黄土地质地铁隧道施工降水与沉降控制(2)

4.2 降水效果

按照西安地区降水经验，一般在连续降水15天以后，地下水位即可降至设计降水水位。区间隧道康复路段在三阶段降水后，隧道开挖掌子面无渗水，土层内无滞留水，土体稳定，达到降水目标。但在区间隧道朝阳门段进行降水15天以上，隧道地下水位降到17.4m后就难以继续下降，在增加降水井、更换大功率水泵后未有明显变化。由于隧道内渗水严重，对开挖安全极为不利。

5 降水差异原因

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易于疏干，老黄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，并且，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。

6 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-ZDK2 3+125段各土层累积最大沉降值为22.7cm，ZDK23+125-ZDK23+295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、地下管线变形破坏，必须从多方面进行控制。

6.1 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。

根据相关工程实践经验，在黄土层中的降水，采取以下措施对此类影响加以有效控制：

在滤水管接头部位上下各50cm范围用60目网包封；控制降水井施工时的滤料质量，提高滤料的过滤作用；在抽水时，观测水中的含泥砂量，大于1/时应停止抽水，查找原因。

为防止涌砂，对穿越砂层的透水管段，砂层顶面以上竖向3.0m至底面以下竖向3.0m范围内采用60目网包封，滤水管底部用混凝土底座封闭，并填入0.5m厚砾石。

6.2 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。

降水分三阶段进行控制：第一阶段水位降落5.0m，第二阶段水位降落5.0m，第三阶段降至设计要求水位。降至阶段控制水位时对周邻建筑进行沉降观测，在沉降基本稳定后再进行下阶段降水。

6.3 朝阳门段

本段在降水15天时，地面沉降最大值为1.0cm。

由于朝阳门段地下水未能完全疏干，造成隧道内渗漏水，给施工带来困难。增加降水井可起到降低水位的效果，但可能造成地面沉降加大，产生不可预料的风险。根据掌子面渗水现状，在保持既有降水条件下采用洞内注浆的方法将开挖轮廓内土层地下水从土体中排挤出去，为此在隧道下台阶轮廓线外侧，利用呈辐射状注浆方式交叉形成一道帷幕，经比选后采用双液化学注浆法进行加固处理。为确保隔绝外来水体、达到止水帷幕的止水的效果，采用WSS工法进行注浆，通过浆液扩散将浆液充填地层土体孔隙内、固结地层，且使其具有一定的强度，在隧道断面周围形成一道隔水帷幕，隔绝外来水体。在注浆结束后，根据洞内渗水情况，可适当减少工作降水井数量，以减小后期累加沉降值。

6.4 康复路段

本段在三阶段降水完成时，地面沉降最大值为0.7cm。

在后续施工降水过程中，在按照三阶段降水的基础上，采取隔一口降水井停一口井的方法，降低群井效应，减小总出水量，使降水漏斗半径缩小，沉降影响范围随之减小。

减少降水井数量后，康复路段隧道内无渗水，掌子面土体无滞水。降水漏斗缩小后，降水影响范围减小，总出水量减少，即土层失水量减少，后期降水产生的土层累加沉降值随之减小。

7 效果

朝阳门段降水井按照15m间距布置，且局部进行加密，受地层地质影响，进行降水后水位存留在老黄土层内部，为保证施工安全，在继续保持既有降水条件的基础上，在洞内增加了注浆止水的措施，注浆止水加固后，掌子面土体无渗水，开挖后，浆液与土体固结为一体，浆脉延伸完整，土体基本挤密，达到了预期的止水、加固目的。由于朝阳门段降水条件未发生大的变化，后期地层累加沉降值较高，造成地面最大总沉降值达到9.3cm。地面临近建筑物差异沉降最大值为1.23‰，小于规范规定的标准3‰。

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