滨海新区地下轨道交通的特点及工程问题分析

　　摘要：天津市滨海新区自被列入国家发展战略后，正发生着日新月异的变化。伴随着经济的发展，对土地资源的需求压力也逐渐显现出来。由此，作为解决土地资源紧缺这一发展瓶颈重要手段——开发地下空间资源也越来越被人们所重视。但另一方面，滨海新区存在着地下水埋藏浅，上部有厚层的淤泥质软土，可能产生砂土液化范围广等不良地质环境因素，均对地下空间的开发起到了一定得制约作用。本文从地下工程对地下空间的利用角度对地下工程进行了分类，并着重分析了地下轨道交通滨海新区的表现的特点和可能遇到的工程问题。
　　关键词：地下空间开发，非明开挖及时支护工程，地下轨道交通
　　1.滨海新区地下工程问题分析研究的必要性和迫切性
　　天津市滨海新区自被列入国家发展战略后，正发生着日新月异的变化。伴随着经济的发展，对土地资源的需求压力也逐渐显现出来。由此，作为解决土地资源紧缺这一发展瓶颈重要手段——开发地下空间资源也越来越被人们所重视。但另一方面，滨海新区存在着地下水埋藏浅，上部有厚层的淤泥质软土，可能产生砂土液化范围广等不良地质环境因素，均对地下空间的开发起到了一定得制约土层的利用程度因此，开展地下空间利用地质环境影响因素分析评价工作显得极为迫切和必要。
　　2.天津滨海新区非明开挖及时支护的城市地下交通隧道工程特点
　　非明开挖及时支护的城市地下交通隧道工程包括地铁区间隧道、地下公路隧道、地下人行通道等。
　　工程特点为施工中采用暗挖法、盾构法等非明开挖的方法。在天津地区主要采用盾构法进行施工。根据相关调查资料，滨海新区内城市地下交通隧道处于规划设计阶段。因此，根据满足盾构工程的要求确定工程评价目标层。
　　为保证施工安全和难易程度，根据盾构施工经验：一般须保证盾构施工顶界深度大于7m；盾构施工中在粘性土（包括海相层的软粘土）、粉土、中细砂互层的土层中，施工容易，便于控制；考虑盾构机外径为6.39m（土压平衡盾构机），确定开挖土层定界为7m；滨海新区大部在25m以上地层以海相层为主，主要为容易施工和便于控制的粘性土、粉土、中细砂土层；25m以下的土层属晚更新世地基土，土体沉积时间长、固结程度好，土层中多含有姜石成分，对盾构机施工具有一定得影响。根据和滨海于家堡中心商务区某工程抽水试验资料显示，承压水头在16m左右，为防止基坑突涌的要求，最小隔水层厚度一般8m左右。由滨海新区含水层区域分布特征表明，滨海新区浅层承压含水层顶板埋深在30m左右（局部地区含水层顶板埋深为16m），由此确定22m为滨海新区盾构施工的底界深度。
　　3.非明开挖及时支护的城市地下交通隧道设施相关的工程地质问题分析
　　综合国内工程合研究资料，我国沿海城市地下隧道大多建在软弱土层中，容易出现沉降过大或流砂现象，
　　3.1施工中主要地质问题
　　主要包括为隧道周边土体稳定性、支护或衬砌的安全性及地表沉降、地下水问题。隧道突水问题，尤其当隧道穿河底、故河道或河流决口扇时，隔水层的埋深不稳定和连续，部分地段的可能出现隔水层厚度小于临界厚度的情况，因此地下水渗漏、突涌的问题则十分突出。另外是地水位降幅过大时，则可能致使周围建筑物沉降过大而遭到破坏的问题。
　　根据工程实践表明，滨海新区海相沉积的软土有利于盾构机械的施工。但对于滨海新区古河道错综复杂分布的特征应引起足够的重视。在勘探施工中，勘探孔应避开预设盾构施工范围区。
　　基底抗突涌问题：对于地下轨道规划阶段，应充分考虑承压含水层的顶板埋深，在埋深浅的地段应避免进行规划地下轨道交通或合理确定地下轨道的底板深度。在工程施工阶段在若必须穿越，应采取相应的设立止水帷幕、进行疏干或减压性排水措施进行防范。同时，工程施工中，必须加强对地表、周边建筑物的监测。
　　3.2运行期间主要地质问题
　　主要包括软土固结引起的变形和饱和砂土液化引起的变形，进而产生差异沉降。由于地下轨道交通线路地基标高不可能变化较大，因此，可能存在隧道底部坐落于不同沉积时代的土层的情况。应隧道底部土体的均一性也是可能产生差异沉降，尤其当隧道底部跨越第一海相层与第二、三陆相层沉积土层时。
　　工程设计阶段应充分考虑软土次固结变形给工程带来的不利影响，根据《软土次固结沉降机理研究报告》资料：京津塘高速公路建筑在厚度为5～17m厚的滨海相沉积软土地基上，据追踪观测资料显示，在已经排水固结处理，软土固结度接近100%的情况下，软土地基仍以平均每天0.003～0.005cm的速率发生沉降变形，每年约有1.0～1.5cm的沉降变形量。
　　若要消除次固结沉降的影响，应考虑采取预压处理的方法。根据相关实验表明，预压处理对消除工后沉降有利：当土体处于超固结状态时，次固结系数很小，可大大减小次固结变形量；当荷载超过预压力时，次固结系数将会急剧增大。
　　对于隧道底部坐落于不同沉积时代的土层产生差异沉降的地段，在轨道设计时采取适宜的连接方式，部分材料可考虑采取柔性材料。工程设计时，还可估算相应的沉降量，采取预压等地基处理措施进行防范和减小差异沉降对工程带来的危害。
　　4.结论与建议
　　1.非明开挖及时支护工程在滨海新区内尚处于规划设计阶段。因此，根据满足盾构工程的要求和地基土沉积特征确定适宜工程开挖深度在8-22m之间。施工中主要地质问题建设包括主要为围岩稳定、支护或衬砌的安全性及地表沉降，地下水渗漏突水或水位降幅过大时，出现周围建筑物沉降过大遭到破坏的问题。运行期间主要地质问题主要包括软土固结引起的变形和饱和砂土液化引起的变形问题，以及隧道底部土体的均一性也是可能产生差异沉降的问题。
　　2.滨海新区海相沉积的软土有利于盾构机械的施工。但对于滨海新区古河道错综复杂分布的特征应引起足够的重视。在勘探施工中，勘探孔应避开预设盾构施工范围区。
　　参考文献：
　　中国城市地质（中国大地出版社2005）中国地质学会城市地质研究会
　　《工程地质手册》（第四版）中国建筑工业出版社
　　地下空间科学开发和利用（钱七虎等）

　　天津市承压水分布及对深基坑工程影响分析（焦莹等）

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