黄土地质地铁隧道施工降水和沉降控制网

摘要：地铁暗挖隧道施工降水的成功与否是决定隧道施工安全、优质、高效完成的保证，又是地层沉降控制的关键。针对西安特有的黄土地质条件下地铁深基坑施工，从土层地质、水文、降水方式、降水参数等各个方面进行分析和研究，对黄土地质条件下地铁深基坑降水与沉降控制的施工技术进行了阐述。
关键词：黄土 地铁隧道 施工降水沉降控制

1工程概况
西安地铁一号线朝阳门站～康复路站区间隧道起始于朝阳门车站，沿长乐西路向东，下穿中兴路人行天桥，终止于康复路车站；左右线隧道分别长774.597米、776.2米，均采用喷锚构筑法施工；左右线隧道线间距15米，拱顶埋深约14.87米（朝阳门端）～9.48米（康复路端），隧道按照地质地段不同分为A、B、C、D、E五种断面结构。区间隧道在ZDK22+651.627～ZDK22+695.851段下穿中兴路人行天桥，天桥基础为钻孔灌注桩基，桩长30m，桩径1m，桩基础与隧道的最小净距0.487m。区间隧道在Z(Y)DK22+534.604和Z(Y)DK23+247.780处设置两个施工竖井；在ZDK22+751.197(YDK22+750.950)处设置联络通道兼废水泵房一座。f朝阳门外地裂缝在区间近朝阳门车站段通过，f4地裂缝在区间近康复路车站段通过。

2 工程地质特征

2.1地形地貌

朝康区间隧道位于长乐西路下方，区间场地标高404.99～407.91m，全段东高西低，高差

2.92m，地貌单元属黄土梁洼。

2.2工程地质

2.1全更新统地层（Q4）

1-1层杂填土（）：主要以路面及路基组成，较密实，全场地分布，层厚0.7～

1.9m，层底深度0.7～9m。

1-2层素填土（）：主要有黏性土组成，含白灰渣及少量砖瓦碎块，较松散，局部分布，属高压缩型土，具湿陷性，层厚0.7～5.10m ，层底深度

1.20～5.80m。

2.2全更新统地层（Q3）

3-1-1层新黄土（）：褐，大孔、虫孔发育，ā1-2=0.88Mpa-1,硬塑-可塑状态，属高压缩型土，δs2.0=0.041,具湿陷性，层厚0.5～5.50m ，层底深度

3.00～6.50m。

3-1-2层饱和软黄土（）：褐，大孔、虫孔发育，见少量白色钙质条纹及蜗牛壳碎片,ā1-2=0.32Mpa-1,属中压缩型土，I=0.95，软塑，局部流塑，s=96%，层厚

2.50～10.30m ，层底深度8.70～13.70m。

3-2-2层古土壤（）：红褐色，具针状孔隙，含多量白色钙质条纹及结核，团粒结构，底部结核富集成30cm左右硬层。可塑，ā1-2=0.25Mpa-1,属中压缩型土。层厚3.20～5.50m，层底深度1

2.50～18.30m。

2.3全更新统地层（Q2）

4-1-2层老黄土（）: 褐，具针状孔隙，含少量钙质结核，可塑状态，ā1-2=0.2Mpa-1,属中压缩型土，层厚3.30～9.90m ，层底深度20.30～26.20m。
4-4层粉质粘土（）：灰，含钙质及铁锰质结核，可塑状态。ā1-2=0.2Mpa-1,属中压缩型土，层厚8.40～10.80m，层底深度3

2.50～35.00m, 夹中砂薄层。

4-7层中砂（）： 灰，长石，级配不良，含少量粉土，饱和，密实，层厚

1.40～2.50m，层底深度35.00～35.20m。

饱和软黄土层东厚西薄，朝阳门段隧道洞身穿越老黄土和粉质粘土，康复路段隧道洞身穿越饱和软黄土、古土壤及老黄土，

3.3水文地质

隧道区域地下水属潜水类型，赋存于上更新统残积古土壤、中更新世风积黄土及冲击粉质粘土等黏性土层。主要含水层为中更新统冲击粉质粘土中2到3层中砂透镜体夹层，分布不连续，该层透水性好，赋水性强。
潜水补给为地下径流补给。受兴庆湖渗漏抬升影响，主要流向NW。潜水排泄方式为径流、人工开采及蒸发消耗等。
朝阳门段降水前观测孔内稳定水位埋深7.5m，康复路段降水前观测孔内稳定水位埋深4.5m，东西两端自然水位高差3m。

3 施工降水

3.1 降水方式

由于西安地铁隧道埋深大于一般工民建工程，在西安城东区域没有类似降水实例，根据区间水文地质测试试验结果及地裂缝岩土工程勘察报告，参照本区域内相关深基坑降水经验，同时结合黄土地区降水经验综合分析，朝康区间采用开放式管井降水，降水井布置在区间左线隧道北侧和右线隧道南侧。降水井孔径为800mm。
3.

