地铁建设中的环境岩土工程问题分析

贾运强

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。厦门轨道交通1号线一期工程穿越地层众多，多发育软弱土及砂层。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。本文立足于厦门轨道交通1号线一期工程，结合明挖法、盾构法、施工降水等主要施工工法和手段，分析了软弱土及砂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：软弱土及砂层；轨道交通；环境岩土工程问题

1.工程概况

1.1基本概况

厦门市轨道交通前期总体规划6条，中心放射骨干线1、2、3号线，环海湾线5号线，辅助线1号线支线、4、6号线，线网总长246.2km。1号线为南北骨架线，构建本岛与集美片区快速跨海连接通道，并服务于岛内外火车站。线路南起于本岛核心商业区中山路，北止于厦门火车北站。

1.2工程地质概况

厦门市轨道交通1号线一期工程总体呈南北走向。沿线穿越滨海海积区、冲洪积阶地区、残积台地区、圆缓低丘等地貌单元。岩土层分布可以参见下表：

2.常见的环境岩土工程问题

2.1深、大基坑开挖引起的环境岩土工程问题

基坑开挖，大量卸荷，坑边土体难免发生水平向和竖直向的位移。由于地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。

2.2盾构掘进引起的环境岩土工程问题

盾构掘进时扰动了地层，造成地层损失，引起地面变形。1号线一期工程盾构多穿越地下管网交叉密集区、建筑物密集区，局部紧贴城市立交桥和临近深大基坑掘进施工。盾构掘进可能损坏地下管网管线、影响上部建筑的使用及安全、给立交桥及深大基坑及自身的施工带来安全隐患。

2.3打桩引起的环境岩土工程问题

由于桩打入土体时排开同体积土，引起桩周土体隆起，桩周土体受到强烈挤压扰动，土体结构被破坏。打桩挤土对周围环境及工程本身造成影响，主要表现在以下几个方面：其一，使临近建筑物或地下管网管线受到损害；其二，使已打入桩上抬、挠曲或折断；其三，在边坡或边坡附近打桩时，桩位常向坡面位移，更严重的会导致边坡失稳；其四，打桩与基坑开挖的相互影响：打桩去附近开挖基坑时，由于侧卸载，常造成临近基坑围护体系移动；基坑本身大量卸载，由于桩打入地下，储存着很大的挤土应力释放，工程桩本身会发生位移；桩周土被扰动以及基坑开挖时应力释放，基坑边坡容易失稳。

2.4对地下水环境的影响

地下工程建设必然对水环境产生负面影响，降水抽水及止水隔水必然引起地下水流场的变化；疏排水与地下建筑，减少地下岩土层的储蓄量，降低地下水的调蓄能力；止水帷幕将会使得迎水面地下水位抬升和背水面地下水位下降；地下水位的变化，将影响建筑地基承载力，产生地面沉降。

3.常见的环境岩土工程问题的防治对策

3.1基坑开挖防治对策

为减小基坑开挖对周围环境的影响，首先选择合理的支护体系及防渗措施，通过设计解决墙体弹性变位、基坑卸荷回弹、塑性隆起、降水不当引起的管涌及墙外土层固结沉降问题；第二是注意挖土施工各工序的密切配合，从施工技术、经验和管理上对井点或深井降水带走土砂、墙段接头处土砂漏失、槽壁开挖地层向槽内变形则加以控制，使之降低到最小的允许限度；第三要建立监测系统，及时发现问题并采取加强措施。可考虑采用刚度比较大的地下连续结构、分层分段开挖并设置支撑、基底土加固、坑外注浆加固、增加围护结构入土深度、墙外帷幕、缩短基坑施工时间等措施以减小基坑开挖产生的地层位移。

3.2盾构施工防治对策

为减小盾构施工对地面环境的影響，首先要做到精心施工，其次要做好必要的环境保护措施，再次要做好环境监测工作及信息化施工。针对盾构掘进施工的环境岩土问题，应主要通过控制盾构掘进对土体扰动的变形，可采取以下几种措施：其一，加强舱压和排土量控制，对土压平衡盾构而言，控制舱压使与前方自然水土压力平衡，控制排土量和掘进速度，以维护开挖面的稳定，减少前方土体挤压（欠挖时）与松动（超挖时），防止前方土体塑性破坏和塌方；其二，控制同步注浆与二次注浆的时间、浆压和浆量，管片脱出盾尾后，及时注浆充填其间的空隙，以减少地层损失及周边土体的卸荷变形，在同步注浆之后进行二次注浆，进一步控制地表沉降；其三，加强隧道轴线纠偏控制，保证盾构掘进中的轴线定位走向与设计轴线尽可能一致，减小盾构纠偏量，从而缓和盾构纠偏对周围土层的剪切挤压扰动，也有利于控制盾尾与管片背间的空隙和地层损失；其四，强施工应急控制，施工中应急采用“三阶段注浆控制”方法包括预注浆、跟踪注浆和工后注浆；e.加强盾构的主要设计、施工参数及变形控制参数与控制；其五，针对盾构隧道所邻近的各被保护对象，分别制定能以安全承受不同种类变形位移和差异沉降的诸技术参数。

3.3打桩防治对策

为减少和防止打桩对周围环境的影响，根据不同的情况可采取不同的措施，通常可采用的环境保护措施有其一，采用预钻孔取土打桩；其二，合理安排打桩方向；其三，控制打桩速率；其四，设置排水砂井或塑料排水板；其五，挖沟保护。在采取上述保护措施的同时，在施工过程中必须进行现场监测，及时掌握周围被保护建筑物的反应，随时调整打桩流程和速率。

3.4对地下水影响的防治对策

地铁建设对地下水环境范围是局部的，经过较长的时间后水环境会基本恢复。地铁的运营对水环境的影响则是较大范围的，在时间上有明显的滞后性及积累效应。建设中应尽量采用止隔水措施，慎重选择降水措施，以避免降水引起的地面沉降。为准确的掌握场区地下水动态变化，可建立地下水动态观测系统。对沿线的敏感建筑物进行沉降观测，以便及时的发现并解决问题。

4.结语

轨道交通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，将轨道交通建设对环境的影响降到最小，做到科学设计、严格管理；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；尽可能减小轨道交通建设对城市生态环境的影响和破坏。

参考文献：

[1]冯国宏.地铁建设中的环境岩土工程问题分析[J].中华民居（下旬刊），2013，03：237-238.

[2]程玉果，郭力群.泉州地铁建设的岩土工程问题探讨[J].福建建筑，2011，09：66-69.