致地下水流流入基坑，淹沒作業(yè)面，在惡化基坑的開挖條件同時，會對開挖質(zhì)量及開挖效率產(chǎn)生影響，并由于坑內(nèi)的排水，使得基坑周圍分地面發(fā)生變形與沉降，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致地鐵施工周邊的建筑物發(fā)生變形、沉降、傾斜、開裂等，如：上海地鐵建筑中的地下水事件便是典型的代表。同時，若在開挖時，基坑開挖減小了含水層隔水層的厚度，會造成基坑的突涌現(xiàn)象，并大大增加基坑的支護(hù)費(fèi)用及施工難度。還需要注意的使，地下水會導(dǎo)致巖土發(fā)生軟化，從而大大降低了巖石的強(qiáng)度，導(dǎo)致圍堰的軟弱夾層發(fā)生泥化，而減小的層間的阻力，使石膏、高嶺土、巖鹽等巖石發(fā)生膨脹、溶解及變形[7]。另外，若地下水內(nèi)還含有有害的化學(xué)物質(zhì)，如：硫酸、二氧化碳、氯元素、鈷元素等，也會對地鐵工程的混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)形成侵蝕，使得建筑物的使用年限大大的縮短。

四、地鐵工程的防治措施

依據(jù)地下水的防治技術(shù)，可分為主動防水與被動防水兩種類型。其中，主動防水，主要是通過引流及降水方式，將地鐵施工區(qū)域的地下水進(jìn)行降低與轉(zhuǎn)移，進(jìn)而確保地下水不被地鐵工程產(chǎn)生破壞，而地下水也不對地鐵工程產(chǎn)生影響；被動防水主要是通過布置及圍護(hù)結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)被動的防治。

1.被動防治措施

被動防治技術(shù)，通?？煞譃椴牧戏浪敖Y(jié)構(gòu)防水，兩者間最大的差異為是否承受荷載。防水結(jié)構(gòu)是地鐵工程的結(jié)構(gòu)，既承受圍巖荷載，又起著防水結(jié)構(gòu)的作用；而防水材料是指地鐵工程結(jié)構(gòu)，只起到防水作用，而不承擔(dān)圍巖荷載。

（1）結(jié)構(gòu)防水

在地鐵工程中，一般使用混凝土及鋼筋混凝土作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并將圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防水性能視為永久性的防水線。結(jié)構(gòu)防水在地鐵車站的施工中，使用頻率最高的施工技術(shù)有：旋噴樁堵水，也就是在基坑的支護(hù)樁坡施工完成之后，在支護(hù)樁不連續(xù)間的部位，插補(bǔ)一定的旋噴轉(zhuǎn)來封堵地下水，需要注意的是，這種方法只適用于滲透系數(shù)較小的含水層；連續(xù)墻堵水，主要是指利用施工前建構(gòu)的鋼筋混凝土地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的混凝土抗?jié)B性及整體性，來實(shí)現(xiàn)堵水效果；深層攪拌擋墻土及水泥土來達(dá)到防水效果也是常用的一種方式，這種方式主要是通過土層與水泥的攪拌混合，來提高土層的防水能力及承載能力，實(shí)現(xiàn)堵水效果。

同時，在地鐵工程的防水建筑中，淺埋暗挖也是通過混凝土襯砌來實(shí)現(xiàn)的防水。這種復(fù)合襯砌分為內(nèi)外兩層，首先需要進(jìn)行隧道及車站的襯砌，也就是在隧道開挖完成之后，及時用噴射混凝土來配合網(wǎng)構(gòu)鋼架、超前小導(dǎo)管注漿、掛鋼筋網(wǎng)來形成前期的支護(hù)。而蓋挖法的車站修建，則是通過連續(xù)墻或是鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通過反復(fù)的檢測檢驗(yàn)對初期的圍巖支護(hù)穩(wěn)定性進(jìn)行確定，才能夠鋪設(shè)防水隔離層。在這當(dāng)中，防水隔離層應(yīng)使用表面光滑，且不透光的塑料板材，并澆筑防水混凝土形成二次襯砌。

（2）防水材料

在地鐵工程的防水建筑中，光靠結(jié)構(gòu)防水顯然不能滿足建筑物的防水需求，因此，需要通過附加的防水層，形成防水隔離線，確保地鐵工程的隔水作用更加顯著，并補(bǔ)償增加結(jié)構(gòu)防水的效果。通常，在淺埋暗挖施工中，材料防水都需要首選柔性外包裝的防水層，構(gòu)成地下車站的輔助防水層，將其設(shè)置于初期的支護(hù)結(jié)構(gòu)表面，并包裹在二次襯砌的外表面。在材料的使用中，可以利用高分子樹脂板，如：EVA、ECB等板材，來形成防水隔離層。同時要注意，盾構(gòu)隧道中的材料防水，需要通過管片外防水進(jìn)行。而管片外防水主要由防水防腐層與管片外注漿構(gòu)成。

