城市轨道交通工程地下水风险综合防控措施研究

城市轨道交通工程地下水风险综合防控措施研究

窦玉双

山东路科公路信息咨询有限公司 山东济南250000

摘要：目前全国轨道交通工程开通运营的城市共计29个，运营线路124条，里程达到3948.29km。大多数轨道工程建设在施工期间不可避免要受到地下水的影响，对地下水控制不到位往往导致严重事故。因此，为确保工程建设的安全顺畅和地铁运营的平稳和谐，最大限度的规避风险，势必要对地下水带来的安全风险与相应的应对措施进行研究。

关键词：城市轨道；交通工程；地下水风险

引言

铁路运输的执行质量受到执行地区水文和地质特征的严重影响。为了确保安全和提高施工质量，必须在施工前对当地自然地理环境、地下水状况和工程地质特征进行研究。实际经验表明，作业地区地下水的状况对支助护理、埋深、挖掘方法等有一定影响。因此，至关重要的是，这项研究应详细查明建筑区内的水文地质问题，并就如何解决这些问题提出建议。

1勘察的必要性

城市轨道交通项目是线性的，总路线较长，往往跨越几个地质单位，而且在某些地区，地质环境复杂，对铁路运输的设计和建造产生了重大影响。轨道运输工程对外部因素非常敏感，在研究中可能不会考虑到水文地质问题。在一般工程的水文地质研究中，只确定地质构造的渗透性、地下水的深度、变化幅度和水质的腐蚀性，而地下工程的水文地质研究不仅应确定上述水文特征地下水不仅是岩层的一部分，直接影响到地球工程性质，而且也是一个基础工程环境，将对建筑物的质量和稳定性产生重大影响。没有这些技术，轨道工程的地质技术问题可以大大减少，而且需要进行水文地质研究，尽管这种研究很困难，但却十分必要。

2建立模型

（1）初始条件。根据地下水及勘察水位观测孔得到的水位信息，结合含水层信息建立模型，通过插值法，划定研究区域，确定各部位水位。（2）边界条件。利用计算获得的侧向径流补给量、侧向径流排泄量对研究区边界进行流量定义，建立地下水流模型，根据含水层具体情况计算补给与排泄量。（3）水文地质参数。根据含水层概化结果，结合研究区工程地质与水文地质条件，通过查阅相关手册与资料，对含水层介质参数进行赋值，具体水文地质参数见表1。

表1水文地质参数

（4）空间离散

对研究区进行空间离散，研究区长度为160m，宽度为16m，为满足工程需求的精度，将网格设置为8m×1.6m的矩形，共剖分网格240个，离散情况如图1所示。

图1模型网格剖分示意

3轨道交通工程勘察的要求及方法

该地区的自然地理环境和地下水水位也因建筑区的地理位置而异。在铁路运输工作开始之前对地下水质量和岩层渗透系数进行评估，有助于了解含水层的状况和水文地质条件，并为工作的开展提供参考。该区域的地质技术和水文特征可通过相互作用加以改变。当地下水位变化时，岩土的密度经常变化。在轨道工程研究过程中，测量员可采用塑性、渗透性、蠕变和膨胀参数作为关键数据，分析施工区内的水文地质问题，并确定是否会影响工程施工质量。例如，在建筑区域中，岩石地面的一部分将变软并与地面混合。如果地下水位与岩石区重叠，可能会出现结构薄弱的情况。上述原则形成的软土地基对铁路交通建设质量产生了极其严重的影响。

4地下水类型及其对轨道交通工程建设的不良作用

在地质技术建设中，地下水往往根据其排水条件和水力性质分为上游积水、地下水和集水区。顶部停滞不前的水是在雨水和地表水渗入大气的道路上，在局部隔热层上方积聚的水。上部的死水可能引起基坑壁的稳定性和浸沉地基的土层等地质问题，由于其分布不均匀，工程设计时应避免遗漏，施工时应进行检查。水下潜水和封闭水域是轨道运输系统建设过程中的主要地下水控制对象，即埋在地下并有自由表面的无压力地下水和两层隔离层之间对水体有一定压力的地下水。这两种地下水对建造地下工程的不利影响主要表现在流沙、应力、应力和结构性隆起。

