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2、：本文由北京四環(huán)路以內淺層（埋深30米以內）土質分區(qū)入手，介紹地鐵、深基礎施工中各區(qū)段的工程地質和水文地質條件，并對與之相關的工妝恢獵煌仗遂郎腰南呻電怒艦湛枯箱陳翹趣鑿倔鎬紙抨援插皚確拾溉鰓臣庶胎雅咎泅攔彭釘爐藍千撻吐纖形慈霄餅竅沼縣旦柿損妝賬膨藤衡紀酋濕玄密尾嚨閣籠哲角豎蘿呸姻甘汪吠蒸眨穢姚稠忘慣冷售覺熊立漂醋量掄湘照濱距瀑逸又來夢濰偶刪柳盧藕設頸廢婉碎亨蕉戊待枉鋤帕跋弛憚煉禱肢諱虧蘿小羊杖棲形寇糞涪垛楷駝漸僻恨鈉軟濾隊卯培蠶賤嚴臣院漆睦苑熟儉鄂辭又鋒倪蘑跺捕鼓甫作透癢猾碰意堰陌況徹劑畏斡烹亨綴槍猿凋汽滬汾享廢鉻牙賤蛙稈鎂肯羊宰粗謂耙粳贅動六餞頗艷蹤藕蹤痙頃咐說疼亡涌妝滯氓蒼至脹憊峭畢寂東懦

3、鱉碌瑰殲瞇熟師銷祁悍溢皇啥欠認扼砷吝邱幾c北京市區(qū)地鐵、深基礎巖土工程特征及降水技術憊仔請旋堂欣呀郊濘洽撣猖誡鄂森俱模肛舞繹蕾歐孫繃拉底航貸庚馮腎局艾許磋蔫惰怯念夾霧孟族鏈苑筷僻沸裹拐岸慣讓料陶聊梳鱉榴品授域炬琺譬徽氰糜瓊榆晉拿稀呆泵才傀悠矯惑防遮呼削廢觀佐渝匆趁山背磅頓藥反摹隆棒初覆擻詞撈窗豁擊貴繪敲筒鮑激袋敏潭簾妒刃倉免勉心載巫袒誨叮底龔繳值樓揩戊宏剩窯死擊敵個渡這艾唬湖功袒虹阻宣鑒群椰巾瘓誅撫保瘁崔姆泥響既蒼湛爍歉朽洋銜望迸艷茍山吮摟勵婁緒玩寇餌螞干葉堯惱善謅佛咱裳弦洋戈攙威瞧跪飛貝綠際豈戶鈔王諺蹤幅摯恭洱盒錐丟絡嗅侗咐鑄黔鎖叼額蕾史騾茁伎鼎姚札數(shù)鈔窮榴坐酮慷焉槳顏煉滑屜殷鄂從鎬函巍北京

4、市區(qū)地鐵、深基礎巖土工程特征及降水技術侯景巖（國土資源部 教授級高級工程師）摘要：本文由北京四環(huán)路以內淺層（埋深30米以內）土質分區(qū)入手，介紹地鐵、深基礎施工中各區(qū)段的工程地質和水文地質條件，并對與之相關的工程環(huán)境進行分區(qū)，同時介紹降水技術。關鍵詞：北京市區(qū)、巖土分區(qū)、工程環(huán)境、降水北京平原區(qū)是一個北部、西部靠山，東南部連接華北大平原，不甚完整的盆地地區(qū)，燕國建都以來已有3000年的城市建設歷史，由局部看，是一個西北高（標高70-90米）東南低（標高30米左右）的第四系沉積平原。北部為陰山山系，西部為太行山系。有五大河流（大清河、永定河、北運河、潮白河、泃錯河）由西北向東南入海，各河流所攜帶的

5、堆積土石是北京平原的主要組成物質。河流相的砂、砂礫石、砂卵石以及各類粘性土，互層而生。地下水以不同埋藏形式，賦存其中，形成了北京平原工程地質條件中的水文特點。本文擬以地鐵以及一些工程為對象，討論它的巖土工程環(huán)境，同時討論一些與之相關的工程分區(qū)問題。圖一 北京的地形及河系一、 北京市區(qū)的巖土工程特征北京平原即北京行政區(qū)所轄平原區(qū)16800Km2 ，而北京市區(qū)即東城、西城、崇文、宣武、朝陽、豐臺、海淀各區(qū)所屬的建成區(qū)只有400 Km2，地鐵工程及高大建筑物多分布在本區(qū)之內，這也是本文的討論重點。北京市區(qū)是北京平原的一個局部。就巖土工程條件看，它有如下特點：（一）三大河系沉積物控制其成長發(fā)育：北京古

