淺析地鐵建設(shè)中的環(huán)境巖土問題

肖日亮（湖南麓谷工程質(zhì)量檢測有限公司，湖南　長沙　410000）

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淺析地鐵建設(shè)中的環(huán)境巖土問題

肖日亮
（湖南麓谷工程質(zhì)量檢測有限公司，湖南長沙410000）

摘要：隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展及城市化進程逐步加快，各個城市構(gòu)建大城市的理念逐漸落實到實踐中，部分城市向地下拓展城市發(fā)展空間，從而緩解城市人口與資源相互矛盾的危機，更好地落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標。地鐵建設(shè)作為一項投資大、周期長的社會公益工程，文中以某工程實例為研究對象，深入分析地鐵建設(shè)中引起的環(huán)境巖土工程問題，為日后建設(shè)地鐵提供重要的借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵建設(shè)；環(huán)境巖土；檢測

近些年，隨著城市地鐵工程的快速發(fā)展，地鐵建設(shè)在確保自身施工安全基礎(chǔ)上，必須將周圍環(huán)境巖土工程的安全考慮在內(nèi)。通常地鐵建設(shè)沿線需要穿越多個商業(yè)區(qū)域及城市主干道，因此，重視地鐵建設(shè)的安全性及牽涉環(huán)境巖土工程問題尤為重要。環(huán)境巖土工程問題是引起建設(shè)風險的重要因素，實際施工時，必須深入研究地鐵工程環(huán)境巖土工程相關(guān)問題，對安全建設(shè)地鐵等交通工程具有重要意義。

一、簡述工程概況

某城市軌道交通地鐵線路在2005年正式開工，地鐵1號線橫穿整個城市市區(qū)，總長度約為22.797km，全部線路為地下線。整個地鐵線路共設(shè)置20個座車站及17個區(qū)間。建設(shè)的地鐵線路處在平原與東部山區(qū)銜接位置，地勢呈現(xiàn)東高西低狀態(tài)。該城市區(qū)內(nèi)地形比較平坦，地勢受到扇狀平原的控制。地鐵工程的車站、區(qū)間隧道埋深分別為5.9m～14.7m、2m～15m。地鐵沿線通過區(qū)域地下水呈現(xiàn)埋藏深、季節(jié)性變化明顯、變幅小等特征。城市二環(huán)路之內(nèi)的地下水平均埋深度為3.92m，二環(huán)路之外的地下水平均埋深度為3.41m。區(qū)域地下水徑流走向為西北向著東南流向，與地鐵走向呈大角度相交的情況。

二、盾構(gòu)施工引發(fā)環(huán)境巖土問題

該地鐵工程主要施工方法包括明挖法、暗挖法、蓋挖順作法等，圍護的結(jié)構(gòu)包含鉆孔樁加截水帷幕、地下水連續(xù)墻、復合攪拌樁。盾構(gòu)施工中主要引起的環(huán)境巖土問題主要牽涉的范圍包括：盾構(gòu)必須在市區(qū)穿群樁，要穿越地下管網(wǎng)交叉密集位置、同一地鐵區(qū)間上下行線盾構(gòu)等。盾構(gòu)機進行挖掘工作時，必須改變附近土體的初始應力，在一定程度上破壞土體極限平衡狀態(tài)，導致土層下城或各種管線出現(xiàn)沉降。若沉降差異過大會導致管線變形或斷裂，尤其是排水想腐蝕、老化的位置，其抵抗變形能力相對較弱。若發(fā)生管線破裂，水進入工作面，會導致土體出現(xiàn)大面積垮塌，嚴重影響施工建筑物及施工人員的安全。同時，盾構(gòu)施工也會為土體帶來相應的剪切力和擠壓，導致土體的空隙逐漸變小，引起地表下沉。必須注意，為增加土層的有效應力，必須實施合理的降水措施，從而增加土層的有效應力。

三、開挖基坑引起的環(huán)境巖土問題

（一）基坑圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生變形

地鐵工程進行基坑開挖施工時，圍護結(jié)構(gòu)不單承受水平方向的土壓力，也會出現(xiàn)向著基坑方向水平位移，導致基坑外部地表出現(xiàn)變形。隨著開挖深度加大，其地表變形情況更加嚴重。若基坑周圍作用存在不均勻超載，也會在一定程度上發(fā)生土體側(cè)向位移，其位移量隨著超載的增加而增大。

