环境岩土工程结课论文

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1、环境岩土工程结课论文论文题目:重庆地铁一号线在建设中的环境岩土工程问题讨论学生姓名：XXX指导老师:xxx学生所属学院：土木工程与力学学院专业：地质工程年级：2010级重庆地铁一号线在建中的环境岩土工程问题讨论摘要重庆地铁一号线东起朝天门，西至大学城，远期延伸至璧山，全长约46km, 采用地铁系统，总投资125.14亿元。该线路是轨道交通线网东西方向的主干线, 也是连接渝中区和沙坪坝区的重要交通道。地铁一号线所经区域由于城市的大型 建筑物密集、管线密布、工程地基无选择性等特殊性，地铁工程建设将不可避免 地带来一系列的环境岩土工程问题，而且严重影响着城市工程建设的正常运行和 建筑物的安全使用。本

2、论文从重庆地铁一号线的工程特点出发,结合重庆市特定 的地质条件，分析地铁一号线工程中可能出现的环境岩土工程问题，并提出预防 途径、措施、方法和建议。关键字 : 重庆地铁一号线，衬砌内力，围岩稳定，盾构法，勘查目录摘 要 II关键字 II第一章 引言11.1 中国地铁发展现状11.2 重庆地铁一号线简介11.3 工程施工的主要措施21.3.1 基础持力层埋深21.3.2 支护结构31.3.3 施工排水3第二章 沿线岩土地质概况32.1 地形地貌32.2 地层岩性特性32.3 水文地质条件42.4 地应力状况5第三章 地铁一号线建设中主要的岩土工程问题53.1 深基坑开挖引起的地基变形53.2 隧

3、道施工引起的地面位移63.3 地下水与地面沉降6第四章 地铁一号线建设中地下水对岩土体的作用 74.1 地铁隧道疏干排水对环境岩土体作用74.2 地下水壅高对岩土环境影响84.2.1 壅高地下水对浅基础的影响84.2.2 壅高地下水对浅基础建筑埋深和地基承载力影响84.3 一号线地铁站基坑开挖排水对周边环境岩土扰动104.3.1 站台开挖排水的不良地质现象104.3.2 地铁站台基坑降水办法104.3.3 基坑排水造成的管涌与砂土、粉土液化 104.4 地铁站台基坑与地铁隧道的防水措施12第五章 地铁隧道明挖和车站基坑明挖中的岩土问题125.1 土层沉降原因125.2 明挖法施工对基坑周边地表

4、沉降的影响125.3 明挖法引起基坑底部液化和管涌135.3.1 土层液化与管涌的原因135.3.2 土层液化形成条件135.3.3 管涌和基底液化的防治145.4 基坑坑底隆起14第六章 对于一号线建设中的环境岩土工程问题总结14参考文献16第一章 引言1.1 中国地铁发展现状地铁是地下铁道的简称，它是一种独立的有轨交通系统不受地面道路情况 的影响，能够按照设计的能力正常运行，从而快速、安全、舒适的运送旅客。自1863年伦敦建成世界上第一条地铁以来，到1990年世界上已有30多个同家 和地区的100余座城市建成地铁并投入了使用。几乎世界著名的城市如伦敦、纽 约、柏林、巴黎、莫斯科、东京、新加

5、坡、香港等都先后建成并形成地铁网络促 进了经济的发展。有的地铁已成为现代化城市的著名景现（如莫斯科地铁）。目前， 伦敦的地铁总长已达380km，全市已形成一个四通八达的地铁网。每天载客160 余万人次。并且发达国家的地铁设施也非常完善，均为居民带来了非常便利的公 共交通条件。可见，是否具有地铁已成为现代化大城市的标志，根据国外发展城市交通的 经验，对于人数超过100万的城市一般应发展地铁以解决城区交通，促进经济的 发展。在中国目前有北京、上海、广州等12个城市36条城市轨道交通线路，以北 京、上海、广州三个城市最多。北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、南京、 杭州、武汉、成都、哈尔滨、长春、沈

