资源描述：
《地铁建设中的环境岩土工程问题分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、地铁建设中的环境岩土工程问题分析摘要:地铁工程是一项建设规模大、工期长、投资多、社会效益倍受关注的工程。沈阳地铁工程穿过的地层主要为砂性地层,沿线地上穿越多个商业繁华区,地下管线密集,安全要求高,施工引起的环境岩土工程问题是地铁建设风险的重要组成部分。本文立足于沈阳地铁一号线工程,结合明挖法、盾构法、施工降水等主要施工工法和手段,分析了砂性地层中与地铁施工相关的支护结构变形、位移,流沙、管涌,因土体变形和沉降引起的地面、管线和相邻建筑物的沉降和破坏,以及与施工降水相关的土体固结和地下水环境的变化等环境岩土工程问题。关键词:砂性地
2、层;地铁;环境岩土工程问题;沉降;变形0引言地铁工程建设是沈阳自建市以来,规模最大、工期最长、投资最多、社会效益最受关注的一项工程。沈阳地铁一号线沿线穿越多个商业区、城市主干道、多种型式和规模的建筑,因此对地铁建筑过程中的安全性和涉及到的环境岩土工程问题进行分析,开展专项研究是十分必要的。孙钧以上海近年来的工程实践为例,就当前城市地下工程活动的环境岩土工程问题加以总结,归纳了最突出和困难的问题20多处[1],其中沈阳地铁建设涉及到的就有10处之多。本文就沈阳地铁建设这一特定的工程活动涉及的小环境岩土工程问题加以分析。1沈阳地铁一
3、号线概况1.1基本概况沈阳城市轨道建设共规划五条地铁线路。2005年9月沈阳地铁一号线获得批准,并于2005年11月18日开工。沈阳地铁一号线沿东西向横穿沈阳市区,自张士经济开发区至黎明文化宫,全长22.05km,全部为地下线。全线设18座车站,17个区间。1.2工程地质概况沈阳城区坐落在辽河平原与东部山区的衔接地带,地势东北高、西南低。地铁沿线地层上部为第四系全新统人工堆积层和沉积层,一般为粘性土、粉土、中砂、粗砂、砾砂和圆砾土;下覆第三系砂砾岩,局部地段部分地层缺失。工程地质分布见表1。1.3水文地质特征地下水主要为孔隙潜水
4、,部分地区存在有承压水,局部有上层滞水。补给来源主要为大气降水与地表径流,水位随季节影响而有所变化,变幅1.0~2.0m。地下水的稳定水位埋深4.3~12.0m,大部分埋深8.0m左右,主要含水层为中粗砂、砾砂、圆砾层。渗透系数在34.0~81.4m/d之间。水文地质特征呈现为颗粒粗、水量大、渗透快、含水层厚度大。1.4地铁车站和区间的主要施工方法和围护结构方案沈阳地铁车站采用的施工方法为明挖法、盖挖顺作法、暗挖法,围护结构主要有型钢水泥土复合搅拌桩、钻孔桩加截水帷幕、地下连续墙三种型式;区间主要采用明挖法、盾构法、暗挖法三种施
5、工方法。2地铁建设涉及的环境岩土工程问题2.1盾构施工引起的环境岩土工程问题问题涉及的主要范围:①盾构在繁华市区穿越高大建筑物的群桩;②盾构穿越地下管网交叉密集地区;③同一地铁区间上下行线盾构同时或对向施工掘进;④盾构进出工作井施工。主要环境岩土工程问题:①盾构机掘进过程中改变了周围土体的初始应力,破坏了土体的极限平衡状态,引起土层的下沉,造成地面及其建筑物的沉降和处于工作面上方土体中的各类管线发生沉降,差异沉降过大将造成管线的变形和断裂,尤其是沈阳地区的供排水管线大都年代较久,腐蚀老化现象严重,抵抗变形的能力降低,一旦发生管线
6、破裂,大量的水流入工作面,将造成土体大面积垮塌,后果将十分严重,直接影响施工范围内建筑物和人员的安全。②盾构施工对土体的挤压和剪切作用,使土体的孔隙比减小,土体被压密,从而引起地表的下沉,在盾构前方由于挤压作用,局部产生土体隆起。③盾构在进出工作井时,经常要采取降水措施,降水使土层中的有效应力增加,土层被压密;另外,由于周围土体的不断补给,在一定范围内会产生动水压力(沈阳地区地下水埋藏浅,蕴含丰富,水量补给大,施工降深大,更易形成动水压力),从而使土中有效应力进一步增加,产生土体主固结沉降。对于西部张士站到黄海路站尚存在粘性土的
7、次固结沉降。④盾构掘进后土体处于应力释放的状态,如果盾尾空隙充填不足和不及时,将引起土体的下沉[2~4]。盾构掘进引起的土体变形(地表位移)沿盾构前进方向可以分为五个不同的区段,见图1。2.2基坑开挖引起的环境岩土工程问题沈阳地铁一号线有10座车站采用明挖法施工。深、大基坑的施工产生的环境岩土工程问题,主要表现为土层的沉降和变形。由于土层的沉降和变形使地表及其周边建筑物产生沉降、开裂和倾斜,地下管线发生侧移、沉降和开裂。上述问题的出现主要涉及以下几个方面:(1)基坑围护结构的变形基坑开挖过程中,围护结构主要承受水平方向的土压力,
8、产生向基坑方向的水平位移,从而使坑外地表发生变形,并且随着开挖深度的增加,地表变形的范围增大,最大变形量增大。当基坑周边作用有不均匀超载(例如在基坑周边分布有天然地基或经浅层处理的建构筑物),也将引起土体的侧向位移,并且随着超载量的增大,侧向位移量增加。同时随着
