北京地铁下穿运河区间地下水流速流向测试.docx

1、Mill阙营IIHI咖II醐删删删i聊删l聊ll触山，:"雨魏源音北京地铁下穿运河区间地下水流速浇向测试*张昊'敖松2刘俊洋3（1.北京市轨道交通建设管理有限公司，1（）（漏8,北京；2.北京中煤矿山工程有限公司，100013,北京；3.中铁六局集团有限公司，100036,北京第一作者，高级工程师）,北京市科技计划项目（Z151100002815023）摘要地下水流速和流向会影响冻结工程施工效果。以北京地铁6号线下穿运河区间2杯联络通道冻结工程为背景，针对地层渗透性强、地层扰动大、河水补给充足，以及周边基坑降水平行施工等复杂条件，采用钻孔勘察和AquaVISION测试仪测试的

2、方法.开展了地下水流速流向现场测试，得到了联络通道处地层地下水流特征数据：流速为11.0()14.00m/d，流向为北偏道东46给出了该联络通道冻结设计和施工时的注意事项。关键词地铁区间；冻结法施工；地下水流速流向；测试中图分类号TU472.9；E641.74DOI：1().16037/j.1(X)7-869x.2016.07.()06TestofGroundwaterVelocityandFlowDirectioninRivercrossingSectionofBeringMetroZHANGHao,AOSong,LIUJunyangAbstractMetrofreezingconstruc

3、tioncouldbeaffectedbygroundwatervelocityandflowdirection.Basedonthefreezingconstructionof2#connectingpassageinriver-bedcrossingsectionofBeijingmetroLine6,byusingboreholeinvestigationandAquaVISIONtestingdevice,thegroundwatervelocityandflowdirectiontestisconductedincomplexconditions,includingthehighly

4、disturbedstratumwithstrongpermeability»sufficientriverwaterrechargeandnearbyparallelpumpingconstructionoffoundationpit.Testresultshowsthatthevelocityofthestratumvariesfrom11to14m/d,andtheflowdirectionis46degreesnorthbyeast.Onthisbasis,suggestionsareputforwardfortherelateddesignandconstruction.K

5、eywordsmetrosection；freezingmethod；groundwatervelocityandflowdirection；testFirst-author'saddressBeijingUrbanRailTransitConstructionManagementCo.,Ltd.,10(H)68.Beijing,China人工地层冻结施工技术以其对复杂的工程地质条件和水文地质条件较强的适应性在地下工程中备受重视，尤其是针对城市地下工程中的松软含水层，具有不可替代的优势。一般情况下，地下水的自然流速在5m/d以下，对冻结效果影响甚微，所以在进行冻结时通常不予考虑。但在实

6、际工程中，由于河水补给和人为抽水等原因。使得地下水水力梯度增大，地下水流速加快。动水将加速冷量的耗散并会冲刷冻结壁，导致冻结壁K时间达不到设计厚度或冻结壁长时间无法交圈.影响工程安全。1工程概况北京地铁6号线下穿北运河区间线路西起玉带河东街北滨河北路西侧的玉带河大街站，线路出站后白西向东下穿滨河中路、北运河、北运河热力隧道以及京哈铁路到达杨坨村中的会展中心站，在通过会展中心站（会展中心站主体基坑后期再建）后，继续下穿杨坨村民房区、东六环路，到达东六环路东侧运河东大街北侧的郝家府站。线路全长2209.12m,埋深8.7419.40m。区间共设2座联络通道,其中2,联络通道兼做集水泵房。该处隧道中

7、心线间距为15m,拟采用“隧道内水平冻结法加固土体,矿山法暗挖构筑”的施工方法。2#联络通道所处场地主要坐落在温榆河冲积扇下部，地形基本平坦。联络通道所处位置距京哈铁路约280m.距正在施工的会展中心站约540m,距北运河约335m。值得一提的是，车站基坑降水将与2,联络通道同时施工。联络通道与周边环境位置关系如图1所示。2工程地质与水文地质条件1工程地质条件2*联络通道结构中心标高为-4.98m,地面标高为+20.45m,所处地层以砂层为主，渗透系数较图12。联络通道平面位置大。联络通道所处地层情况如表1所示。2.2水文地质条件北运河与该区间线路斜交,河宽约4()。m,河底高程15.43m,

8、河水面平均标高为17.06m,河底未衬砌且含一定厚度流塑软塑状态淤泥质土。地层主要赋存匕层滞水(一)及潜水(二)两层地下水。其中，潜水(二)层水位标高为12.6014.13m,水位埋深为5.8011.4()m°该含水层为中等透水层,连续分布，局部因黏十.、粉质黏土等透镜体存在而具有一定承压性，主要接受降水入渗及北运河河水侧向径流补给，侧向径流及人工开采方式排泄。北运河与地下水之间存在水力联系，河水对潜水(二)层具.有一定的补给作用。北运河河底下部的细粉砂3层及联络通道所处的中粗砂|层、细中砂层均属于潜水(二)含水层。表12#联络通道所处地层情况部位地层岩性颜色湿度密实度标赏由数压缩性