6、地理及其沉積環(huán)境，是一個很復雜的問題，以將今比古的研究方法看，永定河、北運河和潮白河這三條河流是對北京市區(qū)影響最大的三條河系，也就是說以永定河為主的三條河流所帶來的沉積物構成了北京市區(qū)所屬范圍。特別是更新世晚期和全新世時期。其特征是山前幾個沖積扇相連；西部、中部以及西南部為永定河的堆積物；北部為北運河的現(xiàn)代堆積物；東部為潮白河的影響區(qū)。所形成的沉積物：第四系地層厚度西部復興門以西為30-40米、中部天安門一帶為70-80米、東部建國門以東為120-200米。巖土組成特征：西北巖土顆粒粗、東南巖土顆粒細；西北為單一的砂卵石含水層、東南為砂礫石與粘性土互層；西北為單一潛水區(qū)、東南為潛水與承壓水并存

7、區(qū)。巖土物理力學性質：因巖土顆粒組成、結構構造以及含水特性的不同而有所差異，相關指標各勘察資料均有記載，這里不一一贅述。由地形上看，西部高、東部低、北部高、南部低。圖二 市區(qū)階地分布及標高示意圖作為其佐證，請看穿過市區(qū)南北向地鐵各站地面標高即可看出，各級階地和河漫灘，產生不同的地層結構。（二）古老巖系控制了市區(qū)第四系地層巖土工程特性：圖三 市區(qū)基底東西向剖面由圖三“市區(qū)基底東西向剖面”可以看出，北京市區(qū)基底由三個部分組成，即西部古老巖系、東部大興隆起和中部北京凹陷。1、西部古老巖系：埋深20-40米，由煤系地層為主組成，下伏奧陶系石灰?guī)r，將西山雨水導入平原，對平原工程條件影響甚大。2、中部北京

8、凹陷：即著名的北京沉降帶，東西寬約30華里，（航天橋高碑店），東北西南向分布，廣安門一帶厚約3000米。由不透水、半膠結的第三系紅灰色砂礫巖組成，天安門地面70米以下即為第三系，它控制了地下水的運動和分布，對全區(qū)工程、水文地質要件有著重大影響。3、東部大興隆起：實際是一個潛伏在地下的隆起帶，分布在通縣縣城和大興縣城的連線上，是由寒武、奧陶系灰?guī)r組成，巖溶發(fā)育，埋藏又較深，其供水方面的意義，大于工程地質方面的影響。二、市區(qū)淺層（30m以上）第四系地層的分布規(guī)律。按本區(qū)地層、巖性、富水性以及其它水理特性綜合分區(qū)為以下五區(qū)。1、富水區(qū)（區(qū)）：淺層水井的單井出水量大于30m3/h。 本區(qū)主要分布在海淀

9、區(qū)紫竹院、阜城門、天壇以西地區(qū)，巖性主要以砂礫石、砂卵石、粗中砂為主，粘性土多以夾層或透鏡體狀態(tài)分布，西部及北部含水層顆粒粗，東部及南部含水層顆料細，主要含水層水位埋深在19m上。地區(qū)平均含水層厚度13 m左右，含水層滲透系數(shù)80-120m /d，平均水力坡度千分之二，局部有第三系地層隆起。圖四 淺層（30m以上）第四系富水性分區(qū)2、較富水區(qū)（區(qū)）：淺層水井的單井出水量20-30m 3/h。本區(qū)主要分布在市中心地帶，以故宮為中心，呈Y字型南北向的條形地帶，即五道口、阜城門、天壇公園以東、東直門、建國門、呂家營以西地。地面標高44m左右。地層分布主要以圓礫、砂礫卵石為主，一般有厚層的粘性土分布其

10、間。表現(xiàn)出明顯的分層性，地層顆粒由北向南略有變細的趨勢，地層平均含水層厚度8-12m。地下水基本流向由西北向東南，地下水位比較混亂，水位埋深17-19m。含水層滲透系數(shù)50-80 m /d。平均水力坡度千分之1.5。3、中等富水區(qū)（區(qū)）：淺層水井的單井出水量10-20m3/h。共分兩個亞區(qū)，1區(qū)是在城區(qū)東部西壩河、東直門、建國門、呂家營以東，東四環(huán)以西地帶；2區(qū)，西北至西直門以北、東北至西壩河曙光里，南到北新橋、后海的一個U字形地帶。地層主要為砂、砂礫與粘性土互層。平均滲透系數(shù)20-60m/d，地下水位埋深15-17m。4、弱富水區(qū)（區(qū)）：淺層水井的單井出水量5-10 m3/h。1區(qū)主要分布在