2.主動防治措施

主動防治措施一般包含降水、引流、區(qū)域水流轉(zhuǎn)移三種。

其中，降水只要是指在基坑深挖及隧道開鑿中，對這個過程中產(chǎn)生的基地及側(cè)面滲水進(jìn)行攔截，并結(jié)合實(shí)際施工狀況，增加邊坡及側(cè)壁的穩(wěn)定性，來預(yù)防基層土壤及側(cè)壁土壤的流失。另外，在施工中還需要注重減輕隧道內(nèi)的空氣壓力及側(cè)樁、隧道初期支護(hù)壓力，并對基坑與填土相應(yīng)的砂土特作出改變，防止基地隆起或產(chǎn)生破壞，進(jìn)而加固基坑及隧道側(cè)壁的土體穩(wěn)固性。降低地下水一般有井點(diǎn)降水及集水明排兩種[8]。其中，集水明排主要是在基坑內(nèi)，開挖集水溝或集水井，通過泵抽水的方式來對地下水進(jìn)行疏干；而井點(diǎn)降水則是通過增加壓力的方式，迫使地下水體的排出，從而降低地下水的水位?？紤]到水源為何及環(huán)境保護(hù)問題，在實(shí)際施工過程中，需要在降水的同時，強(qiáng)化回灌措施，確保地下水資源得到有效的保護(hù)。

而引流主要是指在地鐵的隧道開挖支護(hù)中，利用排水管及排水溝的形式，將地下水從地勢較高的地方引向地勢較低的地方，并利用水泵將水流排出，實(shí)現(xiàn)無水施工的過程。

區(qū)域性水流轉(zhuǎn)移主要充分利用大自然的規(guī)律性，盡量在枯水期進(jìn)行地鐵工程的建設(shè)，進(jìn)而有效減小施工壓力，確保地鐵工程的防水性能得到充分的發(fā)揮。

五、結(jié)束語

地鐵工程的建筑，由于點(diǎn)多、線長、面廣，且大多位于地下水以下，使得地下水的平衡會遭到一定程度的破會，并發(fā)生水體運(yùn)動狀況的改變。若在建筑過程當(dāng)中，不注重對地下水進(jìn)行探測，并做好相關(guān)的防治措施，就會導(dǎo)致在實(shí)際施工過程或指地鐵營運(yùn)期間，出現(xiàn)地面的不均勻沉降，繼而對地鐵工程，乃至地鐵工程周邊的建筑物造成嚴(yán)重的破壞，并形成水資源的破壞。因此，為了有效防止地下水滲透，減輕地鐵工程對于地下水環(huán)境造成的不良影響，需要在施工前，對地下水的分布情況、運(yùn)動狀況、運(yùn)動規(guī)律等進(jìn)行深入的了解，對隧道地下水的徑流、補(bǔ)給、排泄等狀況進(jìn)行徹底的清查，確保防水措施的科學(xué)、有效，以免建筑過程中出現(xiàn)施工問題，而造成無可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏景生.山東省地面沉降防治研究工作進(jìn)展及典型區(qū)地面沉降規(guī)律分析[J].中國人口.資源與環(huán)境，2014，（S3）：194-198.

[2]馬榮田，仇鵬.季節(jié)性凍土區(qū)鐵路客運(yùn)專線路塹路基凍害成因分析及對策研究[J].鐵道建筑，2014，（06）：101-106.

[3]吳言軍，陳愛新.地鐵房山線的地質(zhì)、環(huán)境風(fēng)險及防范措施分析[J].地下空間與工程學(xué)報，2014，（03）：721-726+738.

[4]唐文鵬，黃強(qiáng)兵.西安地鐵四號線沿線地裂縫活動趨勢預(yù)測及危險性評價[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013，（02）：20-25.

[5]于加新.地鐵施工的地質(zhì)災(zāi)害危險性與安全管理對策[J].建設(shè)監(jiān)理，2013，（04）：49-51.

[6]嚴(yán)濤.淺談沉降槽對西安地鐵設(shè)計的影響及對策[J].鐵道建筑技術(shù)，2012，（01）：20-24.

[7]楊逾，周小科.黑龍江哈爾濱地下輸水管道突然破裂對地鐵隧道的影響[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2012，（02）：55-58+82.

[8]袁長安.地鐵施工安全事故分析及防治對策研究[J].建材與裝飾，2015，（50）：16-17.

作者簡介：趙子瞻（1987-），男，漢族，上海人，碩士學(xué)位，副科級職位，中級工程師職稱，研究方向：地鐵及地下工程。