9、含有物渗透系数/(cm/s：顶部中粗砂)灰黄灰色饱和密实41低压缩性中粗砂为主，用部含粉细砂层、粉土夹层，偶见圆砾3X1()-2中下部细中砂灰黄灰色饱和密实57低压缩性局部含粉细砂层，细中砂层摩度约1()m2X1()-2底部粘土2灰黄灰色软型硬塑中中低压缩性含云母、筑化铁等3地下水流速流向测试3.1测试方法测试包含钻孔勘察和AquaVISION地下水流速流向测定仪测试两部分。钻孔勘察的目的是查明区间的地下水类型、水位及埋深。AquaVISION地F水流速流向测定仪测试的目的是测定2。联络通道位置附近地下水的流速和流向。(1) 钻孔勘察。采用DPP-1()()型汽车钻机套管护壁钻设3个孔,呈三角

10、形分布，钻孔深度为35m；钻孔施工完成后，现场制作水文观测孔，井管采用PVC(聚氯乙烯)管，在指定深度范围内设置花管，在井管与孔壁之间回填24mm豆石滤料;最后冲洗水文观测孔，使地下水渗流渠道通畅。根据水文观测孔测得的稳定水位埋深和稳定水位标高绘制场地的地下水等水位线图。(2) AquaVISION地下水流速流向测定仪测试。该测定仪采用专有的视频管道显微照相技术和软件技术，实时测量地下水的流速、流向及粒子大小。它融合了高分辨率磁通量阀门罗盘和高放大率胶质颗粒追踪摄像机，不仅能拍摄到悬浮在钻孔摄像机镜头内胶质颗粒的高放大率图片，而且可提供精确的磁航向信息。摄像头拍摄到的图像通过AquaLITE软

11、件以数字化的形式表现出来并进行分析,通过点线关系，该软件可以确定每个胶质粒子的流速及相应的流向，软件的罗盘则会确定捕获的图像所示的磁向，从而确定实际的胶质粒子的运行轨迹，而粒的流速可由软件自动运算得出。3.2钻孔勘察结果区间3个水文观测孔测得的地下水水位及埋深情况如表2所示,地下水类型为潜水。根据3个水文观测孔的稳定水位埋深和稳定水位标高，绘制出地下水等水位线图，如图2所示。由图2如可得区间地下水流向为北偏东46、表2地下水水位埋深及标高孔号水位埋深/m水位标高/'m1#«.4412.232甘9.3411.9()3甘7.7812.97北运河3.()()17.06图2地卜水等水

12、位线图3AquaVISION地下水流速流向测定结果采用ColloidalBorescope型AquaVISION地下水流速流向测定仪在2,联络通道场地内的14、2#.34.44水文观测孔内测定地下水流速及流向。其中，1#和2#水文观测孔分别在21m和27m处布设测试点,3甘和4#水文观测孔在15m处布设测试点。2#水文观测孔在21m处的地下水流速流向测试结果如图3所示。图中方位角是以正北为（广,顺时针方向的夹角。3000.002571.432142.861714.29I285.71857.143428.571360«流向-流速300卜2401800017:54:0517:57:071

13、7:59:5018:04:2118:07:13时间图32甘水文观测孔在21m处的测试结果AquaVISION地下水流速流向测定仪测试结果汇总如表3所示。部分水文观测孔受孔内局部地层条件、花管开孔结构、滤网及已建地铁隧道等因素影响,测试所得的地下水流向图较为离散，参考价值不高，但地下水流速图较为稳定连续,客观地反映了孔内不同深度处的地下水流速情况。表3地下水流速流向测试结果汇总孔号测点深度/流速/流向/流速的参流向的参m(m/d)(')考意义考意义1显217.06202.03无276.96181.33有无214.1882.32无无2U277.9357.67有有3#1518.20156.6

14、3有有4W1515.50134.32有有4测试结果分析根据钻孔勘察所测得的地下水等水位线图，并参考AquaVISION测试仪测得的地下水流向，联络通道所处地层地卜.水流向按北偏东46°考虑。AquaVISION测试仪测得区间水文观测孔测试点处地下水流速在6.9618.20m/d范围内，而地下水流速沿水力梯度方向（北偏东46°）逐渐减小，考虑到场地范围内地下水主要为潜水，地层主要为砂层，因此，场地内同一点不同深度位置水力梯度基本相同。根据测试点与2符联络通道的位置关系，2*联络通道位置地层的地下水流速在11.0014.00m/d范围内。（D由地下水等水位线图可以看出，地卜&#