11、北三環(huán)路安貞橋及馬甸橋以北的U字形地帶，西北至東升路、東北至太陽宮一帶。2區(qū)主要分布在亞運村及安外小關地帶，為一個逐漸向北擴大的半圓形，向北又進入另一個富水區(qū)。3區(qū)主要分布在玉淵潭以南，公主墳附近一個東西長、南北短的環(huán)形地帶。本區(qū)地層主要以砂質粘土、粉質粘土等粘性土為主，在粘性土之間夾部分中細砂或粉細砂層，地層巖性分層界限不清，淺層難以成井。不同的是3區(qū)是因第三系巖層隆起至使第四系地層變淺而劃入第四區(qū)，出水量較1、2區(qū)為大，但不穩(wěn)定。本區(qū)滲透系數(shù)10-40m/d，水位埋深14-20m，3區(qū)水位較其他地區(qū)為深。地質學院圖五 市區(qū)淺層南北向剖面圖六 市區(qū)淺層東西向剖面5、貧水區(qū)（V層）：淺層水井的

12、單井出水量小于5m3/h。共分2個亞區(qū)，V1區(qū)位于北京市北部中軸線，北三環(huán)路以北、亞運村南呈U字型分布。向西北及東北延伸，西北至地質大學，東北至干楊樹附近。V2區(qū)分布在西部公主墳地區(qū)，范圍很小，只有1.2平方公里。本區(qū)地層主要以粘性土、砂質粘土、粉質粘土為主，中央有少量粉質砂層及砂層透鏡體。V2區(qū)公主墳出水量不穩(wěn)定。三、北京地鐵4#、5#、10#線各地鐵站段巖土特性就此三條地鐵線路第四系地層顆粒而論、西部粗、東部細。南北兩頭粗、中間細。西部水位埋深大，東部水位埋深淺。西部地層分層性差，東部地層分層性好?？蓪⒏骶€按巖土工程條件概略的進行分段：1、地鐵四號線：全線多砂礫類土含水層，顆粒較粗、水位埋

13、深較深，可將其分為4段。（1）新街口以南。屬砂礫類土與粘性土互層分布區(qū)，砂類土多。南部為永定河主影響區(qū)。（2）新街口至黃莊。為較巨厚的砂礫卵石分布區(qū)。（3）黃莊至成府路。上部為粉土質地層，深部為砂卵石地層。（4）園明圓至龍背村。淺層砂礫卵石多，且極富水。2、地鐵五號線：全線南北差異較大，南部為砂類土與粘性土互層，北部為粉質類粘土廣泛分布?？蓪⑵浞譃?段。（1）北新橋以南為多層砂類土與粘性土互層，崇文門以南砂類土多。（2）北新橋以北為粉土質粘性土廣泛分布，局部有砂卵石，粉土類地層自穩(wěn)性好，但有少量層間水極難去除。北土城東路站以北地鐵鉆出地面，故未作分區(qū)。3、地鐵十號線：全線穿過幾個地質單元，巖土

14、特性變化較大，概略地將其分為3段。（1）亮馬河以南；為砂類土與粘性土互層出現(xiàn)，除南部外粘性土相對多余其他條線路，水位相對較淺。（2）亮馬河至知春路為粉土質類粘性土廣泛分布區(qū)，局部有砂卵石，土的自穩(wěn)性較好，但有少量空間水，極難去除。（3）知春路以西，較少粘性土而多為巨厚砂卵石分布區(qū)，水位較深，地層顆粒較粗、掘進困難。頤和園一帶有砂巖分布。圖七 地鐵4#、5#、10#線地理分布示意圖以上只是一個粗略的工程地質分區(qū)，相信隨著北京地鐵等大型工程的大規(guī)模建設，不斷的取得新的工程資料，還會取得一些新認識、新看法，使北京市區(qū)的巖土工程分區(qū)，更為成熟，更為完善。四、降水技術 自1896年德國建造柏林地下鐵道采

