蘇州地鐵基坑工程承壓水減壓對(duì)環(huán)境影響及其控制技術(shù)研究.pdf

1、地下軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)是解決大中城市交通問題的重要手段，隨著地鐵工程建設(shè)的發(fā)展，地鐵基坑向深、大方向發(fā)展，承壓水對(duì)基坑工程的影響成為控制地鐵深基坑安全的重要問題。本文在蘇州地鐵1號(hào)線和2號(hào)線地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，以地鐵4號(hào)線典型深基坑降水工程為依托，對(duì)蘇州地區(qū)承壓水的特征、地鐵深基坑工程與地下水環(huán)境的相互作用規(guī)律、承壓水減壓降水對(duì)周圍環(huán)境的影響及其控制措施等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要結(jié)論如下:
　　1、分析總結(jié)了蘇州地鐵1、2和4號(hào)線

2、水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察資料，查明了蘇州地區(qū)第四系地層結(jié)構(gòu)、地下水含水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及與軌道交通建設(shè)密切相關(guān)的含水層分布特征（100m深度范圍內(nèi)的潛水、承壓水層）、不同含水層水力特征等;
　　根據(jù)地鐵深基坑與含水層（或隔水層）的空間組合關(guān)系，將蘇州地區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)分成八類典型模式，在此基礎(chǔ)之上，以基坑開挖深度范圍內(nèi)所揭露的含水層類型、基坑底部承壓含水層是否對(duì)基坑安全穩(wěn)定性造成威脅為依據(jù)，將蘇州地鐵4號(hào)線各車站深基坑分為五種典型類型。<

3、br>　　2、分析總結(jié)了蘇州地鐵4號(hào)線存在承壓水威脅的典型車站基坑止水帷幕深度設(shè)計(jì)情況，并以第三類基坑—紅莊站基坑降水工程為例，采用有限元方法，研究了不同止水帷幕插入第一承壓含水層深度情況下降水對(duì)周邊地下水位及地表沉降的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明:
　?、佼?dāng)止水帷幕插入第一承壓含水層的相對(duì)深度小于其厚度的30％時(shí)，未能在第一承壓含水層中形成有效的隔水邊界，止水帷幕對(duì)滲流場(chǎng)的影響基本可以忽略，降水對(duì)周圍環(huán)境的影響較大，坑外水位降深和地表

4、沉降隨著止水帷幕插入深度的增加變化趨勢(shì)較為緩慢，坑外最大水位降深和地表沉降值分別為12.5m和7.5cm;
　?、诋?dāng)止水帷幕插入第一承壓含水層的相對(duì)深度達(dá)到其厚度的50％～80％時(shí)，能夠在第一承壓含水層中能夠形成有效的隔水邊界，對(duì)于基坑內(nèi)外的承壓水滲流具有明顯的阻隔效應(yīng)，坑外水位降深和地表沉降隨止水帷幕插入深度的增加迅速減小，且當(dāng)超過70％時(shí)，其變化趨勢(shì)更加明顯，坑外最大水位降深和地表沉降值減小到7.0m和3.9cm;
　　

5、③當(dāng)止水帷幕插入第一承壓含水層的相對(duì)深度大于其厚度的80％以上，此時(shí)水位變化和地表沉降值以較大的速率呈線性趨勢(shì)減小，降水對(duì)周圍環(huán)境的影響進(jìn)一步減小;
　?、墚?dāng)完全隔斷承壓含水層時(shí)，坑外最大水位降深和地表沉降值僅為0.7m和7.0mm，此時(shí)降水對(duì)周邊環(huán)境已基本無(wú)影響。
　　3、降水產(chǎn)生的影響范圍與止水帷幕插入深度密切相關(guān)。當(dāng)止水帷幕插入深度小于目標(biāo)降水層厚度的50％時(shí)，降水所產(chǎn)生的影響范圍隨著止水帷幕深度的增加以較小的速率減小

6、，水頭下降范圍大于地面沉降范圍，坑外水位下降和地表沉降的影響范圍分別達(dá)到了330m和300m;當(dāng)超過其厚度的的50％時(shí)，降水產(chǎn)生的影響范圍隨著止水帷幕深度的增加以較大的速率減小，當(dāng)達(dá)到其厚度的80％時(shí)，坑外水位下降和地表沉降的影響范圍分別減小到了80m和60m，降水引起的水頭下降影響范圍仍略大于地面沉降影響范圍。
　　4、對(duì)蘇州地鐵4號(hào)線五種典型類型基坑，分別建立三維有限元模型，對(duì)其降水所造成的環(huán)境影響進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)之上，總

7、結(jié)了不同類型基坑降水對(duì)周邊地下水位和地表沉降以及其相應(yīng)的影響范圍，研究結(jié)果表明:
　　(1)對(duì)于第一、二類基坑，由于止水帷幕隔斷了坑內(nèi)外水力聯(lián)系，降水所產(chǎn)生的坑外最大地表沉降約為1.66cm，影響范圍約為30m;
　　(2)對(duì)于其余三類基坑，降水的重點(diǎn)和難點(diǎn)是對(duì)第一承壓含水層減壓及其環(huán)境影響的控制措施，止水帷幕插入目標(biāo)含水層的相對(duì)深度對(duì)于控制坑外水位變化和地表沉降起到了極為關(guān)鍵的作用;
　　①對(duì)于懸掛式止水帷幕+坑內(nèi)減

8、壓降水，其降水產(chǎn)生的影響較大，如第三類基坑—汽車客運(yùn)站站西端頭段基坑，降水產(chǎn)生的坑外最大地表沉降約為6.6cm，相應(yīng)的影響范圍約為200m;
　　②隔斷式止水帷幕+坑內(nèi)降水對(duì)坑外產(chǎn)生的影響較前者較小，如第四類基坑—竹輝路站換乘段基坑，降水所產(chǎn)生的的坑外最大地表沉降約為1.47cm，降水影響范圍約為30～50m;
　　5、根據(jù)降水目的含水層的位置、厚度、止水帷幕的深度、周圍環(huán)境對(duì)工程降水的要求、場(chǎng)地施工條件等因素，從“隔水”、