地下水對地鐵工程的影響及防治對策研究

楊永剛

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司，武漢430000）

1 引言

由于大部分地鐵工程發生在地下，因此，地鐵工程質量好，才有利于地下水的安全使用。如果防治地下水不到位，會大大降低地鐵工程的質量，嚴重時隧道崩塌，傷害施工人員。因此，重視防治地下水工作，才能有利于順利開展地鐵工程。

2 地下水的基本類型

地下水的基本存儲層指地下巖石空隙或地下含水層，是生產與生活用水的基礎水源，干旱區域，群眾生活靠地下水，其重要性不言而喻。但建設地鐵時，地下水對工程的質量與安全影響很大，容易發生涌水、變形、滑坡等現象。地下水由薄膜水、強結合水、固態水等組成。地下水要充分利用，分類研究其特征。工程建筑利用地下水出于不同的原因目的，類型細分如下：首先是考慮地下水特性，包括其硬度、溫度、pH 值等；其次根據含水量、埋藏條件等特性分類，包括滯水、潛水與承壓水，以及巖溶水、孔隙水與裂隙水。

3 地下水對地鐵工程的影響

3.1 地下水滲流的影響

地下水滲流十分影響地鐵結構，包括圍巖和襯砌等，影響都很大。原來分布地下水滲透和力場等會受到開挖地鐵隧道的影響，現在地下水運動，通過動水壓力和滲流體積力，影響支護結構與圍巖。滲流地下水壓力容易造成地鐵施工時發生的地下水事故。孔隙水壓力在土體孔隙里，變化很大，因為開挖隧道時的失水與開挖前降水，都影響了土體受力與形狀，讓土體孔隙與滲透系數改變，不利于工程質量與施工穩定[1]。不排水時，水壓力與圍巖地層壓力基本作用在隧道襯砌承載上，讓隧道圍巖形狀改變，其中緣由是接觸時的水壓力。完全排水時，襯砌的承受力單來自于地層圍巖。接觸點沒有水壓力。荷載來源于支護結構向地層圍巖的移轉，目的是避免水體滲漏，不利于地鐵施工。建設地鐵時，地下水滲透程度不同，由此出現的問題也不盡相同。土體坍塌與地面沉陷是由于許多砂土被降水帶走，同時不間斷墻接縫處的砂土由于動水壓力不在，圍護結構形狀發生變化。修建地鐵時有豐富的地質環境，因此，通過含水層時，人為因素極易破壞原本的地下水滲透條件，讓隧道流入地下水，降低泥漿濃度，降低了工程質量。

3.2 地下水對基礎工程的施工影響

邊坡穩定性和地下水關系緊密，同時因為地鐵基坑主要在地下水位以下施工，因此，地下水也是重要因素。施工過程中，必須重視地下水問題，掌握其運動狀態，否則如果地下水流入基坑，將不利于基坑開挖。同時，基坑周圍地面形狀改變沉降，容易使周邊建筑發生傾斜、開裂、變形等現象。另外，注意含水層的隔水層厚度，與基坑開挖成反比，基坑突涌后，成本與施工難度都顯著增長，巖土越強，地下水越低，軟弱夾層越泥化。同時，地鐵中混凝土與鋼結構極易被地下水中的有害化學物質侵蝕，減少了其使用壽命。

4 地鐵工程的防治措施

根據地下水的防治技術分為主動防水和被動防水。前者主要是引流與降水，降低并轉移施工區域的地下水，保護施工工程。后者主要是布置與圍護結構。

4.1 被動防治措施

被動防治技術包括材料防水與結構防水，承受荷載是二者最大的區別。建設地鐵時，圍護結構是混凝土和鋼筋混凝土，防水性能是永久的。旋噴樁堵水技術應用最為廣泛，其操作流程在基坑的支護樁坡施工完畢后，支護樁間斷部位插補旋噴樁，封堵地下水。不過僅可以用在滲透系數較小的含水層[2]。另外還有一種，不斷攪拌混合土層與水泥，提高土層的防水與承載力。另外，襯砌混凝土也是地鐵工程通過淺埋暗挖來防水。復合襯砌指進行隧道和車站內外雙層襯砌，隧道完成后，需要初期支護。蓋挖法需要不間斷墻或鉆孔樁圍護結構，反復檢測圍巖支護的穩定性。結構防水無法達到地鐵工程的防水標準，因此，為提高地鐵工程的防水性，附加防水層，形成防水隔離線很重要。防水層有柔性，是材料防水中的上乘，一開始支護結構表面包在二次襯砌的外表面。材料防水通過ECB、EVA 等高分子樹脂板，形成防水隔離層。

4.2 主動防治措施

主動防治包括降水、引流、區域水流轉移三種辦法。施工時，減輕隧道內的空氣壓力，保護基地。降低地下水需要井點降水和集水明排。前者增加壓力，排出地下水；后者利用泵疏干地下水。降水時，要保護好環境。引流需要排水管、排水溝與水泵。另外，最好在枯水期建設地鐵，減輕施工壓力。

5 結語

建設地鐵時，地下水的防治十分關鍵，因此，這一舉措勢在必行。高度重視防治地下水，加強隊伍建設，通過現代化技術與管理體系防治好地下水，提高地鐵工程質量。