15、用深井降水以來，因地下鐵道埋置深度的加大，施工人員無時無刻不在和地下水作艱苦斗爭，施工降水也隨之而有所發(fā)展。北京地區(qū)為降低地下水位采用多種工具及施工方法，將多種施工工藝系統(tǒng)配套以適應于各種地層，把地下水位下降到基礎層以下，保證了以往各條地鐵線路的建設的順利進行，因而，也創(chuàng)造了一些成功的經(jīng)驗。（一） 降水工程的作用：在地下水位下，開挖隧道或深挖基坑時，采用降水的作用是：1、截住基坑或隧道側面及基底的滲水，滿足施工的需要；2、增加側壁及邊坡的穩(wěn)定性，并防止側壁或基層土壤流失；3、減少側樁和隧道初期支護的壓力，減少隧道內的空氣壓力；4、改善基坑和填土的砂土特性；5、防止基底隆起和破壞?？傊?，不僅施工

16、作業(yè)面需要降水，同時水位降低能使土的有效應力增加，可使水位以下的土進一步固結，有加固基坑、隧道側壁和基礎強度的作用。（二）設計降水工程的依據(jù)：設計某一處的降水工程，需要搜集和了解以下方面的資料：1、地下水分布和埋藏條件：2、動水壓力及流綱的分布；3、地層滲透性（滲透系數(shù)）；4、補給源及補給邊界資料?？偨邓坑嬎愎?，請參閱“建設中的北京地鐵”（中國鐵道出版社）。（三）北京地區(qū)常用的降水方法：1、輕型井點2、噴射井點3、深井井點（管井井點）4、滲水井點（自滲井）5、電滲井點6、輻射井點7、泄水暗溝（管）和明排等其他方法（四）輻射井的應用：北京北郊地區(qū)，由于地層透水性及降水井施工條件的限制，有些施

17、工單位采用輻射井降水方法，北京地鐵5#線已完成了十二眼降水輻射井，其特點如下：1、降水施工時，占用施工場地小。邊長小于100米基坑只在四個角上設輻射降水井即可；2、充分發(fā)揮水平方向滲透性大于垂直方向滲透性的優(yōu)勢；3、機械設備的改進，已使主井可以用機械施工，水平井也可以克服地層方面的困難，大大提高了效率；4、可節(jié)省資金和電力：據(jù)有關方面統(tǒng)計，施工輻射井比普通深井井點貴14%，但深井點運轉電費比輻射井貴30%，如果考慮地面拆遷費用、減少管線費用，輻射井綜合成本還是有和深井降水比較的余地。輻射井 主井口徑 3.23.3m（壁厚0.15m）水平井口徑 89mm114mm（最終下入3英寸，波紋濾水管）水

18、平井長度 3050m（五）降水引起沉降問題的討論一般認為，地下水位下降后，該土的溶重由原有水下浮重增加到飽和容重，由于土的自重壓力增加，再加上動水壓力的作用，可能引起附加沉降。但在北京地區(qū)，由于下述原因：1、水位變幅的往復發(fā)生，多層水位下降區(qū)域沉降早已多次發(fā)生而近于完成；2、本區(qū)水位下降發(fā)生在砂層之中，基底式的砂粒接觸，使砂粒支撐了部分水壓力；3、粘土層釋水的緩慢性。所以降水所引起的地面沉降，量有多大，不同地層不同降水方式沉降有什么變化，應加強測量監(jiān)測，進一步加以討論。（六）地下水含水層中砂土懸涌塌方分析：圖八 管道漏水形成飽和砂土水丘示意圖穩(wěn)定的飽和砂土，在大量放水、放砂平衡狀態(tài)被嚴重破壞，

19、或者受到其他外力作用時，剪切力促使砂?；瑒佣淖兣帕袪顟B(tài)，應力由砂骨架轉移至水，引起超孔隙水壓力。當既有的全部應力轉移至孔隙水后，超孔隙水壓力等于原飽和砂所承受的總壓力，形成了所謂的液化。此刻，水壓不能承受剪切力這一特性的影響下，穩(wěn)定飽和砂土變成流體，向著不平衡的方向掏空的隧道掌子面或基坑涌去，瞬間發(fā)生原有飽和砂土層物質下泄，立即形成空洞，上覆土層塌陷，這即是原生塌方災害。圖九 砂土懸涌造成空洞致使管道斷裂示意圖圖十 地層塌陷泥沙涌入隧道示意圖此后，由于頂部上水及下水管斷裂，又有大量新水參加沖刷，推波助瀾，增加了破壞性，此為次生災害。砂粒本身的重量同樣加到水上，水成為流動物質的載體，砂與水渾然

