城市地下铁道建设中存在的有关地下水和土壤环境问题的分析(完整翻译).doc

城市地下铁道建设中存在的有关地下水和土壤环境问题的分析 Zhang Ning 中国,北京 清华大学 交通研究所 摘要—城市轨道交通是城市公共交通的重要组成部分。随着大量城市地铁建设，地铁隧道周围的地下水和土壤对环境的损害在地铁建设问题中已经变成非常突出。由于地铁的建设导致水和土壤的变化必将导致地铁周围生态环境的改变。对于南京地铁建设的个案研究，对于大多数地铁建设中存在的地铁建设和地下水以及土壤环境的关系，地铁建设中存在的地面沉降，地铁隧道内的泄漏，变形和水污染等问题的讨论。 关键词—地铁，地下水，沉降，泄漏，环境 1.简介 随着现代化进程的加速发展，大量的地铁建设不仅仅是为了改善城市的交通现状，更成为了现代化的标志。在地铁建设的过程中地下水和土壤环境被改变是不可避免的，因此，如何去处理这种情况变成了一个大问题。地下水和土壤环境将对周围地面沉降，隧道的稳定性，隧道通风，流沙，沿承压水受压的方向造成一定的影响。地铁建设与普通挖掘工程不同。首先，大多数地铁是被埋置在地下水位线以下的而且有很长的铁道并且建筑工期长。铁道通常坐落于有许多建筑物和已经建设了许多地下管道的城市中心地带，因此，在建筑施工过程中就要将交通问题和地面占有问题考虑在内而且也要考虑到控制地面下沉以确保建筑物与管线的安全问题。另外，我们应该经常系统的分析降雨对地下水资源和对周围环境的影响以便执行控制措施。 在本文中，通过对南京地铁建设的研究地下水问题被考虑在地铁建设过程中的三个问题中。首先，降水会伴随建筑物导致土壤压实或空虚，引起下沉和地面以及附近的建筑物变形甚至转化为对地下管道的损害。第二，地下水渗漏会对地铁结构造成一定的影响。第三，地下结构也将反作用于地下水环境。 2.在施工过程中由于降雨导致地面沉降和变形的原因 在地铁建设时期地下水更像是对周围环境带来坏的影响，而且它的相对预防措施往往是至关重要的研究项目。相较于地面沉降对于挖掘，从引起地下水位数值下降的一个原因是很小的，然而影响的时期是很长的，由于这个原因，它需要加以更多的关注。在深层开挖设计和施工过程中地下水位对水的渗漏特性有很明显的影响。就此，需要执行专业沉降设计是为了得到必不可少的水文地址资料。对影响过低的评估与考虑以及没有应急措施将使风险发生率提高，这成为了基坑工程成功与失败的关键点。在地铁施工中，会有许多相同的问题发生，同样，地下水对环境的影响也不能被忽略。在1948年前太沙基就已经在建设实践中得出了结论，大多数建设困难点和事故都是由于承压地下水的泄漏，但是他们都没有加以足够的重视，另外GaoDazhao曾在他最后一次工作中提到，在城市软土地带建设带来的影响以及地下水对城市环境的影响是限制和控制设计与施工进度的最重要因素之一。 在地铁建设期间人工降雨会改变原始地貌，水文条件和岩土应力分布，其影响区域是远超过地铁建设区域的。在这个区域内地下水位线下降，岩层位移，增加对周围建筑以及地下设施的变形除此之外，在一定区域内的地面位移将带来不可估量的影响，危害着周围水管，电缆，燃气管道的安全以及阻碍周围交通运输。地下水渗入地铁隧道内部对环影响不仅仅是在地铁建设阶段而且也会影响到后期营运阶段。 随着地下水位的下降，土壤颗粒将会随着水流一起流走，于此同时岩土的自重也会随之减少。然后，它将导致脱水固结换言说，存在的地面土壤固结沉降曲线是与地下水减少相一致的。由于包括地质环境，降雨技术，降雨量和降雨时间等一些因素影响着地面的沉降。因此分层总和法就能用来计算最终的沉降量。 在此方程式中： 土层压力增量（i）; 土层深度（i）; 土层变形模量（i）. 考虑到固结是与时间相关的，固结等级U能从渗流参数，固结参数Cv，和固结时间中得到，而且在开挖过程中实际的固结数值可以被计算出来并得以解决。 南京地铁一号线Zhongsheng站计划坐落于河西新区Weijiu路以南，穿过Zhongsheng路而且计划有一条30米宽的过江隧道。它是一个浅埋车站长201米。基坑开挖深度在11.58米—13.45米以上，降雨量为183.9米，这导致了地面和附近的建筑物不对称的沉降。 图一 在管井中降水水位曲线 3.地铁建设对地下水越流的影响 在地铁建设过程中穿越不同水文环境和地质环境的岩土体是不可避免的。当隧道穿过富水土层时在一般条件下的防水材料或是保护措施会被摧毁地下水流入隧道内部稀释了泥浆降低了泥浆的浓度使泥浆的强度无法保护墙体，最终导致岩土侧向变形甚至塌方。即使铺设了防水材料，采取了一系列措施，也不可能确保滴水不漏，尤其是在各种排水设施建立以后渗漏的危害将长期存在地下水能流进地铁沟渠内，流过衬砌边上的暗沟然后隧道通过封固来控制水流，地下水能通过施工缝，伸缩缝，裂缝，混凝土缝隙渗入隧道内部无论是哪种都将带来危害。 沙土对地下水渗漏也有