北京地铁浅埋暗挖施工坍塌机理及应对措施_胡永利论述.pdf

第 51 卷第 1 期 ( 总第 354 期 ) 2014 年 2 月出版 Vol .51 ， No.1 ， Total .No .354 Feb .2014 现 代 隧 道 技 术 MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY 北京地铁浅埋暗挖施工坍塌机理及应对措施 胡永利 （中铁十四局集团有限公司 , 济南 250002 ） 北京地铁浅埋暗挖施工坍塌机理及应对措施 摘 要 文章以北京地铁暗挖施工坍塌处理问题为研究对象，介绍了北京地区工程地质、水文地质、地铁施工 的概况，并对引起坍塌的水文地质、施工行为、地下管线、振动荷载等诱因的作用机理进行了分析，进一步深化了对 暗挖施工坍塌形成机理的认识；从坍塌预防和坍塌处理两方面归纳了坍塌的应对措施，以期为北京乃至类似地区地 铁暗挖施工的坍塌处理提供参考。 关键词 北京地铁 浅埋暗挖施工 坍塌机理 应对措施 中图分类号： U456.3 + 3 文献标识码： A 文章编号： 1009-6582 （ 2014 ） 01-0008-08 修改稿返回日期： 2013-07-11 作者简介： 胡永利（ 1986- ），男，工程师，工学硕士，从事地下结构施工技术管理工作及相关研究， E-mail: 289139400@. 1 引 言 目前全国已有三十多个城市获批修建地铁，其 中引领全国地铁建设的当属首都北京。 因北京地处 冲积平原，地层中多含粉细砂、中粗砂等中软土层， 土体稳定性较差，施工过程中极易坍塌，严重威胁北 京地铁建设者的生命安全。如 2005 年 11 月 30 日北 京地铁十号线 22 标发生坍塌事故， 2006 年 6 月 27 日北京地铁十号线三标发生坍塌致二人死亡， 2007 年 3 月 28 日北京地铁十号线苏州街站发生坍塌致 六人死亡等事故，至今仍被行内工作者引以为戒，且 类似坍塌事故仍可能在北京地铁施工现场上演。 笔 者亦参与北京地铁施工，目睹坍塌种种，不禁细思其 诱因，分析其机理。 而深化坍塌形成机理的认识，是 寻求有效坍塌处理措施的基础。基于此，本文对北京 地铁建设中的坍塌诱因进行总结， 对其作用机理进 行分析， 并分坍塌前预防及坍塌后处理两层面提出 应对措施， 以期为北京地铁暗挖施工坍塌问题的解 决提供一定参考。 2 工程概况 2.1 工程地质概况 北京地区位于华北平原北部边缘，北部、西部为 山区，属于燕山和太行山余脉，大地构造位置位于祁 吕贺山字形构造东翼反射弧南翼， 新华夏系第二沉 降带与第三隆起带之间。活动断裂较为发育，其中北 东向和北西向断裂是构成北京地区构造格局的两组 主要断裂， 控制着北京山区和平原第四纪的构造轮 廓。北西向断裂活动幅度较大，对沉积物的分布有明 显的控制作用。北京地区多位于古河道，地层主要为 中软土，因冲刷作用及沉积状况不同，土层间凹凸不 一、 多有交错。 目前北京地区地铁多布设于地面下 30 m 以内，其主要土层为粉土、粉质粘土、细中砂、 中粗砂、圆砾卵石等第四纪全新世冲洪积层[1]。 2.2 水文地质概况 北京平原地区地下水的赋存条件主要为基岩裂 隙水和第四纪松散岩类孔隙水， 第四纪松散岩类孔 隙水又分为上层滞水、潜水和承压水。含水层岩性以 透水性强的圆砾卵石为主， 以渗透性较小的粉细砂 和粉土为辅。 隔水层岩性为粉质粘土、粘土，含水层 与隔水层基本呈互层状分布。 影响北京地铁修建的地下水主要为上层滞水、 潜水、承压水和层间水。其中上层滞水主要接受大气 降水、地表水、雨污水等管线的渗漏补给，因土层渗 8 DOI:10.13807/ki.mtt.2014.01.004 Vol .51 ， No.1 ， Total .No .354 Feb .2014 现 代 隧 道 技 术 MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY 北京地铁浅埋暗挖施工坍塌机理及应对措施 第 51 卷第 1 期 ( 总第 354 期 ) 2014 年 2 月出版 透系数差异及补给形式悬殊， 形成上层滞水分布不 均匀、水位不连续、高低变化大的特点，对地铁建设 威胁较大，是导致坍塌的重要因素。潜水主要接受大 气降水、管沟渗漏补给为主，以蒸发、向下越流补给 的方式排泄。承压水分布连续，主要接受大气降水及 侧向径流补给，以蒸发、侧向径流、向下越流补给及 人工开采的方式排泄，因承压水水头较高、降水难度 大， 是影响地铁施工进度、 增加施工难度的罪魁祸 首。 层间水是埋藏于两个隔水层之间的地下水，对 地 铁 施 工 亦 威 胁 很 大 。 北 京 地 区 地 层 按 照 《 GB50011-2010 建筑抗 震设计规范》判 定，场 地 自 地面下 20 m 深度范围内的饱和粉土及砂土在 8 度 抗震设防烈度下不液化。 2.3 地铁施工概况 目前北京地铁施工