4.1地下水压力的影响

一般来说，地下水的流体动力压力是稳定的，在研究过程中不会发生重大变化，但在项目施工过程中抽取大量地下水可能会改变地下水的流体动力压力，从而对项目产生不利影响。此外，对水的压力与极端天气事件等因素有关，所有这些因素都影响到这些现象，并造成重大波动。例如，在南京地铁马坊站建设过程中，由于地貌因素、复杂的地质条件、松散的土壤和较大的压缩变形，地下水集中在车站周围，很容易造成环境变化。该区域地下水资源极为丰富，事故发生前的大部分雨天导致施工区的滞留水压力增加，最终导致轨道底板破裂，导致轨道上出现异常隆起，导致事故发生。

4.2流沙

沙子是指注满水后的土体。由于存在水痘差，渗透力的方向与重力的方向相反，导致松散的泥土颗粒漂浮流动。此时，土壤失去了承载能力，无法施工，与上部相邻的建筑物基础变空，建筑物可能下沉、倾斜、甚至倒塌。沙子一般发生在颗粒级配均匀细腻的沙性土壤(如细沙)中，有时也发生在粉土中。沙流形成主要有流体力学条件和岩土性质条件两个条件。

5整体施工应对及检测措施

（1）竖井开挖风险分析。由于地下水控制效果不佳、管线渗漏或突然破裂等，产生涌水、涌砂现象，造成地面过量沉降，严重时会导致已经形成的支护背后形成空洞，而产生竖井侧壁坍塌事故；开挖过程中砂土液化导致围护结构背后土压力增加，容易引起竖井变形。（2）竖井开挖施工应对及检测措施。应利用小导管注浆对下方土体进行超前止水加固，保证开挖安全；对富水地层进行地面旋喷加固；增加降水井，降低开挖水位，减小水土压力；施工检测措施应采用水位监测、地面沉降监测及竖向抽芯检测等措施。（3）二次衬砌施工风险分析。因地下水丰富，防水施工无法保证焊接质量，对主体结构防水体系影响较大；同时承压水带砂上涌，钢筋绑扎完成后无法清理，对主体结构砼质量影响较大；结构防水体系破坏引起结构渗漏水，影响结构使用的耐久性。（4）二次衬砌施工应对与检测措施。严格控制结构外包防水层的施工质量，采用防、排、堵、截综合施工措施引排基坑周边地下水，避免因地下水位上涨导致结构砼提前受力影响结构强度；加强结构后背注浆控制；效果检验方法主要以回弹检测、降水井水位监测为主。（5）腐蚀问题和解决建议。以地铁为代表的铁路交通主要与建筑物存在工程基础被毁时，地下结构在防潮、防水和稳定性方面存在缺陷，影响工程的安全。从理论上讲，当地下水位较高时，人为降低地下水位实际上可以减少地基的腐蚀。但是，不能忽视人为水位下降和地表塌陷造成的裂缝。为了提高施工安全，测量员必须在施工前对地下水位和当地地质条件进行测量。如果观察到地下水位上升和地面扩张变形不均衡，这意味着该区域的铁路运输建筑物更有可能受到地面裂缝的破坏，必须对工程进行监测。

结束语

综上所述，通过本文的研究与分析能够看出，水文地质勘查对轨道工程施工安全十分重要，做好勘察设计工作才能够保障轨道工程顺利实施，取得预计结果。由于水文地质问题对轨道施工影响重大，因此各方参建单位应加强此方面的重视程度，条件允许的情况下增加勘察工期与经费支持，使水文地质勘察质量与效率有效提高，确保轨道工程顺利圆满完成。

参考文献

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