浙江华东建设工程有限公司310014
摘要:随着我国城市化进程的加速,城市轨道交通也越来越完善,在城市轨道工程施工的过程中,很容易受到岩溶地下水的影响,进而给施工到来一定的困难,本文就针对岩溶对城市轨道的影响进行了分析和研究。
关键词:岩溶;城市轨道;影响
城市轨道交通工程的施工会涉及诸多的地下施工环节,因此,难免会受到岩溶、地下水的影响,岩溶一般具有隐蔽性、构造复杂、类型多样等特点,对轨道交通工程施工的稳定性和安全性都会造成严重的不良影响,尤其是在一些溶洞分布面积较广的区域,很容易发生突泥、塌陷等地质灾害。如果不及时预防和处理,必定会给施工人员的生命安全造成威胁。所以,在城市轨道工程施工之前,对当地的岩溶分布情况和特点进行全面了解是十分必要的。
一、工程项目概况及地质特点分析
以济南城市轨道交通环线工程的建设为例,其大体分布范围是在东部新区的核心地带以及老城区的外围,主要作用是引导城市沿着环线形成多个城市副中心,该工程项目的总长度为36.48千米,车站的数量为29个,其中包括11个换乘车站,每个车站的平均间隔距离为1.26千米,整条线路均为地下线。在工程施工之前,对施工区域的地质进行了勘察,主要采用工程钻探、地下水位分层观测、岩石化学分析、抽水试验等手段,最终详细了解了该城市轨道工程的岩溶地质状况。从地层类型上看,该区域主要分布有冶里组白云岩、泥质灰岩、马家沟组段灰岩和亮甲山组白云岩。从地下水分布情况看,该施工区域主要包含3层地下水,分别为岩浆岩/变质岩裂隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水、第四纪松散层孔隙潜水。
二、岩溶分布特点
(一)岩溶的形态规模
轨道沿线发现的岩溶类型主要为埋藏型岩溶,而且形态多样,包括溶洞、溶隙、溶槽等各种形式。其中,发现的高度最大的溶洞为12.4米,由于受到溶蚀作用的影响,岩石表面出现了较大的起伏。而且岩溶分布十分不规律,无论是在横向,还是纵向上,都存在较大的变化,呈现出多层和单一层等形态。
(二)溶洞的分布规律
对相关的勘察资料进行分析,并对所有的钻孔进行统计,发现发育有溶洞的钻孔共有188个,而且有103个钻孔有超过两层的岩溶,占所有岩溶钻孔的55%左右,总体见洞率约为46%,从以上数据信息可以看出,该地区的岩溶发育比较旺盛。
(三)土洞分布特征
经过实地勘探后发现,该区域的土洞大多数分布在岩石周边,埋藏深度在12~30米,发现的土洞钻孔总数为20个,几乎所有土洞都是全充填状态,充填物为粉质粘土和松散砂土,还有小部分土洞没有填充物,土洞的最小厚度为0.99米,最大高度为7米。
三、岩溶对城市轨道的影响分析
(一)对隧道施工的影响
在城市轨道工程建设的过程中,岩溶对隧道施工的影响比较明显,具体来说,主要有以下三方面的影响:第一,对明挖法施工的影响。在采用明挖法进行地下桥、车站的施工时,如果遇到溶洞埋藏深度较浅的区域,一旦上部的土层被挖空,岩溶水的压力便会上升,进而越过覆盖面,造成基坑涌水的问题。第二,对矿山法施工的影响。采用矿山法进行城市轨道的施工,需要用到爆破的方法,在施工爆破的过程中,很可能造成岩溶裂隙水突然喷涌,最终给施工带来巨大的安全风险。第三,对盾构施工的影响。在一些地下水含量高、岩溶发育多的区域,采用盾构法施工很容易出现问题,如盾构机以及相关工具的陷落等事故。
(二)对基坑施工的影响