6、阳、西安、苏州等15个城市的城市轨道交 通建设规划已得到批复，在未来10余年里， 15个城市建设轨道交通线路总长约 1700km。总投资达到6200亿元。中国的人口数量多，城市人口密度大，中国城市发展迅速。城市人口急剧上 升，客流增大，所以中国的地铁发展是必要的和必然的。地铁开辟了人类的地下 空间，减轻了地面上的拥挤，建设地铁已成为21世纪中国城市基础设施、城市交 通的主要形式，这是历史的选择、必然的结果。1.2 重庆地铁一号线简介重庆市轨道交通一号线（后简称地铁一号线）为重庆市轨道交通线网中的一 条骨干线路,线路东起朝天门站,西止大学城站。线路整体上呈东西走向,主要途 经朝天门、较场口、两路

7、口、大坪、石桥铺、沙坪坝、双碑、大学城等地。线路 全长约46km,其中地下线长20.85km，占全长的55% ,均为人群密集、建筑物密集、 交通繁忙的闹市区,一号线工程拟分两期建设,一期工程由朝天门至沙坪坝站,全 长约16.5km。建成后将成贯穿西部新城南北城市轨道交通主线，为今后西部新城 居民提供方便、快捷的出行方式。重庆是著名的山城， 市区内地质地貌非常复杂， 长江、嘉陵江在市区交会， 由 于两江切割和侵蚀的影响， 城市地质环境比较差，地铁一号线在修建工程中遇到 了诸如基坑失稳、地面沉降变形、岩溶崩塌、硐室失稳、巷道突水等一系列的环 境岩土工程问题。早在1994年，曾对1号线的工程地质背景

8、进行了阐述与分析，经过10多年的反 复论证，当初的轻轨方案发展为地铁方案，本论文拟在此基础上结合工程实际，对 地铁工程建设初期可能遇到的环境岩土工程问题及相应应对措施进行初步探讨。图1.1 重庆地铁一号线线路示意图1.3 工程施工的主要措施重庆地铁一号线在建设中采用了诸多的施工方法：对于卵石含量高、高富水、 含水砂卵石层自稳性差的区域，采用了盾构施工方法；在建筑物周边施工时，采 用明挖法施工；对于地形起伏较大的区域采用高架桥的方式通过。1.3.1 基础持力层埋深场地卵石土、强风化泥岩、中风化泥岩均可作为车站、隧道基础持力层。明 挖法施工的结构顶部覆土厚度应满足地下管线铺设及绿化种植等要求， 当

9、无要求 时，覆土厚度一般不得小于2.5m。暗挖法施工的结构顶部覆土厚度一般可按1.5 2.0倍洞径考虑。1.3.2 支护结构多采用土钉墙结构，柱列式灌注桩围护结构，放坡喷锚支护围护结构围护结 构类型。选择时需依据场地工程地质及水文地质条件、环境情况、开挖深度、施 工方法、工期、工程造价、地区常用的围护结构型式作综合的技术经济比较。1.3.3 施工排水无论是车站还是区间隧道， 当采用明挖施工时， 由于结构底板置于透水性 强、富水性好、含水丰富的砂卵石含水层中， 因此需采用管井降低地下水位至设 计基础底面标高以下不小于0.5m。在施工前，应作专门的基坑降水设计方案。重 庆地铁一号线隧道明挖疏干排水

10、可能引发地面沉降及建筑物破坏;由于排水量巨 大、排水时间长， 可能对重庆市地下水系统的径流、交替有一定影响，从而影响 上部建筑的稳定。第二章 沿线岩土地质概况2.1 地形地貌重庆是著名的山城，市区内地质地貌非常复杂，长江、嘉陵江在市区交会，由 于两江切割和侵蚀的影响，城市地质环境比较差。地铁一号线中沙坪坝站-终点区 间由师大校门北侧30m开始，由西向东穿越师大，沿线穿越师大宿舍教学楼。地面 海拔高程253. 2m257. 6m ，最大高差4. 4m ，地势比较平坦。穿越地段主要表现为 现状路面及密布的多、高层房屋。建筑物多为19层房屋。建筑物基底距隧道垂 直距离为25m。区间隧道埋深较大，避开

11、了地下管线，受外部条件制约较少。2.2 地层岩性特性地铁一号线工程在长江、嘉陵江两大水系切割交汇而成的狭长丘陵半岛上， 大致以东西方向顺着山脊线穿越,其地表高差达189m,中部高、东西部低,起伏也 大， 坡度为0-70工程区出露地层为中侏罗统上沙溪庙组和第四系。上沙溪庙组 岩性以泥岩为主、砂岩为次、砂岩成层性清楚，各层厚度不等，小至数十毫米，大 至40-50m。薄层、中厚层、厚层、巨厚层均有分布，每层本身厚度变化也大，常 尖灭和分叉，泥岩多呈巨厚层、厚层、中厚层状产出。薄层砂岩往往以泥岩体中 的夹层形式出现。第四系厚度一般为1.5-5.5m,基本上是残坡积层和人工填积层。 本工程洞身段均在浅部

