隧道施工及降水对周围环境影响评价及控制
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摘要：降水施工是隧道开挖前期准备的一个必要工作。北京市地处由多层砂砾、卵石及黏性土互层的第四系冲洪积平原上，地下水丰富，因此在地铁施工时必须采取降水措施。在承压水埋深较浅的地段内进行地下工程施工，选择合理的降水方案是保证工程安全顺利进行的关键。
关键词：降水；监测；周围环境
随着中国经济的高速发展，中国的城市化水平正在快速提高。城市化的高速发展，正在我国形成“城市综合症”。主要是城市人口超饱和、建筑空间拥挤、城市绿化减少、交通阻塞。其中，交通阻塞已成为我国许多城市普遍的突出问题[1]。因此，地铁的建设将是我国21世纪城市地下空间开发的重点。除已开通北京、上海、广州、天津的地铁外，正在兴建的有北京地铁、上海地铁、广州地铁、郑州地铁等，预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代。与此相关，也会涌现出大量的岩土工程技术问题需要解决。
1．降水技术控制措施
1.1降水方法
本区间采用"单线双排"的布井形式进行降水。
（1）隧道外侧采用抽水管井，相邻降水井间距K1+300东侧一般按≤6.0m控制，西侧一般按≤7.0m控制。降水井中心线距隧道结构外皮或基坑围护结构外皮一般按≥2.00m控制，局部受地下管线及地面构造物约束部位除外。
（2）施工竖井及通道：采用交错布降水井形式对施工竖井进行封闭降水，相邻降水井间距按4.0～6.0m控制。对施工通道东、西段隧道进行同时降水，降水井中心线距结构外皮≥2.00m。
（3）降水井先期施工顺序：控制施工竖井的降水井→横通道东西两侧80m范围内的降水井→以实现横通道降水及横通道开挖 → 继续施工控制东西侧隧道正线降水井。
（4）整个区间的施工顺序：第一施工区段（1#竖井施工场地）→第二施工区段（2#竖井施工场地）→第三施工区段（2#竖井与1#竖井间范围）、第四施工区段（1#施工竖井东侧）。
1.2主要施工方法及技术措施
1.2.1施放井位
(1)井位布置的一般形式
根据降水设计方案，本线降水管井的布置形式为“单线双排式”，一般情况下降水井距结构外皮≥2.0m，局部因场地限制的井亦可能紧邻隧道结构。
(2)结构线施放及确认
根据降水设计方案以及城市平面控制网，利用现有电子地图采集井位的平面坐标，从业主搜集直径线线路附近原导线点的资料以及直径线中线桩的数据，先由测量队放出结构中线或边线，复测无误后，开始人工布放初步井位。
(3)井位布放及确认
井位初步布放后，还需对井位进行物探，如发现有地下管线异常，必须错开地下障碍物，即对井位做出相应调整。要求对改移的井位再经地面物探核查，确认无地下管线后，用油漆做出显著标志，必要时采用钢钎打入地面下300mm，并灌入石灰粉。上钻前须再由人工挖探坑确认，由布井技术人员量测井位并加以确认。
1.2.2管井施工
主要施工方法
1)挖探井：在施放好的井位上人工挖探井2.5～3m见原状土，确认无地下管线及地下构筑物后，作护砼，以防止钻井施工用水大量漏失及塌孔；深度大于3m时，每挖1m，做一次砼护壁，直至进入原状土1m。如遇地下管线，需适当调整井位，重挖探井。
2)挖（围）泥浆池：根据场地条件在距降水井3m左右处挖（围）泥浆池，在柏油路面及人行步道只“围”，在拆迁场地可“挖”可“围”，一般每2～3口井共用一个泥浆池。
3)凿井：为确保降水效果，减小洗井难度，所有管井采用泵吸反循环钻机成孔，井径、孔深不小于设计值，井孔应保持圆正垂直。
4)替浆：井管下入前注入清水置换全井孔内泥浆，砂石泵抽出沉渣并测定孔深。替浆过程中，务必安排好泥浆及渣土的清运工作。
5)下管：井管采用无砂砼滤水管，在预制混凝土管鞋上放置井管同时水位以下包缠1层80目尼龙网，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用尼龙网裹严，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用3-4条30mm宽、长2～3m的竹条用2道铅丝固定井管。为防止上下节错位，在下管前将井管依井方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，为防止雨污水、泥砂或异物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加盖或捆绑防水雨布临时保护。
