韋秀燕

（中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 天津 300308）

1 引言

近十幾年來，我國地鐵工程一直保持高速發(fā)展，其中地鐵工程以地下工程為主，地下水對工程的影響一直是工程界解決的難題，大部分的工程事故都與地下水有關(guān)。有關(guān)地下水對工程的影響研究及對策，一直是工程界的工程師們研究的課題。蔣小紅[1]從地下水的滲流、對基礎(chǔ)的影響及對策進(jìn)行了研究；鄭陽明[2]從地下水對工程成本、質(zhì)量的影響，建立防水管理、防水技術(shù)及防水隊(duì)伍的角度分析地下水的影響對策；魏燃[3]從地下對水工程的危害及有效防治的角度闡述地下水的影響；劉延輝[4]從地下水的物理化學(xué)性質(zhì)分析對工程的影響，并提出防方案；劉鑫[5]以天津地鐵地下水的腐蝕性進(jìn)行分析評價(jià)，并提出防治方案。以上從事地鐵工程的工程師對地下水對城市軌道交通的影響進(jìn)行分析，并提出防治方案，但他們大部分是施工后進(jìn)行的總結(jié)。本文以工程勘察的角度，從地下水水力學(xué)的影響、物理的影響及化學(xué)的影響全面分析地下對地鐵工程的影響，為地鐵設(shè)計(jì)、施工提供準(zhǔn)確合理的防治措施。

2 工程概況

根據(jù)現(xiàn)場勘探，共本車站揭露地下如下：

雜填土①、粉質(zhì)黏土③1、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土⑥2、粉土⑥3、粉質(zhì)黏土⑥4、粉質(zhì)黏土⑧1、粉土及粉砂⑧2、粉質(zhì)黏土⑨1、粉土及粉砂⑨2、粉砂⑩2、粉砂11○4、粉質(zhì)黏土12○1、粉土12○2、粉砂12○3、粉質(zhì)黏土13○1等主要地層，其中部分黏性土中夾有粉土或粉砂層，粉土或分砂中夾有黏性土層。

在勘察深度范圍內(nèi)揭露潛水含層粉土⑥3、第一承壓含水層⑧2、第二承壓含水層⑨2、第三承壓含水層11○4，但三個(gè)承壓含水層之間沒有連續(xù)隔水層，承壓含水層相互連通。潛水水位0.2～2.14m，承壓水0.5～2.34m。

3 地水下對地鐵工程的影響

地下對對地鐵工程的影響主要有三個(gè)方面：地下水水力學(xué)影響、地下水物理影響、地下水化學(xué)影響。

3.1 地下水水力學(xué)影響

地下水水力學(xué)影響一般包括：滲透變形、基坑突涌、對結(jié)構(gòu)的浮力、對邊坡的影響等。

（1）滲透變形

滲透變形有兩種主要形式，一是流土（砂），二是管涌，主要出現(xiàn)在單一土層地基中。

流土（砂）：是指在滲流作用下，某處土體表面的隆起、浮動(dòng)或同一顆粒群同時(shí)浮動(dòng)而流失的現(xiàn)象。

管涌：是指在滲流作用下，土體中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的骨架中發(fā)生流動(dòng)，逐漸形成通道的現(xiàn)象。

土的滲透變形的判別一般有下列內(nèi)容：

①土的滲透變形類型的判別；

②管涌與流土（砂）的臨界水力比降的確定；

③土的允許水力比降的確定。

管涌與流土（砂）判別、臨界水力比降一般按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）附錄 G[6]進(jìn)行確定。

（2）基坑突涌

基坑突涌：當(dāng)基坑下分布承壓水含水層，開挖基坑減小了承壓含水層上覆隔水層的厚度，在厚度不斷減小，到某個(gè)厚度時(shí)，承壓水的的水頭壓力能頂破基坑底板，發(fā)生了基坑突涌。

基坑突涌根據(jù)《建建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）附錄G判別[6]。

基坑突涌采用以下公式驗(yàn)算：

Dγ/hwγw≥Kh

式中：

Kh——突涌穩(wěn)定安全系數(shù)；Kh不應(yīng)小于1.1。

D——含水層頂面至基坑底的隔水層厚度（m）。

γ——含水層頂面至基坑底的土層天然重度（kN/m3）；對多層土，取土層厚度加權(quán)平均天然重度。

hw——承壓含水層頂面的壓力水頭高度（m）。

γw——水的重度（kN/m3）。

圖1 基坑底突涌驗(yàn)算圖

圖中：1-截水帷幕；2-基底；3-承壓水水位；4-承壓含水層；5-隔水層

（3）對結(jié)構(gòu)的浮力

勘察報(bào)告中該參數(shù)主要提供抗浮設(shè)防水位。

抗浮設(shè)防水位一般采用以下方法綜合確定：

①如有長期觀測水位時(shí)，抗浮設(shè)防水位可采用該層地下水實(shí)際測量最高水位和工程運(yùn)營期間地下水的可能變化來確定，缺乏長期觀測水位時(shí)，按勘察期間實(shí)際測量最高穩(wěn)定水位并結(jié)合地下水補(bǔ)給、排泄條件、場地地形地貌等因素綜合確定。

②場地有潛水與承壓水，且有水力聯(lián)系時(shí)，應(yīng)實(shí)測承壓水水位并考慮其對抗浮設(shè)防水位的影響。

（4）對邊坡的影響

①靜水壓力對結(jié)構(gòu)物或支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用；

②黏性土中超孔隙水壓力的影響。

3.2 地下水的物理作用

（1）對軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、濕陷性土、膨脹巖土和鹽漬土，評價(jià)地下水聚集和散失所產(chǎn)生的軟化、崩解、濕陷、脹縮和潛蝕等有害作用。

（2）凍土地區(qū)，評價(jià)地下水對土的凍脹和融陷的影響。

3.3 地下水的化學(xué)作用

對地下水位以下的工程結(jié)構(gòu)，評定地下水對建筑材料的腐蝕性。

本站腐蝕性評價(jià)：

表1 地下水腐蝕性化學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表2 地下水腐蝕性判別表

4 結(jié)論

通過多條地鐵勘察的經(jīng)驗(yàn)，并以天津?yàn)I海B1線某車站為例，從巖土工程勘察的角度分析地下水對地鐵工程的影響，得出幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）大部分地鐵工程事故都與地下水有關(guān)，工程師們一直在進(jìn)行研究。

（2）地下水對地鐵工程影響主要有地下水水力學(xué)影響、地下水物理影響及地下水化學(xué)影響。

（3）從巖土工程勘察的角度應(yīng)對地下水對工程的影響進(jìn)行分析評價(jià)，提供高質(zhì)量勘察成果。