12、基岩中通过。工程沿线岩体的岩性与层厚的基本组合形式 是厚层砂岩（单层厚度在05m以上,多在1.0m以上,连续出露厚度多在10m以上）， 厚层砂岩与泥岩互层（层厚不等的砂岩、泥岩相问产出，以中厚至厚层者居多， 部 分地段以巨厚层为主）,薄层砂岩与泥岩互层（层厚不等的砂岩、泥岩相间产出, 以薄层为主） 。其中薄层砂岩与泥岩互层岩体较少见。据重庆岩基研究中心试验统计资料，砂岩干抗压强度一般为28-93Mpa、饱和 抗压强度一般为21.4-52.9Mpa、泥岩的干抗压强度一般为22.6-76.8Mpa、饱和抗 压强度一般为2.3-40Mpa、砂岩一般为硬质岩,泥岩一般为软质岩。泥岩的水稳性 质不稳定，

13、变异大，一般较差，软化系数多在0.4以下，有的低至0.1少数可0.5-0.6 左右。砂岩的水稳性能相对较好, 软化系数一般为0.55-0.76。线路由东向西依次穿越解放碑向斜、两路口背斜、石马向斜和沙坪坝背斜, 褶曲轴线多为NNE-SSW向，岩层倾角多小于18无断层分布。线路走向与构造线 方向的夹角大多很大，构造裂隙一般不发育，多为剪性裂隙，以NEE-SSW向和 NW-SE向为主，倾角大于75 ,在同一处往往只发育其中的一组。砂岩中裂隙一般延 伸较远，间距多为0.3-6m，微张夹泥；泥岩中裂隙一般延伸不远，主要裂隙间距 为0.1m-2m,多闭合，产状变化较大。工程围岩岩体结构有整体状结构、块状

14、结构、 层状结构、碎裂状结构4类。厚层砂岩岩体大多具有整体状结构, 多数厚层泥岩 岩体和部分厚层砂岩岩体具有块状结构, 厚层砂岩与泥岩互层岩体一般具有厚 层状结构, 薄层砂岩与泥岩互层岩体多数具有薄层状结构,风化强烈的泥岩或薄 层砂岩岩体具有碎裂状结构。总的来说，工程围岩岩体结构以块状结构、厚层状 结构为主，整体状结构为次，薄层状结构和碎裂状结构较少见。岩体完整性系数 一般大于0.5。2.3 水文地质条件地铁一号线沿线多位于构造剥蚀丘陵地貌上,地势居高,第四系覆盖层厚度 小,基岩大片出露,为砂质泥岩互层的陆相碎屑岩,含水微弱。地下水富水性受地 形地貌、岩性及裂隙发育程度控制,为大气降雨和地面池

15、塘水体渗漏补给。一般 情况下,第四系松散层含孔隙水,砂岩含空隙裂隙水（主要为裂隙水）,泥岩为相对 隔水层。根据沿线地下水的赋存条件、水理性质及水力特征,沿线地下水可划分 为第四系松散层孔隙水、碎屑岩类空隙裂隙水。岩层富水性差，地下水主要储存 在土层孔隙和基岩风化裂隙中,孔隙水的泉水流量在0.01L/S以下,裂隙水的泉水 流量在0.08L/S以下向洞内排泄的地下水流多为滴水或间歇性股状水流。2.4 地应力状况工程区地应力水平不高。根据已建地下工程毛洞自稳状况调查结果，整体状 结构砂岩岩体很少发生破坏。块状结构砂岩岩体仅在洞室的某些部位可能有完全 受结构面控制的塌落或掉块现象。块状结构泥岩岩体的破