在全面分析该工程的地质、水文状况之后,设计采用浅埋桥的施工方案,在施工过程需要利用明挖法,结合该方法的特点和当地的实际状况,施工中最有可能面临的问题是基坑失去稳定性。首先,在对基坑进行深度挖掘的过程中,其周边的土体会随着应力的变化而变化,具体表现为在横向或纵向上移动,一旦发生土体移动,以土层为基础的相关设施或建筑物也会发生移动,在位移幅度较大的情况下,很可能导致设施或建筑物被破坏。在轨道入口等地段,往往是建筑物密度较大的区域,连续墙和基坑在开挖施工的过程中,侧壁的移动和变形会导致相邻建筑物、公路等出现毁损。其次,基坑底部的剪切突起破坏也是一大问题,基坑底部的应力会随着基坑挖掘深度的增加而上升,一旦基坑底部的应力超过土体所能承受的范围,就很可能导致底部的土体出现回弹,从相关工程的经验可知,当基坑的开挖深度达到8m以上时,基坑底部出现突起破坏的问题便会比较严重。此外,基坑的侧壁一般是由残积粉质粘土、人工填土等构成,整个基坑的剖面在垂直方向上是从下往上由硬变软,但如果遇到灰岩和残积土接触的情况,土层便会出现偏软的状态,进而对施工产生不良影响。
(三)对高架线路施工的影响
在城市轨道工程的施工过程中,岩溶很容易对高架线路的施工产生影响,具体表现在以下几个方面:第一,因为岩溶呈现出多层分布的状态,而且在垂直方向上发育比较旺盛,一旦桩的底部出现隐蔽的溶洞,如果顶板的强度偏低或水动力等条件出现显著变化,便会导致桩的底部出现不稳定的问题,进而对桥梁造成损坏。第二,在高架线路施工的过程中,由于机械的振动幅度较大,很可能导致岩溶区域的地面出现坍塌,此外,地下水位的突然变化也会引起岩溶区域的塌陷,在施工过程中必须采取必要的防范措施。第三,由于岩溶地面具有高低不平的特征,这就对桩长的确定带来了一定难度。
(四)地面变形
在进行地下线路铺设的过程中,一方面,因为线路沿线的地下水含量丰富,无论地下掘进,还是明挖,都需要对地下水进行抽取,这就会导致地下水位显著降低,进而引发地面沉降的问题。另一方面,在开挖浅埋隧道的时候,由于应力的补偿作用,很容易造成地面在垂直方向上的自上而下的位移,最终导致地面出现下沉。此外,如果在施工过程中抽取大量的地下水,不仅会造成地面出现沉降,还可能导致岩溶坍塌陷落,对地面的建筑物造成巨大的破坏。
四、工程应对方法
针对岩溶在城市轨道工程建设中存在的不良影响,应从以下几个方面采取措施:第一,在地面变形的防治方面,首先应避免大量抽取地下水,其次,应进一步强化对施工区域周边建筑物沉降的观测。第二,在岩溶地面坍塌的防治方面,首先,应在岩溶发育比较旺盛的区域,采取跨越式结构,并对桩距进行适度的调整。其次,应对施工周边地面的位移和变形情况进行实时监测,若遇到裂缝问题,必须采取科学的应对措施。第三,在基坑失稳的防治方面,首先,应在开挖深度达到一定程度时,采用排桩加内支撑的方式来增强基坑的稳定性。其次,应在基坑开挖之前,对施工区域的物理学指标进行详细勘察,根据勘察得到的实际情况,确定科学的基坑壁坡形和坡度。
结语:
总之,岩溶对城市轨道工程的施工具有十分显著的影响,尤其是在基坑、隧道和高架线路的施工环节,很容易对工程的安全性和稳定性造成威胁,为了避免岩溶对工程施工的不良影响,就必须采取科学的防治方法,从防治地面坍陷、变形以及基坑失稳等多方面入手,这样才能从源头上避免岩溶对城市轨道工程建设的危害,确保工程的顺利施工。
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