北京市区地铁、深基础岩土工程特征及其降水技术.docVIP

北京市区地铁、深基础岩土工程特征及降水技术 侯景岩（国土资源部 教授级高级工程师） 摘要：本文由北京四环路以内浅层（埋深30米以内）土质分区入手，介绍地铁、深基础施工中各区段的工程地质和水文地质条件，并对与之相关的工程环境进行分区，同时介绍降水技术。 关键词：北京市区、岩土分区、工程环境、降水 北京平原区是一个北部、西部靠山，东南部连接华北大平原，不甚完整的盆地地区，燕国建都以来已有3000年的城市建设历史，由局部看，是一个西北高（标高70-90米）东南低（标高30米左右）的第四系沉积平原。北部为阴山山系，西部为太行山系。有五大河流（大清河、永定河、北运河、潮白河、泃错河）由西北向东南入海，各河流所携带的堆积土石是北京平原的主要组成物质。河流相的砂、砂砾石、砂卵石以及各类粘性土，互层而生。地下水以不同埋藏形式，赋存其中，形成了北京平原工程地质条件中的水文特点。本文拟以地铁以及一些工程为对象，讨论它的岩土工程环境，同时讨论一些与之相关的工程分区问题。 图一 北京的地形及河系 北京市区的岩土工程特征 北京平原—即北京行政区所辖平原区16800Km2 ，而北京市区即东城、西城、崇文、宣武、朝阳、丰台、海淀各区所属的建成区只有400 Km2，地铁工程及高大建筑物多分布在本区之内，这也是本文的讨论重点。 北京市区是北京平原的一个局部。就岩土工程条件看，它有如下特点： （一）三大河系沉积物控制其成长发育：北京古地理及其沉积环境，是一个很复杂的问题，以将今比古的研究方法看，永定河、北运河和潮白河这三条河流是对北京市区影响最大的三条河系，也就是说以永定河为主的三条河流所带来的沉积物构成了北京市区所属范围。特别是更新世晚期和全新世时期。其特征是山前几个冲积扇相连；西部、中部以及西南部为永定河的堆积物；北部为北运河的现代堆积物；东部为潮白河的影响区。所形成的沉积物：第四系地层厚度西部复兴门以西为30-40米、中部天安门一带为70-80米、东部建国门以东为120-200米。岩土组成特征：西北岩土颗粒粗、东南岩土颗粒细；西北为单一的砂卵石含水层、东南为砂砾石与粘性土互层；西北为单一潜水区、东南为潜水与承压水并存区。 岩土物理力学性质：因岩土颗粒组成、结构构造以及含水特性的不同而有所差异，相关指标各勘察资料均有记载，这里不一一赘述。 由地形上看，西部高、东部低、北部高、南部低。 图二 市区阶地分布及标高示意图 作为其佐证，请看穿过市区南北向地铁各站地面标高即可看出，各级阶地和河漫滩，产生不同的地层结构。 （二）古老岩系控制了市区第四系地层岩土工程特性： 由图三“市区基底东西向剖面”可以看出，北京市区基底由三个部分组成，即西部古老岩系、东部大兴隆起和中部北京凹陷。 1、西部古老岩系：埋深20-40米，由煤系地层为主组成，下伏奥陶系石灰岩，将西山雨水导入平原，对平原工程条件影响甚大。 2、中部北京凹陷：即著名的北京沉降带，东西宽约30华里，（航天桥—高碑店），东北西南向分布，广安门一带厚约3000米。由不透水、半胶结的第三系红灰色砂砾岩组成，天安门地面70米以下即为第三系，它控制了地下水的运动和分布，对全区工程、水文地质要件有着重大影响。 3、东部大兴隆起：实际是一个潜伏在地下的隆起带，分布在通县县城和大兴县城的连线上，是由寒武、奥陶系灰岩组成，岩溶发育，埋藏又较深，其供水方面的意义，大于工程地质方面的影响。 二、市区浅层（30m以上）第四系地层的分布规律。 按本区地层、岩性、富水性以及其它水理特性综合分区为以下五区。 1、富水区（Ⅰ区）：浅层水井的单井出水量大于30m3/h。 本区主要分布在海淀区紫竹院、阜城门、天坛以西地区，岩性主要以砂砾石、砂卵石、粗中砂为主，粘性土多以夹层或透镜体状态分布，西部及北部含水层颗粒粗，东部及南部含水层颗料细，主要含水层水位埋深在19m上。 地区平均含水层厚度13 m左右，含水层渗透系数80-120m /d，平均水力坡度千分之二，局部有第三系地层隆起。 图四 浅层（30m以上）第四系富水性分区 2、较富水区（Ⅱ区）：浅层水井的单井出水量20-30m 3/h。 本区主要分布在市中心地带，以故宫为中心，呈Y字型南北向的条形地带，即五道口、阜城门、天坛公园以东、东直门、建国门、吕家营以西地。地面标高44m左右。地层分布主要以圆砾、砂砾卵石为主，一般有厚层的粘性土分布其间。表现出明显的分层性，地层颗粒由北向南略有变细的趋势，地层平均含水层厚度8-12m。地下水基本流向由西北向东南，地下水位比较混乱，水位埋深17-19m。含水层渗透系数50-80 m /d。平均水力坡度千分之1.5。 3、中等富水区（Ⅲ区）：浅层水井的单井出水量10-20m3/h。 共分两个亚区，Ⅲ1区是在城区东部西坝河、东直门、建国门、吕家营