16、坏由结构面性状和岩石 强度共同控制，它在干燥条件下也有较强的自承能力。层状结构岩体的破坏 同时受结构面和岩性组合制约，一般说来，边崎的稳定性好于拱顶，厚层状结构 岩体好于薄层状结构岩体。厚层状结构岩体的稳定性又因顶拱岩性与层厚的不同 而有所不同。当顶拱为厚层砂岩时，稳定性较好。当顶拱为泥岩或薄层砂岩时, 稳定性较差；当泥岩的厚度达到数米又处于干燥状态时，岩体仍有较好的自承能 力，当顶拱的泥岩厚度较小，为砂岩、泥岩递变或接触地段时，常发生顶拱塌落。 薄层状结构岩体稳定性差。碎裂状结构岩体较难保持稳定。第三章 地铁一号线建设中主要的岩土工程问题重庆地铁一号线由于沿线的工程地质条件较复杂，在建设中出

17、现了诸如基坑 失稳、地面沉降变形、岩溶塌陷、洞室失稳、巷道突水等一系列的环境岩土工程 问题, 这不仅严重影响工程建设和周围建筑物安全, 如果处理不好将会给国家造 成重大经济损失。3.1 深基坑开挖引起的地基变形在地铁一号线的建设中，由于地下车站多集中在闹市区, 周围建筑物密集, 地下管线多,环境条件复杂，且地下站埋深大,基坑深，一般均在1020m左右；又 岩土性质较差, 地下水位高，在基坑开挖时, 坑壁土体在水土压力作用下不能自立, 必须采取有效的支护措施, 以免塌坍而影响工程安全及周围环境。在施工中应根 据基坑工程设计所选定的主要施工参数, 按基坑规模、几何尺寸、支撑形式、开 挖深度和地基加

18、固条件,提出详细的可操作的开挖和支撑的施工程序及施工参 数，并且加强现场监测以保证基坑安全施工;同时应尽量开发和利用新技术、新 工艺,如新的桩型,新的止水、降水措施等。3.2 隧道施工引起的地面位移地下工程在施工中或竣工后,出现地面变形问题是最常见的环境工程地质问 题,如日本东京地铁施工中引起地面突然出现大陷坑,致使4辆机动车落人坑中； 天津地铁西门试验段施工中,在箱体顶进过程中,因降水,顶进时超挖及土体扰动, 使箱体的整个高程下沉7cm,滑板的端部下沉5cm等。可见施工方法的选择，受沿线 工程地质、水文地质条件以及所处环境、地面建筑物、地下构筑物、河道交通、 道路交通、施工难度、工期和土建造

19、价等等多种因素的影响和制约, 方案的选择 不仅要满足地铁工程本身的使用功能, 同时也要满足合理开发利用地上、地下有 效空间的要求, 充分考虑并尽量减小施工期间对地面交通、房屋拆迁、管线改移 的不利影响。3.3 地下水与地面沉降地铁一号线工程建设不可避免地会对地下水环境造成一定的影响。区内岩层 富水性差, 地下水主要储存在土层孔隙和基岩风化裂隙中- 孔隙水的泉水流量在 O.OlL/s以下,裂隙水的泉水流量在0.08L/S以下，向洞内排泄的地下水流多为滴 水或间歇性股状水流。隧道掘进过程中必须及时衬砌, 并做好注浆止水。地下水 问题在地下车站基坑开挖中显得尤为突出, 必须足够重视。在建设中主要需注

20、意 以下两点：第一，结构防水设计中遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地 制宜、综合治理”以及“防水与结构设计并重和统一考虑”的原则, 应根据不同 的结构型式、水文地质条件、施工方法、施工环境、气候条件等, 采取相适应的 防水、限量排水措施。第二，重点调查区域地下水位下降、地下水资源衰减、地 面沉降、地裂缝、生态环境恶化、水质污染, 土地盐渍化、沼泽化、地方病等。 调查其分布、规模、危害、形成条件及产生原因。第四章 地铁一号线建设中地下水对岩土体的作用重庆是著名的山城, 地铁一号线工程在长江、嘉陵江两大水系切割交汇而成 的狭长丘陵半岛上，地下水含量丰富，对工程影响较大，因此在地铁开挖施工过

21、程中，需要解决渗流场的问题。一号线施工的主要水文问题有隧道疏干排水，施 工后期地下水水位壅高给地面浅基础建筑带来的危害和地铁站台明挖的基坑排 水问题。4.1 地铁隧道疏干排水对环境岩土体作用地铁隧道施工中地下水排水抽取会对隧道附近地面发生沉降。究其原因，主 要是：（1）在疏干排水过程中周围含水层中的泥、沙等固体物质大量的被带出， 破坏了地层结构,造成地面沉降；2）水位下降使得地层孔隙中的静水压力减少，给地基土施加一个附加应力， 导致土层压缩而引起地面沉降。e 一 ea 二一oii p 一 p1i0i根据土力学相关知识,利用分层综合法可以得到土体的总沉降量s =工行d =工zE i1 + e /

