黄土地质地铁隧道施工降水与沉降控制

1 前言

随着科学技术的进步，地铁隧道越来越多的采用盾构施工，但是，在一些特殊地段或地区，仍需采用浅埋暗挖法施工。要进行地下暗挖施工，必须对地下水进行处理后才能进行。地下水处理通常采用的方法是施工降水，通过采取不同的降水方式使地下水下降到要求的水位。在降水过程中，处于地下水位之下的土体，当地下水被疏干时，浮力消失，所消失的浮力转化为自重应力，其自重应力增加值相当于浮力消失值，并可视等同于原始状态下土体附加应力增加值，使土体压缩产生沉降。当沉降值过大时，易导致地面建筑物变形、地下管线破坏的危害。

2 工程概况

西安地铁一号线朝阳门站～康复路站区间隧道沿长乐西路下方布置；左右线隧道分别长774米、776米，采用喷锚法施工；左右线隧道线间距15米，拱顶埋深约14.8米（朝阳门端）～9.4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。

朝阳门-康复路地段为西北最大服装集散地，地面人流密集、交通繁忙，道路两侧建筑物密布，除个别建筑物为框架结构外，其余均为浅基砖混结构；隧道区域内地下管线复杂，分别为1.0m雨污水管道；直径0.6m自来水管道，直径0.31m天然气管道、电缆管沟各一道。

3 工程地质特征

3.1 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。

3.2 工程地质

?

饱和软黄土层东厚西薄，隧道洞身穿越老黄土、粉质粘土、饱和软黄土、古土壤。

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。

4 施工降水

4.1 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。

4.1.1 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

H/为轨底埋深；h=i*r0，i取0.1，r0取15m；sw为降水水位距结构底距离，取1m；hw为降水期间地下水位变幅，取2m；h/为沉砂管长度，取3m；L为降水井过滤器工作长度。

根据地层地质参数，区间隧道分3段分别进行计算,通过计算降水井深度如下。

?

根据计算结果及隧道降水特点确定朝阳门段井深45m，康复路段井深40m。

4.1.2 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：

计算ZDK22+750-ZDK23+125段降水影响半径：

计算ZDK23+125-ZDK23+295.2段降水影响半径：

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）=103.23m

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）=51.84 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～ZDK22+750、ZDK22+750～ZDK23+125、ZDK23+125～ZDK23+295段布置降水井32口、50口、26口，井间距约15.0m。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/qikandaodu/2021/0707/1109.html