田曉艷 劉 靜

（西安石油大學機械工程學院土木工程系，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號線延興門站～咸寧路站區(qū)間，自東二環(huán)與南二環(huán)相匯轉(zhuǎn)盤起始，沿東二環(huán)直至咸寧路立交南側(cè)，工點全長約551.163m。西安市東二環(huán)交通樞紐，交通發(fā)達，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]。

本工點采用淺埋暗挖法施工，經(jīng)過范圍內(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，若隧道施工長時間大幅度抽取地下水對建（構(gòu)）筑物有較大的影響，對于采用淺基礎(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、開裂。此外，基坑大幅度降水對采用樁基礎(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，導致橋身結(jié)構(gòu)變形、開裂。施工前應(yīng)對降水引起的立交橋不均勻沉降進行風險評估，必要時應(yīng)對立交橋樁周土進行注漿加固后降水，并加強沉降監(jiān)測。

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)風積新黃土、殘積古土壤，中更新統(tǒng)風積老黃土及殘積古土壤等地層。

1.3 水文地質(zhì)狀況分析

與場地較近的地表水體主要有興慶湖及長樂公園人工湖等。興慶湖距本工點起點約為1.5km，終點約為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。長樂公園人工湖距本工點起點約為2.0km，終點約為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。以上含水層組中無明顯隔水層，也無明顯具承壓性的含水層。據(jù)收集場地附近資料，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。勘察報告提供的滲透系數(shù)為7m/d，同時結(jié)合多年在黃土地區(qū)的降水經(jīng)驗綜合分析，考慮到本區(qū)間地質(zhì)條件，該區(qū)間計算時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：場地位于f6地裂縫以南場地為非自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為Ⅰ級。場地位于f6地裂縫以北場地為自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為Ⅱ級。

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，遺留下了復雜的人工填土。勘察場地范圍內(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行普探工作，查明周邊情況。

地面沉降：受地下水的影響，場地廣泛分布有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，且長時間降水易產(chǎn)生較大的地面沉降。施工期間應(yīng)加強對周圍建筑、地面及支護結(jié)構(gòu)沉降及水平位移的監(jiān)控，時刻掌控支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)及對周邊環(huán)境的影響。降水施工對環(huán)境影響的監(jiān)測必須由有相關(guān)資質(zhì)的測量單位承擔。

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

突然涌水：當隧道穿越地裂縫等地下導水通道時，極易發(fā)生突然涌水事故，對隧道施工具有很大的危害。對易發(fā)生涌水的地裂縫段，在設(shè)計和施工中可考慮采取以下措施：對地裂縫等暗挖段提高設(shè)計支護等級，施工中采取超前降水、短進尺開挖、強支護、快封閉、勤量測等措施；可根據(jù)實際地質(zhì)條件在線路局部地段采取止水帷幕等措施，增長地下水流的距離，降低水力坡度。

2 降水方案

2.1 降水原則

確保降水的科學原則：因基坑深度大、降深大，須嚴格按照設(shè)計規(guī)定的控制水位分階段降水。每降落到階段特征水位，及時對周鄰建（構(gòu)）筑物和地下管線等進行觀測，待基坑環(huán)境變形均在規(guī)范和設(shè)計要求范圍內(nèi)時，再進行下一階段降水；密切監(jiān)視基坑周圍建筑物的變形，在降水影響范圍內(nèi)的建筑物四周設(shè)置沉降變形觀測點；密切監(jiān)視井中水位變化，按照設(shè)計要求控制水位；降水施工前需先對周邊的建(構(gòu))筑物進行加固后方可進行降水。做好基坑降水運行期間突發(fā)事件的預警措施，如突然停電、抽水泵損壞等，以便能及時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、噴射井點、砂滲井點和管井井點等。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)合西安地鐵二號線及鄰近場地基坑降水工程經(jīng)驗，本區(qū)間降水擬采用坑外管井降水[3]。

3 降水設(shè)計

3.1 降水設(shè)計計算

本工點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，周圍水文地質(zhì)條件及降深，同時結(jié)合地鐵施工降水的特點，涌水量計算公式依據(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離邊界的計算公式得出每個區(qū)段的管井數(shù)量計算值：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)計降水深度13.5m；隧道通過含水體的長度210.36m；設(shè)計井深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；降水井數(shù)量25口；區(qū)段起止里程YDK28+300.00～YDK28+461.77降水井數(shù)量24口；區(qū)段起止里程YDK28+461.77～YDK28+635.229降水井數(shù)量22口；橫通道和施工豎井YDK28+336.395降水井數(shù)量16口。

3.2 降水井的封堵

隨著隧道施工的進行，隧道結(jié)構(gòu)逐漸成形，此時降水井還處于運行階段，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，往井內(nèi)填筑2：8灰土或者澆筑混凝土至井口，恢復原始地面。

4 工程實施中各項措施

在降水施工過程中，必須加強監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容為降水井周圍100m范圍內(nèi)的建筑及構(gòu)筑物，在建筑及構(gòu)筑物角點設(shè)置沉降觀測點，每個建筑物不少于4個點，沉降監(jiān)測基準點應(yīng)放在影響半徑R以外。監(jiān)測項目在抽水前應(yīng)測得初始值，且不應(yīng)少于兩次。水位下降至設(shè)計深度期間每天觀測一次，此后至停止降水前每周觀測兩次；地面沉降變形最大值30mm，預警值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)測達到預警值時應(yīng)立即上報各單位，停止降水，由施工單位啟動降水應(yīng)急預案，待沉降穩(wěn)定后方可繼續(xù)降水。監(jiān)測完畢提供完整的變形監(jiān)測報告。

5 結(jié)語

通過對降水方案的理論研究與實際應(yīng)用，認真實施各項技術(shù)措施，降水效果達到了預期目標，且從現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)得知，地面及附近的建筑物無任何異常反應(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降水方法，該方法施工工藝成熟、工程成本較低、降水圍護容易，而且對適用于不同的含水地層和不同的降水深度。

［1］文運來.管井降水技術(shù)在西安地鐵施工中的應(yīng)用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，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，2006,11.

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