22、i sii0i ais :地面沉降量；b :自重应力与附加应力之和；E :压缩模量；d : 土层分 zisii层厚度；e :地i层土初始孔隙比；a :压缩细数0 ii通过分层综合法导出地下水位下降时地面沉降量算法 粘性土层沉降计算：s =工 J pAH丫 H1 + e i i w 1i0 i卩：地i层含水层的给水度；AH :第i层水位计算点水位下降值；丫 ：水的iiw容重； H :第 i 层土层厚度i 砂土层计算：S =wHmE sAH :第i计算点水位下降值；H :土层厚度；E :压缩模量ms4.2 地下水壅高对岩土环境影响地铁隧道施工时，在围岩支护和衬砌时，会在围岩和衬砌之间加入隔水材料，

23、 地铁隧道的防水等级规范为二级，整体结构不允许透水。因此，凡是地铁隧道经 过的地下水径流都会被阻断，地铁隧道成了含水层中的一道人工隔水墙，造成地 铁隧道和车站迎水面地下水位升高, 背水面地下水位降低，地下水位升高的那一 面可能会影响到地面浅基础建筑的持力层，造成地基失稳，给地面建筑安全带来 危险。4.2.1 壅高地下水对浅基础的影响通常情况下，地下水对浅基础地基承载力的影响主要表现在:地下水水位的升高, 使得水位以下的土体失去由毛细管应力或弱结合水形成的表面凝聚力, 使承载力降低；由于地下水的浮力作用，使得土体的有效重力减小，使土的承 载力降低。目前，前者仅仅处于理论研究阶段，无法运用到工程实

24、践中。因此， 都假定土体的表面凝聚力不发生变化，而只考虑由于水的浮力作用对浅基础承载 力的影响。4.2.2 壅高地下水对浅基础建筑埋深和地基承载力影响(1) 对建筑基础埋深影响地下水对浅基础的影响主要可以分为 4 种情况(1) 当地下水位处于所要确定的基底最大影响深度Zmax以下时，不考虑地下水 位对地基土的重度影响；(2) 当地下水位介于基底与Zmax之间时，基底下的土体重度取在最大影响深度 Zmax内，水中土体采用有效重度的加权平均重度；丫 Z +Y(Z - Z)maxZmaxY :有效容重加权平均容重；Y : 土体容重；Z :基础底部距地下水面距离；厂: m土的有效容重； Z :基底最大

25、影响深度max(3) 地下水位位于基底平面时， 基底面以下土取有效重度；地下水位位于基底平面以上的土体(即在基础埋置深度D的范围内)，采用土的天然重度；（ 4） 地下水位处于基础埋深 D 内时 , 土体的重度 , 水下部分采用有效重度 , 水上部 分采用天然重度。图4.1 地下水影响深度4种情况（2）对地基承载力的影响 依据普朗特假定，太沙基地基承载力计算式：p =y BN + qN + cN cr 2 r q cN , N , N :承载力系数；B :基础宽度；q :上覆荷载；c :粘聚力（砂土 c = 0） rqc对于地下壅水对基础埋深影响，对地基承载力的影响同样可以分为四种情 况，分类方

26、法同地下水影响深度的 4 种情况一样（ 1）原始水位位于 Zmax 以下，水位壅高后位于 Zmax 以上，基底以下；（ 2）原始水位和壅高水位都位于 Zmax 以上，基底以下；（ 3）原始水位位于 Zmax 以上，基底以下，水位壅高后位于基地以上；（ 4）原始水位和壅高后水位都位于基底以上；将:Y =Z +Y，（Zmax _Z）代入 p = 1YBN + qN + cN 中mZcr 2 rqcmax可以得到壅水后与壅水前地基承载力比值:作用来确定壅水对浅基础地基的影响.pcr4.3 一号线地铁站基坑开挖排水对周边环境岩土扰动重庆地铁一号线地铁站台的埋深一般在1020m,站台所处的位置土层分层

