地下水对地铁工程的影响及防治对策研究

杨永刚

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，武汉430000）

1 引言

由于大部分地铁工程发生在地下，因此，地铁工程质量好，才有利于地下水的安全使用。如果防治地下水不到位，会大大降低地铁工程的质量，严重时隧道崩塌，伤害施工人员。因此，重视防治地下水工作，才能有利于顺利开展地铁工程。

2 地下水的基本类型

地下水的基本存储层指地下岩石空隙或地下含水层，是生产与生活用水的基础水源，干旱区域，群众生活靠地下水，其重要性不言而喻。但建设地铁时，地下水对工程的质量与安全影响很大，容易发生涌水、变形、滑坡等现象。地下水由薄膜水、强结合水、固态水等组成。地下水要充分利用，分类研究其特征。工程建筑利用地下水出于不同的原因目的，类型细分如下：首先是考虑地下水特性，包括其硬度、温度、pH 值等；其次根据含水量、埋藏条件等特性分类，包括滞水、潜水与承压水，以及岩溶水、孔隙水与裂隙水。

3 地下水对地铁工程的影响

3.1 地下水渗流的影响

地下水渗流十分影响地铁结构，包括围岩和衬砌等，影响都很大。原来分布地下水渗透和力场等会受到开挖地铁隧道的影响，现在地下水运动，通过动水压力和渗流体积力，影响支护结构与围岩。渗流地下水压力容易造成地铁施工时发生的地下水事故。孔隙水压力在土体孔隙里，变化很大，因为开挖隧道时的失水与开挖前降水，都影响了土体受力与形状，让土体孔隙与渗透系数改变，不利于工程质量与施工稳定[1]。不排水时，水压力与围岩地层压力基本作用在隧道衬砌承载上，让隧道围岩形状改变，其中缘由是接触时的水压力。完全排水时，衬砌的承受力单来自于地层围岩。接触点没有水压力。荷载来源于支护结构向地层围岩的移转，目的是避免水体渗漏，不利于地铁施工。建设地铁时，地下水渗透程度不同，由此出现的问题也不尽相同。土体坍塌与地面沉陷是由于许多砂土被降水带走，同时不间断墙接缝处的砂土由于动水压力不在，围护结构形状发生变化。修建地铁时有丰富的地质环境，因此，通过含水层时，人为因素极易破坏原本的地下水渗透条件，让隧道流入地下水，降低泥浆浓度，降低了工程质量。

3.2 地下水对基础工程的施工影响

边坡稳定性和地下水关系紧密，同时因为地铁基坑主要在地下水位以下施工，因此，地下水也是重要因素。施工过程中，必须重视地下水问题，掌握其运动状态，否则如果地下水流入基坑，将不利于基坑开挖。同时，基坑周围地面形状改变沉降，容易使周边建筑发生倾斜、开裂、变形等现象。另外，注意含水层的隔水层厚度，与基坑开挖成反比，基坑突涌后，成本与施工难度都显著增长，岩土越强，地下水越低，软弱夹层越泥化。同时，地铁中混凝土与钢结构极易被地下水中的有害化学物质侵蚀，减少了其使用寿命。

4 地铁工程的防治措施

根据地下水的防治技术分为主动防水和被动防水。前者主要是引流与降水，降低并转移施工区域的地下水，保护施工工程。后者主要是布置与围护结构。

4.1 被动防治措施

被动防治技术包括材料防水与结构防水，承受荷载是二者最大的区别。建设地铁时，围护结构是混凝土和钢筋混凝土，防水性能是永久的。旋喷桩堵水技术应用最为广泛，其操作流程在基坑的支护桩坡施工完毕后，支护桩间断部位插补旋喷桩，封堵地下水。不过仅可以用在渗透系数较小的含水层[2]。另外还有一种，不断搅拌混合土层与水泥，提高土层的防水与承载力。另外，衬砌混凝土也是地铁工程通过浅埋暗挖来防水。复合衬砌指进行隧道和车站内外双层衬砌，隧道完成后，需要初期支护。盖挖法需要不间断墙或钻孔桩围护结构，反复检测围岩支护的稳定性。结构防水无法达到地铁工程的防水标准，因此，为提高地铁工程的防水性，附加防水层，形成防水隔离线很重要。防水层有柔性，是材料防水中的上乘，一开始支护结构表面包在二次衬砌的外表面。材料防水通过ECB、EVA 等高分子树脂板，形成防水隔离层。

4.2 主动防治措施

主动防治包括降水、引流、区域水流转移三种办法。施工时，减轻隧道内的空气压力，保护基地。降低地下水需要井点降水和集水明排。前者增加压力，排出地下水；后者利用泵疏干地下水。降水时，要保护好环境。引流需要排水管、排水沟与水泵。另外，最好在枯水期建设地铁，减轻施工压力。

5 结语

建设地铁时，地下水的防治十分关键，因此，这一举措势在必行。高度重视防治地下水，加强队伍建设，通过现代化技术与管理体系防治好地下水，提高地铁工程质量。