1.1 确定井深

降水井的深度按《工程地质手册》（第四版）公式（9-5-3）确定
3.

1.2 确定井数

根据隧道结构特征、周边建筑物情况、地层地质特点，周围水文地质条件及降深，同时结合地铁隧道施工降水的特点进行分析确定。
根据区间开挖深度范围内含水层的分布情况及地下水赋存特征，本区间涌水量计算采用模型为潜水完整井，基坑远离边界。按等代“大口井”以潜水完整井计算：
根据《规程》F.0.7 确定降水影响半径，
计算 ZDK22+519-ZDK22+750段降水影响半径： m
计算 ZDK22+750-ZDK23+125段降水影响半径： m
计算 ZDK23+125-ZDK23+29

5.2段降水影响半径： m

根据《工程地质手册》（第三版）公式9-5-11 确定基坑等效半径，
计算ZDK22+750-ZDK22+125段基坑等效半径： r0=0.25*

1.04*（375.2+22）=103.23 m

计算ZDK22+519-ZDK22+750段基坑等效半径： r0=0.25*

1.06*（231+22）=67.045 m

计算ZDK23+125-ZDK23+295.2段基坑等效半径：r0=0.25*

1.08*（170+22）=584 m

计算涌水量
按《建筑基坑支护技术规程》8.3.3 n=

1.1Q/q0确定降水井数量。

根据计算结果和相关施工降水经验，分别在ZDK22+519.000
～ZDK22+750.000、 ZDK22+750.000～ZDK23+125.200、 ZDK23+125.200～ZDK23+295.200段布置降水井32口、50口、26口，井间距约15.0m。

4 降水差异原因

易于疏干，老黄通过竖井及横通道施工降水及区间隧道施工降水分析，饱和软黄土层及古土壤层地下水土层及粉质粘土层地下水难以疏干。而区间场地潜水赋存上更新统残积古土壤、中更新世风积黄土及冲积粉质粘土等黏性土层，根据老黄土、粉质粘土层赋水性强，渗透性差的特性，该土层地下水难以疏干，并其，降水漏斗远端地下水源源不断的补给到土层中，由此造成土层地下水维持在一个稳定水位。因此，朝阳门段隧道与康复路段隧道洞身穿越土层地质的不同是降水效果出现差异的根本原因。

5 沉降控制

根据规范建议降水沉降计算方法（分层总和法）进行沉降预测计算。根据地层特点和区间特点，沉降计算结果为：
ZDK22+519-ZDK22+750段各土层累积最大沉降值为21.2cm，ZDK22+750-ZDK23+125段各土层累积最大沉降值为22.7cm，ZDK23+125-ZDK23+29

5.2段各土层累积最大沉降值为20.1cm。

按照计算结果，沉降值明显偏大，当差异沉降超过3‰时，有可能造成建筑物、地下管线

摘自：毕业论文www.udooo.com

变形破坏，必须从多方面进行控制。

5.1 降水井处理

采用管井法井点降水，如果降水井反滤层效果不理想时或砂层部位没有处理好，将会使地层土颗粒随降水水流流动而流失，导致地面沉降，进而破坏邻近建筑物的基础，导致建筑物产生不均匀沉降。

5.2 降水方法

为控制隧道范围地表建筑物沉降变形，采用分阶段降水，通过控制阶段沉降量控制水位降落曲线，使之平缓下降，控制总沉降量以减小不均匀沉降。
6结束语
通过在隧道施工降水证明，在降水参数合理的情况下，开放式管井降水在饱和软黄土层、古土壤层能够达到降水目标，且沉降量较小。在老黄土层及粉质粘土层中，在适当进行降水的前提下，需采取洞内注浆止水结合的方法进行隧道施工，避免由于采用单一降水方法造成地层沉降偏大，引起建筑物、地下管线破坏的缺点。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。