6)填砾料：井管下入后立即填入砾料。砾料沿井管外四周均匀填入，宜保持连续。填砾料时，应随填随测砾料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因。不得用装载机或手推车直接填料，应用铁锹填料，以防不均匀或冲击井壁，如遇蓬堵可用水冲。填砾完成后在洗井过程中，如砾料下沉量过大，应补填至井口下1米处。砾料为φ3-7mm干净砾料。
7)洗井：由于是反循环钻机施工的降水井，本次施工采用空压机洗井，由地下潜水位开始分段洗，直至水清砂净，达到上下含水层水串通，再接管继续洗。洗井过程中应观测水位及出水量变化情况。
8)水泵安装：潜水泵及泵管安装吊放，置于距井底以上1.5m处。安装并接通电源，做到单井单控电路，并检查水位继电制动抽水装置和漏电保护系统。
9)抽降：连网统一抽降后应连续抽水，不应中途间断，需要维修更换水泵时，应逐一进行。开始抽水时，因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可以间隔的逐一启动水泵。抽水开始后，应逐一检查单井出水量、出水含砂量。当含砂量过大，可将水泵上提，如含砂量仍然较大，应重新洗井[2]。
1.2.3排水管铺设
(1)排水管线做法
为便于观察单井抽水水量变化，排水方式为单井直排，即每个抽水井埋设单根排水管就近与雨污水井相接，排水管采用φ50mm的塑料管,全部暗埋于地面以下800mm，挖槽宽度0.6m。
(2)施工方法
1)根据现场情况进行量测、打桩、放线。
2)管沟底部开挖宽度，除管道结构宽度外，还要增加工作面宽度，工作面宽度按规范确定执行。
3)挖沟时将挖出来的土堆放在沟边一侧，土堆底边距沟边保持0.6～1米的距离，管沟的开挖及回填应连续进行，尽快完成。如不能及时回填，管沟两侧需采取防护措施，防止雨水流入管沟内，以免边坡塌方或基土遭到破坏。
4)槽内下入Φ50塑料管2～4束，与2～4眼抽水井相接。
5)抽水井以及机动车道上的引渗井井室用红机砖和水泥砂浆衬砌，底部做110mm厚C10混凝土基础，上部井圈浇筑C20混凝土，盖承重井盖，与路面平齐。绿地及人行便道上的引渗井用700mm×700mm×250mm的钢筋混凝土块保护井口，井口底部做110mm厚C10混凝土基础，周边砌5皮砖。
1.3降水结束后的降水井回填
施工降水结束后，需对所有降水井进行回填，其目的是使原有井身空间与地层连成一体，保证井室与路面、井身与周围地层的整体性和稳定性，确保路面不沉陷。
施工工序：围挡→提泵→测井深→回填卵砾石→回填级配砂石→浇筑混凝土（或填粘性土）→混凝土养护→恢复路面
2．地表及建筑物沉降监控量测
2.1监测点布置
1) 隧道施工引起地表沉降点布置相见图2-1~2-2。
2) 隧道降水施工沉降监测点布设
本区间的监测工作包括16座高大建筑物、4座低矮建筑物和一座地铁风亭，共计布设43个建（构）筑物监测点和6个地面沉降监测点。
2.2监测结果与分析
1) 隧道施工引起地表沉降数据分析
图2-3~2-6为直径线采用洞桩法和双侧壁导坑法地段地面沉降点最终沉降值柱状图，监测时间为隧道开始施工到监测值稳定止。由图看一看出地面下沉在每一个监测断面以隧道拱顶沉降值最大，向两测沉降值逐渐变小。
图2-7为地表降水施工引起地表沉降的监测点沉降柱状图，监测时间为降水施工开始到沉降点稳定止且监测要与地下抽水同步进行。由图可知降水施工引起地表沉降比较均匀，且数值不大，均在安全范围以内。只有在崇文门西大街8号楼26号测点和邮局39号测点沉降值超过了10mm。
3．小结
通过监测数据知降水施工对地表沉降影响不大，处于安全范围内。
降水施工是隧道开挖前期准备的一个必要工作。北京市地处由多层砂砾、卵石及黏性土互层的第四系冲洪积平原上，地下水丰富，因此在地铁施工时必须采取降水措施。在承压水埋深较浅的地段内进行地下工程施工，选择合理的降水方案是保证工程安全顺利进行的关键。在承压水埋深较浅的地段内进行地下工程施工，选择合理的降水方案是保证工程安全顺利进行的关键。只有采用了合理的降水方案，才确保在施工中未出现因降水问题而造成的事故，否则，由于降水不合理，施工中可能发生突涌、底鼓等地质灾害，不仅影响施工进度，经济上也造成很大损失。因此，只有充分解决了施工中的降水问题，才能为后续工程的顺利开展奠定基础。
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