27、主要为人工填土，软土，第四纪粘土，粉质黏土和少量粉土，部分深基坑位于砂 卵石层中,土石层含水量较高,在基坑开挖前,必须要进行基坑排水。4.3.1 站台开挖排水的不良地质现象(1) 开挖深度范围内及基坑以下土层含水量高、渗透性强,内摩擦角小,含水后 具有低强度、高灵敏度,自稳性差,基坑开挖时易产生侧向变形而导致开挖面失 稳。(2) 粉土及粉、细砂含水量较高,强度较低,属中等压缩性,中高灵敏度。基坑 开挖时,在地下水水头作用下易产生涌土、涌砂、开挖面不稳现象,对施工不利。(3) 车站施工时进行大面积的降水,易导致周围地面及道路出现地面沉降。而道 路两侧大部分为高层建筑, 风险较大。(4) 场地22

28、m深度范围内分布的粉土及粉细砂、中砂，基坑排水过程中，地下水 上涌,容易造成地基液化,需要判定其是否为液化土层4.3.2 地铁站台基坑降水办法降水需达到的目地和要求：(1) 疏干基坑开挖范围内土层中的地下水及确保在基坑开挖时地下水位控制在 开挖面以下23m,满足基坑无水开挖施工的要求。(2) 通过降水提高整个土壤层的土体强度，以提高土体水平抗力，减少基坑位移和 周围地基沉降,便于机械施工。(3) 降低承压水头高度, 确保基坑稳定开挖和结构施作。 降水施工首先确定降水方案，明确降水岩土层潜水，承压水位置，成都地区承压 水水位一般在36m,车站基坑主要为明挖法，宜采用封闭式管井井点降水方法。4.3

29、.3 基坑排水造成的管涌与砂土、粉土液化场地 22m 深度范围内分布的粉土及粉细砂、中砂,根据现场标准贯入试验, 按国家标准进行液化判别为液化土层。液化判定是通过现场标贯试验完成的，标贯试验是用 63.50.5kg 的穿心 锤，以 0.760.02m 的高度自由落下，将一定规格的标准贯入器，先在孔底预先打入土中0.15m,不计锤击数，然后再测计打入0.30m的锤击数N。N 二 N (0.9 + O.l(d -d )(厶3(1)cr0sw pcN N(2)63.5 crN :为标贯临界锤击数；N :为基准贯入锤击数；d :为标准贯入点深度；cr0sd :为地下水位深度； p :为土中粘粒含量百分

30、率,当小于3 时取3； N :为wc63.5实测标贯锤击数； 当初步计算结果满足(1)(2)两式时，可判断为液化土。对存在液化土层的地基，场地液化等级的评价是按孔进行计算的，即按每个 试验孔计算液化指数根据场地一定深度内各土层抵抗液化的能力、可液化土层厚 度和埋深等因素，计算每个钻孔的液化指数，根据各钻孔液化指数的大小，判断 场地内在水平方向上液化土层的位置及液化程度。I =乞(1 -N)dWLEN i ii=1criI :液化指数；d : i点的土层厚度；W :为i土层考虑单位土层厚度的层位影LEii响权函数值；液化指歎0 / it 15液化等级轻微中等严重图4.2 液化等级表为防止施工时涌

31、水涌砂可采用超前注浆的方法。根据粉细砂层的孔隙率，分 析各孔各段的注浆量(注浆时要严格记录)，计算填充率。一般情况下，孔隙的 填充率不应低于75%。填充率太低，说明浆液注进去的少，固结率就低，开挖 时容易产生涌水涌砂。二是根据以上分析计算结果，寻找注浆薄弱部位，并选取 若干个点进行钻孔检验，钻孔深度要大于开挖段长。钻孔后发现涌水涌砂者，下 管进行补注，然后再次钻孔检查，直到不出现涌水涌砂时再进行开挖。4.3 地铁站台基坑与地铁隧道的防水措施基坑防水主要做到整体结构防水和接口处防水（细部构造防水）。车站尽可 能不设变形缝，可以根据不同的工程结构、类别及工程地质情况采用加强带、后 浇带等做法。但车

32、站与区间接头、车站与人行通道接头、明暗挖接头、结构变化 大的位置以及地层承载力变化较大的位置，宜设置变形缝。车站施工缝间距为12m 左右，区间除盾构法施工段外，矿山法与明挖法施工段10m左右设一道施工缝。防水材料的选择放坡开挖车站，可采用硅橡胶涂料或非焦油聚氨酯涂料；质 量可靠的膨润土板。明挖法区间，选材同明挖法车站。盾构法区间，可采用管片 外侧涂环氧类防水涂料。第五章 地铁隧道明挖和车站基坑明挖中的岩土问题5.1 土层沉降原因天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体 , 孔隙水和气体填充骨架体而组成 的三相体系。外载荷作用在土体上,一部分由孔隙水承担 ,另一部分则由土骨架 承担,这部分为有效应力，

