地下水對地鐵工程影響及防治對策分析

林陽

摘要：隨著我國經濟的發展和人們生活水平的提高，越來越多的城市開展了地鐵工程建設。地鐵工程建設具有投資大，工期長，周圍建筑物多和地質條件復雜的特點，其中地下水對地鐵工程的影響尤其明顯，合理的地下水防治和處理措施是保證地鐵工程建設的重要前提。

地下水對地鐵基坑和隧道的穩定性影響較大，地下水位控制不當可能會造成管涌、流土、基坑突涌、結構上浮和地表塌陷等破壞，尤其是在周邊環境復雜、地下管線密集的地方，施工風險更高。所以，在地鐵工程建設中，要加強對施工場地的工程地質勘查，根據勘察成果制定合理的地下水處理方案，做好相關的地下水防治措施，對地下水及施工周邊的建筑物加強監控量測，設置三級預警機制，做好相關應急預案，確保地鐵建設安全可靠。

關鍵詞：地下水;地鐵工程;影響因素分析;

1? 引言

地鐵工程施工的作業面大多都是在地下，所以地鐵工程與地下水息息相關。地下水的防護措施不當，一方面會影響地鐵基坑和隧道開挖過程中的安全性，容易出現安全事故。另一方面帶水作業會影響二襯混凝土的澆筑質量，嚴重時會造成混凝土厚度和強度不足，直接影響結構安全性和耐久性。因此，重視并做好地下水的防治工作，對地鐵工程的順利實施具有重要實際意義。

2? 了解地下水

在自然界水資源中，地下水是重要的組成部分，被廣泛用于人類的生產和生活，但是在地鐵工程建設中地下水卻是工程師最頭疼的問題。在地鐵建設過程中如果地下水處理不當，會直接造成隧道涌水、建筑物沉降、基坑倒塌等嚴重問題。地下水分類方法很多，根據地下水的埋藏條件可分為包氣帶水、潛水和承壓水三大主要類型，根據水分子受力狀態又可以分為結合水、重力水和毛細水。

3? 地下水對地鐵工程的影響

3.1? 地下水滲透的影響

滲透變形主要包括流土和管涌兩種主要形式，還有接觸沖刷和接觸流失等其他形式。黏性土的滲透變形形式主要是流土，當向上的滲流產生的滲透力大于土的有效重度時就能使土顆粒懸浮流動，發生流土破壞。流土破壞一般是突然發生的，其發展結果是使基礎發生滑移或不均勻沉降，基坑、隧道坍塌等，對地鐵工程危害很大。管涌多發生在顆粒大小差別大，缺少某種粒徑的砂土層中，在滲流作用下細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中發生移動并被帶出，逐漸形成管形通道，掏空支護結構背后土體，導致支護結構失去土體支撐而發生基坑、隧道結構破壞。當基坑下有承壓水存在，開挖基坑導致隔水層厚度減小，當開挖導致隔水層重度小于承壓水頭時會發生基坑突涌，基坑底出現裂縫，地下水從裂縫涌出并帶走土顆粒，導致基坑垮塌失效。

3.2? 地下水對地鐵基坑的影響

基坑擋土結構設計時，首先要計算作用在結構上的土壓力和水壓力，水壓力包括靜水壓力、滲流壓力和超靜孔隙水壓力。當基坑采用坑外降水或坑內明排的方式時，支護結構不承受水壓力;當基坑設置止水帷幕，坑外地下水位高于坑內，支護結構承受水壓力。地鐵基坑設計時要根據地下水類型的不同，地下水位的高低，地層滲透系數、水源補給及基坑周邊建筑物的情況綜合分析，確定合理的基坑支護方案和地下水防治方案。

地下水對地鐵工程的不利影響包括水浮力作用。通常地下車站和區間埋深大，位于地下水位以上，而且車站和區間都采用外包防水設計，當車站和區間所在區域的抗浮水位較高時，可能出現水浮力大于地鐵結構及其上覆土自重的情況，導致結構和軌道上浮破壞，在工程中要予以重視。

4? 地鐵工程的地下水防治措施

4.1? 加強工程地質勘察和水文地質勘查

巖土工程勘察是開展地鐵設計和施工的前提，工程地質條件和地下水條件對地鐵工程具有重大影響。通過地質鉆孔、水文鉆孔等方法確定地下水的類型、腐蝕性、補給方式、地層滲透系數及是否存在不良地質等，為地鐵基坑支護選型和隧道開挖方式確定提供依據，保證地鐵工程建設的安全性、適用性和耐久性。

4.2? 優化地下水控制設計方案

地下水控制方案包括降水方案和止水方案。對于地層滲透大，地下水無補給，通常采用降水方案。根據地質條件的不同降水方法可選擇集水明排或降水井，根據計算涌水量合理布置降水井間距。地鐵工程降水會導致局部區域地下水位下降，土體中有效應力增加，地層產生沉降。當降水影響范圍內有對沉降敏感的建筑物時應設置回灌系統或設置止水帷幕，減少降水影響范圍。

一般而言止水帷幕要求插入到坑底以下滲透性較低的土層中，滿足坑內降水后的滲流穩定，并防止坑外地下水出現有害性下降。常見的帷幕結構類型包括地下連續墻、旋噴樁、攪拌樁、咬合樁和TRD墻等，根據場地條件、地層情況和施工工藝選擇合理的帷幕形式，保證帷幕的止水效果，確保地鐵工程安全。

4.3? 建立地下水防治工程管理體系

地下水的防治需要專業的管理人員進行管理，相比較國外對于地下水防水工程，我國在這方面起步較晚，技術不是很純熟，但更重要的是沒有專業的管理體系進行管理，缺少這方面的管理人才，在認知和意識方面還存在著不足。因此在未來的工作中應加強專業管理人才的培養，建立完善的地下水防治工程管理體系，從管理上消除地下水給地鐵工程帶來的隱患，保證地鐵工程的質量與安全。建設單位要加強對地下水先進防治技術的引進和使用，提高地下水防治工程的質量。

利用信息化監控量測方法，對地下水位進行實時監測，根據數據結果動態調整施工步序，保證地鐵施工過程中的安全。

5? 結語

地下水防治工程作為地鐵工程建設中極為關鍵的一部分，對于地鐵建設的影響巨大，而地鐵工程的建設又是關乎我國交通壓力緩解的重要問題，因此必須要加強對地下水防治工程的重視程度，可以適當的通過加強對地下水防治工程隊伍的建設，對地下水防治技術的引進和地下水防治工程管理體系的建設等方法提高我國地下水防治工程的質量。

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