南水北调中线西四环暗涵工程暗挖施工对环境的影响研究

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1、水文地质工程地质2009年第6期南水北调中线西四环暗涵工程暗挖施工对环境的影响研究汪德云(北京市水利规划设计研究院，北京100044)摘要：以南水北调中线北京段西四环暗涵工程为研究背景，通过详细分析在复杂工程环境下进行浅埋暗挖施工对既有工程环境产生的严重影响及关键控制因素，得到有效控制暗挖施工对既有环境影响的措施，如初期支护方案的勘测设计方法、施工控制监测措施、监测控制效果分析检验等。实践证明，既使是在复杂的工程环境下，地下岩土工程开挖影响也可以得到有效控制。关键词：南水北调；隧洞开挖；围岩变形中图分类号：TV551．I2；XI41文献标识码：A文章编号：1000．3665(20

2、09)06—0134—03地下空间的利用，城市地下岩土工程规模逐渐加力为零的卵砾石)净厚3．0～4．2m，仅为洞径的0．8倍，大，部分工程的实现带来巨大效益的同时，也造成了一远低于相关规范允许值；下穿的桥梁基础型式为桩基、些经济损失和较严重的不良社会影响，这就要求对该沉井、板桩等，涵洞与基础净距一般1．1～1．6m，在沉类工程必须加以有效地控制。但隧洞的一般勘察设计箱侧下方挖洞即输水隧洞外侧与沉箱垂直距离0．2m，技术规程规范是以隧洞自身结构安全、施工安全为主水平距离0．85m的极端状况等限制条件，给施工安全而开展工作的，较少考虑工程施工对周围环境的影响。带来很大的危险。近年来，

3、随着工程实践的增多，国内外对隧洞(道)开挖西四环暗涵采用浅埋暗挖方式施工，开挖范围内引起的地层变形研究很多，有以Peck公式为代表的经地层以砂卵石为主，少粘性土，地下潜水位远低于暗涵验公式、工程类比法和数值计算方法等，其中尤以底板。数值模拟技术发展更快、适用性更强、应用更广泛。文2暗挖施工对工程环境的影响因素分析章通过对本工程实践的总结，旨在为工程环境影响评价规范化工作提供成功案例。暗挖施工对工程环境的影响是指开挖引起的围岩移动与地表沉降及由此引发的地面建(构)筑物的安全1工程概况问题，主要是由施工引起的地层损失和施工过程中隧南水北调中线京石段应急供水工程(北京段)西四洞围岩受扰

4、动或者受剪切破坏的岩土体的再固结所造环暗涵工程暗挖法施工段长10．96kin，位于承担着北成的⋯。由于地表沉降为暗挖施工对工程环境影响的京市繁重交通任务的西四环城市快速主路下，需穿越主要内容，本文以此作为重点加以讨论。大型桥梁14座、铁路2座、地铁车站1座及各类市政对于浅埋和超浅埋隧洞式开挖引起的地面沉降，管线70余条、水道4条。暗涵设计为双洞，开挖洞径其横、纵剖面一般呈盆状，大体上用可概率积分曲线来为5．2m，桥下段暗涵双洞净距4．2m；岳北、莲池东、沙描述，其开挖影响地表移动和变形的程度与范围取决窝北及五颗松桥下段的桥桩净距狭窄，暗涵双洞净距于众多因素，不仅与地下工程的埋深、

5、断面尺寸和施工调整为3．0m。属于浅埋、超浅埋隧洞，局部地段超浅方法、支护方法有关，而且受地层条件、地下水条件的埋覆跨比小于1；穿过立交桥时，两洞问的土层(凝聚影响。本工程范围内，地层条件以砂卵石为主，少粘性收稿日期：2008．10．16；修订日期：2009．06—25土，此类围岩在受扰动或者受剪切破坏后的岩土体具作者简介：汪德云(1963。)，男，高级工程师，主要从事水文地质有再固结时间短、最终沉降量可在施工期间也即开挖、及工程地质勘察、环境地质和地质灾害评价等工衬砌初期基本完成的特点。作。E—mail：wdeyun@sohu．com地下水对开挖影响也较大。本工程地下潜水位远2

6、009年第6期水文地质工程地质低于暗涵底板，其地下开挖引起地表沉降中无施工降地面下沉。水引发的地层次固结沉降；地表沉降主要由隧洞周围(4)严格执行浅埋暗挖的施工原则：“管超前、严以松散卵砾石为主的岩土体在弥补地层损失中发生地注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。层移动引起的沉降及由开挖空间支护前的下沉以及开(5)动态施工监测。挖空间支护后的下沉等构成。(6)引入第三方监测管理模式。上述地层因素及其埋深、断面尺寸、支护方法等因4工程环境影响控制效果分析素直接决定地表沉降规律，进而影响工程环境，因而必须进行严格控制。西四环暗涵施工期间地面建(构)筑物主要监测对象包括岳各庄北桥、莲花

7、路立交桥、沙窝桥、五颗松桥、3设计方案的环境影响评价及优化阜石路立交桥等27座。本工程设计中，利用三维非线性有限元数值法进以施工期问下穿沙窝桥(桩号4+250～4+350，沉行开挖支护过程模拟计算辅助设计，其目的是为了对井扩大基础)的实时监测数据为例(图2～4)，2006年在复杂边界条件下的结构进行分析，并对施工步骤进l2月26日至2007年1月24日，历时近1个月。监测行模拟，以较客观地反映出支护结构种类、支护结构构点的布设重点是在立交桥处，每个桥墩、盖梁及承台处筑时机、岩压、