33、对引起压缩和产生强度有效。土体的变形是孔隙流体 及气体体积减小、颗粒重新排列、颗粒间距离缩短和骨架体发生错动的结果。粘 性土有一定的厚度,水总是在土层透水面先排出,使孔隙压力降低然后向土层内 部传递。这种孔压力降低的过程,一方面取决于土的渗透性,另一方面取决于在土 中的位置。软粘土的渗透系数很低,固结过程很长。土体受外力后,土粒和孔隙中 的流体均将发生位移。当建筑物通过基础将压力传递给地基后或者土层下部通过 土石方开挖而失去支承,土体内部将发生应力变形。从而引起地基下沉或地表下 沉。5.2 明挖法施工对基坑周边地表沉降的影响沉降原因分析从两个方面考虑:一是施工全过程的直接影响；二是考虑地质 等

34、情况的间接影响。建筑物周边施工时，尽管采取各种扰动小的工艺，但对既有 建筑一般均会产生或多或少的影响。楼房附近依次进行过围护桩施工、基坑降水、 基坑开挖、结构施工等，这些阶段都可能会造成周边地表不同程度的沉降。（1）围护桩施工阶段：此阶段为了防止开挖时土体侧移，利用旋喷桩工艺对基 坑侧壁支护，对于土体小扰动的施工，有目的的控制施工工艺，对周围土体沉降 几乎无影响；（2）降水阶段：在施工排水过程中通过观测结合坑外水位、孔隙水压力基本正 常的情况，可以基本判断基坑降水一般不会对建筑物产生直接的影响；（3）基坑土方开挖阶段：周围地表的沉降主要集中在这个阶段，基坑到建筑物 方向土体位移随着距离的增加而

35、变浅，为了不给建筑物造成较大影响，在开挖过 程中，严格控制挖土深度，边开挖边支撑，架设完毕及时施加应力，使之对围护 结构外土体的影响深度变浅；（4）结构施工：与基坑开挖阶段比略有降低，但从数值看仍相对前两阶段较大， 在浇注完主体结构侧墙一段时间后地表沉降点逐渐趋于稳定；总的来说，还是基坑开挖阶段对地面沉降的影响最大。5.3 明挖法引起基坑底部液化和管涌基坑施工过程中由于施工降水的作用 , 造成坑内外水头差 , 产生因动水压 力引起的渗流破坏 , 主要表现为流沙和管涌。成都地铁一号线施工的区段膨胀 土、黏性土层经国家标准判定为液化土层。5.3.1 土层液化与管涌的原因当基坑以下的土层为粘性土层，

36、当渗流作用产生的动水力坡度大于砂土的极 限动水力坡度时，土层将失去稳定，而处于悬浮状态，并在渗流水压力的作用下 脱离平衡位置，从基底土中流出。流沙严重的时候，将引起基坑塌陷和地面下沉。当土层中的细小颗粒被渗透水流带走，在渗流口形成空洞，进而逐渐形成水 流集中的管道，渗流及其携带的泥沙从已形成的管道涌出，形成管涌。管涌使土 层变松，孔隙增大，土体强度降低，从而导致坑壁失稳。5.3.2 土层液化形成条件当土的粒径级配不均匀系数C V10，土的孔隙率较大，在粗粒之间的细粒u填料（粒径d V2.0mm）所占比例大于30%35%，且土质疏松，透水快时，容易发生液化。水动力条件：G二丫 i Ydwcri

37、二(d -1)(1 n)修正后为 i 二 1.17(d -1)(1 n)cr s cr s当已知土体的干容重d和孔隙率n时，土体下部承压水的水头达到s1. 1 7d( -1 )-(n1 时，可能会发生地基液化。s5.3.3 管涌和基底液化的防治在基坑开挖前应该事先人工降低地下水位，尽量避免在水下开挖施工，在施 工时，一旦出现了流砂现象，不能采用坑内抽排水措施，否则会加剧破坏。应向 液化地点抛填粗砂、碎石、砖块等，在坑外抽水降低地下水位。这种做法，一方 面以抛填料的自重作为压重平衡动水压力，另一方面也可以造成倒滤层的抛填顺 序以防止土颗粒被带走，基坑内造成一定积水同时也降低了水头差，减少液化破

