浅谈复杂地质条件下地铁隧道降水工程洞内辅助措施的应用

随着中国经济的急速发展,超大型城市应运而生,但是随着城市规模的不断扩大,交通拥堵问题成为了制约城市经济发展的难题之一。以地铁为代表的轨道交通,成为解决超大城市交通拥堵病一种重要手段,在近二十年中得到了快速发展,以北京为例已开通地论文网铁里程超过500公里,预计2020年达到1000公里。

北京地铁大部分穿行于市区繁华区域,而北京地区地质条件又以厚度较大的第四系堆积物为主,地下水位埋藏较浅,暗挖隧道施工往往受到地下水渗流作用的影响,极易造成隧道内涌水。流砂,严重则引起隧道结构坍塌,造成质量及安全事故,所以暗挖隧道施工往往需辅助于隧道外降水工程,但由于区域地质条件复杂,在多层含水层和隔水层的影响下,隧道内常出现局部残留涌水,对结构施工造成较大影响,因此降水洞内辅助措施的应用就显得尤为必要。

1。工程背景

1。1工程概况

北京地铁X线某区间出入段线采用暗挖法+明挖法施工,区间结构埋深为0～15m。隧道自上而下地层情况为:粉土。粉质粘土。粉细砂。粉质粘土。中粗砂。隧道底部偏上主要为起伏不平的粉质粘土隔水层,中拱上部大部分为粉细砂层,隧道底部以下部分区域揭露中粗砂层。

1。2场区地下水情况

本场区内主要赋存二层地下水,自上至下分别为第一层为上层滞水,仅部分钻孔揭露,第二层为潜水。

第一层:上层滞水(一):含水层岩性为粉土②层。粉土③层以及局部填土层,水位标高为22。02～21。11m,水位埋深3。4～4。7m,该层水分布不连续,透水性较差。

第二层:潜水(二):含水层岩性为粉细砂④3层,钻孔揭露含水层厚度0。4～3。8m,水位标高为14。24～11。82m,水位埋深为10。35～13。38m,分布较连续。

2。隧道暗挖过程中受到地下水影响原因分析及处理措施

2。1受到地下水影响原因分析

隧道暗挖段主要受到潜水(二)影响,隧道开挖大部分处于粉细砂层,并且局部隧道底部偏上存在连续的粉质粘土隔水层,隧道与地层关系见图1。暗挖施工过程中,在隧道底部粉细砂与粉质粘土交界面,出现无规律的层间涌水,伴随有流砂现象发生,初支结构后面底部出现局部流空,锚喷混凝土困难,严重影响施工进度,并且有造成上部粉细砂层坍塌的风险。

本工程采用隧道外抽渗结合管井降水,在隧道两侧按6米间隔均匀布置,施工过程中,降水井水位监测结果均满足降水设计要求,可排除降水工程不利造成的影响。由此,在结合地层情况分析可知,层间涌水位置为粉砂层与粉质粘土交界面处,受粉砂层渗透性不良及粉质粘土隔水层起伏不平的双重影响,导致潜水(二)层难以疏干,当隧道结构面临空时,水在自重作用下向临空面流出。

2。2处理措施

在出现粉砂层流砂后,引起了隧道中上部粉细砂层坍塌,增加了初支及锚喷的难度,严重拖延了施工进度,并且从地面沉降监测点监测数据反馈的信息分析,流砂亦加剧了区域地面沉降,对周边环境及隧道施工造成极大的安全隐患。

根据上述原因分析及多次论证,决定采用洞内真空管降水辅助措施,在隧道底部断面粉砂层与粘性粉土交界面及交界面以上50cm处对称布设真空管,斜下向外侧打插,真空管单根长度为5m,外倾及向前下倾角度均为30°。

集水主管采用Φ75mm钢管,按0。5m间距布置支管连接口,支管采用Φ32mm钢管,管身按10cm间距梅花型布置6mm透水孔,管外螺旋包100目滤网,降低粉细砂流失率。

2。3降水效果

采用断面真空降水处理措施后,通过真空抽水,在断面开挖前超前将层间涌水排走,使断面开挖时基本处于无水作业状态,减小了由于层间涌水渗流引起的流砂对结构施工及安全的影响,加快了工程进度,并且由地面沉降监测点的监测结果可知,通过该措施对地面沉降的控制也起到了很好的促进作用。

3。结语

1)在暗挖隧道施工过程中,隧道结构处于含水层与隔水层交替出现的复杂地质条件下,往往在隔水层界面常出现层间涌水,特别是上层含水层颗粒较小,渗透性差,通过洞外降水的方法很难达到疏干的效果,因此为减少由于层间涌水渗流而造成流砂等影响,在洞内采取的真空降水措施是必要的,是对保证结构安全。顺利施工及减少沉降对周边的影响有着积极作用和良好效果的。

2)在结构施工前,通过分析隧道所处的地勘资料,可初步预判出结构易受层间涌水影响的范围,可酌情考虑不采用全隧道范围洞外降水,而是在重点区域采用局部洞外降水配合洞内降水的措施。这样既可以降低工程成本,亦可减少抽排地下水量,降低由于工程降水对周边环境的影响。

3)洞内真空降水措施沿洞壁两侧底部布置,大大减小了降水管对结构开挖施工的影响,并且在施工过程中降水管可反复利用,降水工程维护费用低。

4)暗挖结构施工过程中及时进行超期探测,根据探测结果灵活控制降水管数量及抽水情况,做到边超期探测,边布置降水管,边抽水,可避免不必要的经济及资源浪费。

浅谈复杂地质条件下地铁隧道降水工程洞内辅助措施的应用