地下水对地铁工程影响及防治对策分析

林阳

摘要：随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，越来越多的城市开展了地铁工程建设。地铁工程建设具有投资大，工期长，周围建筑物多和地质条件复杂的特点，其中地下水对地铁工程的影响尤其明显，合理的地下水防治和处理措施是保证地铁工程建设的重要前提。

地下水对地铁基坑和隧道的稳定性影响较大，地下水位控制不当可能会造成管涌、流土、基坑突涌、结构上浮和地表塌陷等破坏，尤其是在周边环境复杂、地下管线密集的地方，施工风险更高。所以，在地铁工程建设中，要加强对施工场地的工程地质勘查，根据勘察成果制定合理的地下水处理方案，做好相关的地下水防治措施，对地下水及施工周边的建筑物加强监控量测，设置三级预警机制，做好相关应急预案，确保地铁建设安全可靠。

关键词：地下水;地铁工程;影响因素分析;

1  引言

地铁工程施工的作业面大多都是在地下，所以地铁工程与地下水息息相关。地下水的防护措施不当，一方面会影响地铁基坑和隧道开挖过程中的安全性，容易出现安全事故。另一方面带水作业会影响二衬混凝土的浇筑质量，严重时会造成混凝土厚度和强度不足，直接影响结构安全性和耐久性。因此，重视并做好地下水的防治工作，对地铁工程的顺利实施具有重要实际意义。

2  了解地下水

在自然界水资源中，地下水是重要的组成部分，被广泛用于人类的生产和生活，但是在地铁工程建设中地下水却是工程师最头疼的问题。在地铁建设过程中如果地下水处理不当，会直接造成隧道涌水、建筑物沉降、基坑倒塌等严重问题。地下水分类方法很多，根据地下水的埋藏条件可分为包气带水、潜水和承压水三大主要类型，根据水分子受力状态又可以分为结合水、重力水和毛细水。

3  地下水对地铁工程的影响

3.1  地下水渗透的影响

渗透变形主要包括流土和管涌两种主要形式，还有接触冲刷和接触流失等其他形式。黏性土的渗透变形形式主要是流土，当向上的渗流产生的渗透力大于土的有效重度时就能使土颗粒悬浮流动，发生流土破坏。流土破坏一般是突然发生的，其发展结果是使基础发生滑移或不均匀沉降，基坑、隧道坍塌等，对地铁工程危害很大。管涌多发生在颗粒大小差别大，缺少某种粒径的砂土层中，在渗流作用下细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中发生移动并被带出，逐渐形成管形通道，掏空支护结构背后土体，导致支护结构失去土体支撑而发生基坑、隧道结构破坏。当基坑下有承压水存在，开挖基坑导致隔水层厚度减小，当开挖导致隔水层重度小于承压水头时会发生基坑突涌，基坑底出现裂缝，地下水从裂缝涌出并带走土颗粒，导致基坑垮塌失效。

3.2  地下水对地铁基坑的影响

基坑挡土结构设计时，首先要计算作用在结构上的土压力和水压力，水压力包括静水压力、渗流压力和超静孔隙水压力。当基坑采用坑外降水或坑内明排的方式时，支护结构不承受水压力;当基坑设置止水帷幕，坑外地下水位高于坑内，支护结构承受水压力。地铁基坑设计时要根据地下水类型的不同，地下水位的高低，地层渗透系数、水源补给及基坑周边建筑物的情况综合分析，确定合理的基坑支护方案和地下水防治方案。

地下水对地铁工程的不利影响包括水浮力作用。通常地下车站和区间埋深大，位于地下水位以上，而且车站和区间都采用外包防水设计，当车站和区间所在区域的抗浮水位较高时，可能出现水浮力大于地铁结构及其上覆土自重的情况，导致结构和轨道上浮破坏，在工程中要予以重视。

4  地铁工程的地下水防治措施

4.1  加强工程地质勘察和水文地质勘查

岩土工程勘察是开展地铁设计和施工的前提，工程地质条件和地下水条件对地铁工程具有重大影响。通过地质钻孔、水文钻孔等方法确定地下水的类型、腐蚀性、补给方式、地层渗透系数及是否存在不良地质等，为地铁基坑支护选型和隧道开挖方式确定提供依据，保证地铁工程建设的安全性、适用性和耐久性。

4.2  优化地下水控制设计方案

地下水控制方案包括降水方案和止水方案。对于地层渗透大，地下水无补给，通常采用降水方案。根据地质条件的不同降水方法可选择集水明排或降水井，根据计算涌水量合理布置降水井间距。地铁工程降水会导致局部区域地下水位下降，土体中有效应力增加，地层产生沉降。当降水影响范围内有对沉降敏感的建筑物时应设置回灌系统或设置止水帷幕，减少降水影响范围。

一般而言止水帷幕要求插入到坑底以下渗透性较低的土层中，满足坑内降水后的渗流稳定，并防止坑外地下水出现有害性下降。常见的帷幕结构类型包括地下连续墙、旋喷桩、搅拌桩、咬合桩和TRD墙等，根据场地条件、地层情况和施工工艺选择合理的帷幕形式，保证帷幕的止水效果，确保地铁工程安全。

4.3  建立地下水防治工程管理体系

地下水的防治需要专业的管理人员进行管理，相比较国外对于地下水防水工程，我国在这方面起步较晚，技术不是很纯熟，但更重要的是没有专业的管理体系进行管理，缺少这方面的管理人才，在认知和意识方面还存在着不足。因此在未来的工作中应加强专业管理人才的培养，建立完善的地下水防治工程管理体系，从管理上消除地下水给地铁工程带来的隐患，保证地铁工程的质量与安全。建设单位要加强对地下水先进防治技术的引进和使用，提高地下水防治工程的质量。

利用信息化监控量测方法，对地下水位进行实时监测，根据数据结果动态调整施工步序，保證地铁施工过程中的安全。

5  结语

地下水防治工程作为地铁工程建设中极为关键的一部分，对于地铁建设的影响巨大，而地铁工程的建设又是关乎我国交通压力缓解的重要问题，因此必须要加强对地下水防治工程的重视程度，可以适当的通过加强对地下水防治工程队伍的建设，对地下水防治技术的引进和地下水防治工程管理体系的建设等方法提高我国地下水防治工程的质量。

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