（二）基坑坑底隆起

基坑坑底隆起就是在軟弱粘性土質(zhì)中，連續(xù)墻背面的土壓力導致基坑底面滑動破壞的情況。如果砂性土中上下土層的透水性差異過大，基底位置土質(zhì)的透水性較低，土層重量明顯比浮力小，也會出現(xiàn)基底隆起的情況。該地鐵工程地層的砂性土，坑底隆起變形也是地鐵施工必須關(guān)注的問題。基底引起坑底隆起變形的主要原因如下：由于坑內(nèi)挖除大量的土體，從而釋放坑底土的自重應力，致使土體發(fā)生松弛或蠕動出現(xiàn)隆起。同時，坑內(nèi)的卸載，導致圍護結(jié)構(gòu)基于多種因素共同作用下發(fā)生向內(nèi)位移，在坑底范圍中向著基坑方向擠壓土體，從而導致基坑坑底隆起。如果施工單位管理不到位，基坑開挖完工后未合理施工，價值2降水等因素造成施工區(qū)域大量積水，土體吸水引發(fā)膨脹出現(xiàn)坑底隆起。

（三）流沙及管涌存在的問題

基坑施工過程中，由于施工降水導致坑內(nèi)外水頭比較差，出現(xiàn)由于動水壓力引發(fā)滲流破壞的情況，這種破壞情況一般出現(xiàn)在砂性土層中。如果基坑以下的土層是疏松砂土層，當滲流左營形成動水力坡度明顯比砂土極限動水力坡度大，在一定程度上降低土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當土層處在懸浮狀態(tài)，會受到滲流水壓力的作用改革平衡狀態(tài)，從基地土層中流出。現(xiàn)場施工時，如果流沙情況比較嚴重，會引起基坑塌陷或地面下沉的情況。管涌是指如果土層細小顆粒被滲透水流帶走，其滲流口會形成一定的空洞，進而滲流及攜帶泥沙出現(xiàn)管道涌出。基坑開挖中發(fā)生管涌，會導致整個工程土質(zhì)變松，土體的空隙逐漸增大，在一定程度上降低土體的強度及其失穩(wěn)性。

（四）與地下水有關(guān)的問題

地鐵工程施工的過程中，常常因施工降水導致地面固結(jié)沉降，致使土層壓密和地表下沉，這種沉降情況不可避免。特別是在降水過程中，水流會帶走砂土引起土層缺失，出現(xiàn)地面沉陷或土體坍塌。同時，由于動水壓力作用導致連續(xù)墻接縫位置出現(xiàn)砂土流失，也會加大圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)土層變形情況。地鐵工程施工范圍降水量大，歷時長，導致地下水動力場、化學場發(fā)生改變，會在一定程度上加劇地下水污染情況。地鐵工程施工過程中，使用化學主講模式能增加土體的強度及抗?jié)B能力。地鐵隧道對地下水有一定的攔截作用，導致隧道兩側(cè)地下水位發(fā)生變化，嚴重影響城市供水及地表植被生長情況，嚴重者會影響整個城市的生態(tài)環(huán)境。

除了上述引起土體變形、失穩(wěn)的因素外，地鐵施工中必須將以下因素考慮其中：管井由于降水帶走砂土及地下連續(xù)墻接縫部位砂土流失等引起沉降；地鐵施工時，因挖面長時間暴露且一次性開挖過大的范圍，并未及時開展合理的支護導致土體發(fā)生流失、滑落等情況。

結(jié)語

總之，地鐵工程是改善一個城市交通狀況的重要手段，在地鐵工程施工過程中，必須運用科學的觀點與方法，將其對環(huán)境的影響下降至最低層面，從而減小施工隊地面、地下管線、建筑物產(chǎn)生的影響，盡量減小地鐵工程對城市生態(tài)環(huán)境的破壞程度。

參考文獻

[1]馮國宏.地鐵建設(shè)中的環(huán)境巖土工程問題分析[J].中華民居，2013，17（09）：237-238.

[2]羅永海，張樹瑞.地鐵建設(shè)中的環(huán)境巖土問題分析[J].華人時刊（中旬刊），2014，11（07）：151.

[3]樊立魏.地鐵建設(shè)中的環(huán)境巖土工程問題分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，25（19）.

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