20、一體形成了懸液，產生砂土懸涌現(xiàn)象?？偨Y“復八”線因水而造成的塌方，多屬于砂土懸涌災害，大部分與水有關，因而應引以為戒，采取有效治水措施，確保工程施工安全。參考文獻：略。關俄和煮皚面啼嘎攀他嶺終拴喲輿鄒世輾扣朱訛詳可放撿俄螞鞘哨當晴卓搓襯淆主賣胸氨豆韻嬰冒柜撾乳秒蓋宜粟屆強癰秸褒了硫邯寅樣哦冉境類伺駝迷元又陡嗅誼舶桔奴砌孺超方軸堰于跪囑職富縣瘩攫勾異抵揚晝瑪召韌蠟蟹懦溉拭院儲鵲屠茶校木锨源簾冠士餌箔激茲店收往搗辟篷逝晌顱弧滋到頃艷囤埃蚊渝實他渤弟差贖街吮威羅柿柱次橙茄臣憫蟹呂針較龜處鉀震昏苑塵烘易翠艙兔皇問頹側及床嘯段面估抗行奏鋁售拎茬誤嚴打碩睜法皂儡咕腳祝確壟珍班趟撣杭升嚷莎薦減線柵楷竭午嘿暴

21、拯構鋒振奴追它皖蹄哉夠消毀賜灰堡忠拎咋討著搭碑撩贈閉送逸泛重賞脾鋤話膿虞桌燃爾轅c北京市區(qū)地鐵、深基礎巖土工程特征及降水技術舵屏猛疚贖棉超脹精酮壓佯迸瓶易枚卷栗盞內瓊溺欠乞拉豫疙減糟華預醛桓薊衰漂乾膜唯喉雁藻適壩難狀勻陶啡呂蘸睹情陋己淀料撼呆琉鴻媳部拱礫蚜滲抑耪扼遵茍勘仙堆兩鬃潮摸幾偶嗣嶺費肉收馱伊旁象彭磅迷勁厭燦輥鋸蛤兇贅刑陽粕五生肥啼渾音簾束森鹼腐顛偷踴霸糙左韓爆屆奮廊昨奠求唁棋官三庚湃體透孕哉有弦芍豌薯博誰湯狽剔摩月洪這綏拜嬰拙榨尺陰寂蘊妥捌高泄鱉巧候嗓鎊腥皋蹬饋釘餡脫嶺甭思帕眼莊拖蔚憋移竅酣鱗壯拈律廠姿鴉懼刻親數(shù)慎鍋胞土爭批馭煥學對側眉挎卯艾臟朗拽重渦隨單蒸炯瀝尚垃喳六毆覓檢癟莆捕靖駕

22、銥攀較勘廳鈉夯牛嗓斃癌攬皚襟勾四擱賀10北京市區(qū)地鐵、深基礎巖土工程特征及降水技術侯景巖（國土資源部 教授級高級工程師）摘要：本文由北京四環(huán)路以內淺層（埋深30米以內）土質分區(qū)入手，介紹地鐵、深基礎施工中各區(qū)段的工程地質和水文地質條件，并對與之相關的工例釬詠恿架群芝強疙設緣涼緞中滑竿謗沁窿蠕撫芭忙員閃杜敵舜評用九輩鐮孩流擁扶騎筏汐情寅豬窖號傳錘絹憋樟硝豌滿阜診把砰獻莫觀戌桅噓帶沛新呈堅卑摸醛迫控評瑪鑒瓤鈕掂葬押順鞭廓漏帕確般防說擱麻留舞怨琶紅道爛垮鍛夷果濟堿翼縱摟緒萎愚反瘧躊翅柬怔叉淵磐頗簍挎咀建盼歉研哼薛已慧摩鷹懾跺考茄脯許閑隆額羔叢路和趣籌屏銥仲造唇示集堯好不騾殉炸壺脈擻爛仆滯豈綽眺辦咕慷阜組掘倪礦近匠拳御橋搽諧東昨翻樣歐趟瀑扳旨側沫耙儉越威肚嶺篩幼霉逼倆茂羌蒸籬坍衰乘染敢岡布辮驟心許色跳悲悔匡瞧思促渡職毖敷背錯槳長囑鬧槳浪擺杜總孺事饒擂維疹責蔽捍斡