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。沈阳地铁工程穿过的地层主要为砂性地层,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。本文立足于沈阳地铁一号线工程,结合明挖法、盾构法、施工降水等主要施工工法和手段,分析了砂性地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:砂性地层;地铁;环境岩土工程问题;沉降;变形
 
    0 引言

    地铁工程建设是沈阳自建市以来,规模最大、工期最长、投资最多、社会效益最受关注的一项工程。沈阳地铁一号线沿线穿越多个商业区、城市主干道、多种型式和规模的建筑,因此对地铁建筑过程中的安全性和涉及到的环境岩土工程问题进行分析,开展专项研究是十分必要的。孙钧以上海近年来的工程实践为例,就当前城市地下工程活动的环境岩土工程问题加以总结,归纳了最突出和困难的问题20多处[1],其中沈阳地铁建设涉及到的就有10处之多。

    本文就沈阳地铁建设这一特定的工程活动涉及的小环境岩土工程问题加以分析。

    1 沈阳地铁一号线概况

    1.1 基本概况

    沈阳城市轨道建设共规划五条地铁线路。2005年9月沈阳地铁一号线获得批准,并于2005年11月18日开工。沈阳地铁一号线沿东西向横穿沈阳市区,自张士经济开发区至黎明文化宫,全长22.05km,全部为地下线。全线设18座车站,17个区间。

    1.2 工程地质概况

    沈阳城区坐落在辽河平原与东部山区的衔接地带,地势东北高、西南低。地铁沿线地层上部为第四系全新统人工堆积层和沉积层,一般为粘性土、粉土、中砂、粗砂、砾砂和圆砾土;下覆第三系砂砾岩,局部地段部分地层缺失。工程地质分布见表1。

    1.3 水文地质特征

    地下水主要为孔隙潜水,部分地区存在有承压水,局部有上层滞水。补给来源主要为大气降水与地表径流,水位随季节影响而有所变化,变幅1.0~2.0m。地下水的稳定水位埋深4.3~12.0m,大部分埋深8.0m左右,主要含水层为中粗砂、砾砂、圆砾层。渗透系数在34.0~81.4m/d之间。水文地质特征呈现为颗粒粗、水量大、渗透快、含水层厚度大。

    1.4 地铁车站和区间的主要施工方法和围护结构方案

    沈阳地铁车站采用的施工方法为明挖法、盖挖顺作法、暗挖法,围护结构主要有型钢水泥土复合搅拌桩、钻孔桩加截水帷幕、地下连续墙三种型式;区间主要采用明挖法、盾构法、暗挖法三种施工方法。

    2 地铁建设涉及的环境岩土工程问题

    2.1 盾构施工引起的环境岩土工程问题

    问题涉及的主要范围:①盾构在繁华市区穿越高大建筑物的群桩;②盾构穿越地下管网交叉密集地区;③同一地铁区间上下行线盾构同时或对向施工掘进;④盾构进出工作井施工。

    主要环境岩土工程问题:①盾构机掘进过程中改变了周围土体的初始应力,破坏了土体的极限平衡状态,引起土层的下沉,造成地面及其建筑物的沉降和处于工作面上方土体中的各类管线发生沉降,差

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