15、39;水流方向大致为由北运河途径2*联络通道向正在进行基坑降水施工的会展中心车站方向。根据DG/TJ08-9022006旁通道冻结法技术规程相关规定,冻结壁形成期间，冻结区域20（）m范围内的透水砂层中不宜采取降水措施刃。但根据地下水流向测试结果，同时考虑地层渗透性较强，距酣联络通道540m处的基坑降水施工对联络通道处地层的地下水活动产生了一定的影响。（2）由AquaVISION测试仪测得的地下水流速口知，联络通道位置地层的地F水流速达11.00m/d以上。据DG/TJ08-9022006（旁通道冻结法技术规程相关规定，当联络通道周边地层地下水活动频繁、有集中水流、地下水水位有明显波动（22m

16、/d）或地下水流速大于5m/d时，应进行深入分析并采取针对性措施6】。可见,该联络通道处地层地下水流速过大，在冻结设计和施工时应引起高度重视。（3）结合地质勘查资料,2”联络通道与北运河距离为335m,与京哈铁路距离为280m,联络通道所处地层属于受北运河水流补给的潜水（二）层，因此,在冻结施工时，应重点关注由水分迁移作用引起的冻胀对周围环境（尤其是京哈铁路）的影响。5建议在渗透性较强的地层中进行冻结施工,应充分了解工程与周边环境的联系，并采取相应的措施排查影响冻结施工安全质最的各种因素。通过对该区间地下水流速流向的测试，建议在进行冻结设计和施工时注意以下几点。（1）尽量降低基坑降水施工对冻结

17、的影响，如有条件，将基坑降水施工与冻结施工错开，联络通道施工宜在降水施工结束之后进行，旦冻结壁形成期间不应进行降水施工。（2）应采取针对性的措施应对地层地下水流速过大的问题，可采取注浆等措施降低地层渗透性，同时采取多排冻结孔冻结的方式强化冻结，以保证冻结效果。皿潮即业删删螂郦IWlia邮illiHill硼II鲫HIM翩咽HHHffillH州御榆制Illi表4夜早班最优衔接方案夜班早班夜早连乘任务退勤时间任务出勤时间总驾骏里程/km总工时/hTM122：07s22MT15：39,12185.08.8TM222:32,22MT25：49：57220.610.3TM324-03；()3MT36,00

18、,12223.610.0TL123,10:35L134：32：56239.210.3TL223：34：25LT13：53：4<)230.210.4TL323：54：35LT24：2()：56233.29.9XN123：09：48NX14：12：33233.29.6XN223：24：48NX24：26：28227.210.()XN323：36：48NX34,38,28230.210.5XM123:07-22MX24-28:51211.610.1XM223x23*26MX14:20,51223.61(】.8XM323：45：56MX35：10：12211.69.9XL122：58：35LX1

19、3：38：40200.69.7XL223：24：35LX34：13：40230.29.0XL324：()4：35LX24：03：40239.210.6(3) 夜早连乘任务休息时间尽量均衡。在满足地点约束和工作量约束的情况下，基本保证了夜班早退勤、早班早出勤的规则，如MT与TM系列任务,XN与NX系列任务。4结语本文以乘务计划编制过程中的夜早班任务搭配为研究对象，充分分析夜早班任务搭配需求，建立了夜早班任务搭配的NMC模型。NMC模型的核心在于设计夜早连乘任务费用函数。本文根据夜早任务搭配需求(出退勤地点一致，夜早连乘工作鱼约束，乘务员休息时间均衡)，设计了满足多需求的夜早连乘任务综合费用函数。

20、通过分析NMC模型的特性，将其归纳为最优分配模型，并结合传统匈牙利算法9T0进行求解。实例验证表明，NMC模型求解的最优夜早连乘方案能够满足所有需求，可提高乘务夜早班搭配工作的效率，为乘务计划编制的下一步工作(乘务任务轮转)打下基础。参考文献1王英，辛继伟等.地铁乘务管理体系标准化探讨J.都市快轨交通,2013,26(3),62.2 石俊刚.史宏杰.徐瑞华.城市轨道交通乘务任务划分模型及算法研究J.铁道学报,2014,36(5):1.3 石俊刚.周峰.徐瑞华.城轨交通乘务任务配对的集合分割模型及算法J.同济大学学报(自然科学版),2015,43(2)=232.4BEASLEYJE.Analgo

21、rithmforsetcoveringproblems。.EuropeanJournalofOperationalResearch.1987,31(1)：85.L5KARLAL,HOFFMAN,MANFREDPadberg.Solvingairlinecrewschedulingproblemsbybranch-and-cutJ.ManagementScience.1993,39(6)：657.6MARSTENRE.SHEPARDSONF.Exactsolutionofcrewschedulingproblemsusingthesetpartitioningmodel：recentsuccessfulapplicationsEJ.Networks.1981.11(2)：165.7WEDELINDag.Analgorithmforlargescale0-1integerprogrammingwithapplicationtoairlinecrewschedulingJAnnalsofOperationsResearch,1995»57(1)：283.8LANGuanghui,DEPUYGailW.WHITEHOUSEGaryE.Aneffectiveandsimpleheuristicforthese