38、坏。5.4 基坑坑底隆起坑底隆起通常是指在软弱粘性土中 , 连续墙背面的土压引起基坑底面的滑 动破坏现象。在砂性土中，因上下土层透水性相差较大，基底处土质的相对透水 性低, 土层重量小于浮力，亦会产生基底隆起坑底隆起变形主要由以下几个因素 产生：由于坑内土体的挖除，坑底土的自重应力释放，向上回弹，土体产生松弛 和蠕变，基底隆起；坑内的卸载，使围护结构在多种原因共同作用下，产生向内 的位移，在坑底范围内，向基坑方向挤压土体，造成坑底隆起；由于施工管理不 善、基坑开挖后搁置时间过长、降雨等原因造成作业面大量积水，土体吸水膨胀 (尤其是粘性土、软粘土和膨胀性土)，引起坑底隆起。第六章 对于一号线建设

39、中的环境岩土工程问题总结对重庆地铁一号线建设场地的工程地质勘察可以得到区域岩土体特征，地质 构造情况，地下水文地质情况。一号线穿越地区地壳基本稳定，断裂构造和地震 活动微弱，工程区土层厚度小,但岩性以易风化、易软化的泥岩为主,故需减小围 岩暴露时间、做好防排水工作，地下水丰富,地应力水平不高,因而工程地质背景 较优。在盾构法的施工中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，地表 下沉可能会造成隧道周边地表浅基础建筑的倾斜。盾构施工对土体的挤压和剪切

40、 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。盾构施工的排水过程会使土层有效应力增加，压 密土层，产生固结沉降，但同时沉降也会对周边管道和基础造成影响。地铁站台和隧道明挖过程对基坑周边土体的扰动，主要是由于基坑侧壁的位 移和基坑排水造成的。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，离基坑越近的地方沉降量和变形 量越大。基坑的支护过程对基坑侧壁的变形起到了约束作用，同时也会造成侧壁 土体应力的重分布，造成坑底土体的隆起。地铁一号线沿线砂卵石层富水，排水过程对环境岩土的影响也很大。与地下

41、水相关的环境岩土工程问题主要涉及两个方面。一是地铁建设中的施工降水引起 土层压密和缺失,导致地面及其周边建筑物的沉降和变形,地下管线的沉降和移 位, 乃至破坏；二是由于地铁施工对地下水环境的影响,改变地下水的渗流路径, 污染水质,改变地下水的分布状态。地铁施工对地下水影响会造成地下渗流途径 的改变和地下壅水，造成壅水面地表鼓胀和地基软化，还会使得地下水难以及时 向河流排泄，污染物不断积累，污染加剧。地铁的建设是一个地区经济社会进步的标志，地铁在改善城市交通状况,加 快城市建设,促进经济发展等方面都将发挥巨大作用 ,同时还要用科学的观点和 方法,将地铁建设对环境的影响降到最小,做到科学设计、严格

42、管理；加强施工和 运营期间的监测,力求实现信息化施工；保证安全施工，减小施工对地面、建筑 物和地下管线的影响，做到防患于未然；尽可能减小地铁建设对城市生态环境的 影响和破坏。参考文献1 宋强辉,吴应祥,杜汶龙等.重庆地铁一号线环境岩土工程问题及对策探讨 .地下空间与 工程学报.20082 张顺斌，李海波，扶永伦.重庆存在的主要岩土工程问题及勘察要点J.中国水运 (下半月). 2010(02)3 方玉树，郑颖人，姜广荣.重庆市轻轨一号线工程地质分析 J .水文地质工程地质 . 2004(04)4 方玉树，郑颖人.重庆市轻轨一号线工程埋置深度的工程地质研究 J .工程地质学报. 2004(01)5 徐岩，赵文，李慎刚地铁建设中的环境岩土工程问题分析J. 工程勘察.2007(07)6 黄志全，姚海慧等.砂土液化判别的液化系数法，华北水利水电学院岩工系，北京国电水 利电力工程有限公司.20047 岳鹏. 论中国地铁发展. 河北工业大学.20128 张勇， 郭劲松. 重庆市轨道交通地下工程防水设计概述. 上海市隧道工程轨道交通设计研 究院.2008