北京地鐵下穿運(yùn)河區(qū)間地下水流速流向測試.docx

1、Mill闕營IIHI咖II醐刪刪刪i聊刪l聊ll觸山，:"雨魏源音北京地鐵下穿運(yùn)河區(qū)間地下水流速澆向測試*張昊'敖松2劉俊洋3（1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，1（）（漏8,北京；2.北京中煤礦山工程有限公司，100013,北京；3.中鐵六局集團(tuán)有限公司，100036,北京第一作者，高級工程師）,北京市科技計劃項(xiàng)目（Z151100002815023）摘要地下水流速和流向會影響凍結(jié)工程施工效果。以北京地鐵6號線下穿運(yùn)河區(qū)間2杯聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)工程為背景，針對地層滲透性強(qiáng)、地層擾動大、河水補(bǔ)給充足，以及周邊基坑降水平行施工等復(fù)雜條件，采用鉆孔勘察和AquaVISION測試儀測試的

2、方法.開展了地下水流速流向現(xiàn)場測試，得到了聯(lián)絡(luò)通道處地層地下水流特征數(shù)據(jù)：流速為11.0()14.00m/d，流向?yàn)楸逼罇|46給出了該聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)設(shè)計和施工時的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞地鐵區(qū)間；凍結(jié)法施工；地下水流速流向；測試中圖分類號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人工地層凍結(jié)施工技術(shù)以其對復(fù)雜的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件較強(qiáng)的適應(yīng)性在地下工程中備受重視，尤其是針對城市地下工程中的松軟含水層，具有不可替代的優(yōu)勢。一般情況下，地下水的自然流速在5m/d以下，對凍結(jié)效果影響甚微，所以在進(jìn)行凍結(jié)時通常不予考慮。但在實(shí)

6、際工程中，由于河水補(bǔ)給和人為抽水等原因。使得地下水水力梯度增大，地下水流速加快。動水將加速冷量的耗散并會沖刷凍結(jié)壁，導(dǎo)致凍結(jié)壁K時間達(dá)不到設(shè)計厚度或凍結(jié)壁長時間無法交圈.影響工程安全。1工程概況北京地鐵6號線下穿北運(yùn)河區(qū)間線路西起玉帶河?xùn)|街北濱河北路西側(cè)的玉帶河大街站，線路出站后白西向東下穿濱河中路、北運(yùn)河、北運(yùn)河熱力隧道以及京哈鐵路到達(dá)楊坨村中的會展中心站，在通過會展中心站（會展中心站主體基坑后期再建）后，繼續(xù)下穿楊坨村民房區(qū)、東六環(huán)路，到達(dá)東六環(huán)路東側(cè)運(yùn)河?xùn)|大街北側(cè)的郝家府站。線路全長2209.12m,埋深8.7419.40m。區(qū)間共設(shè)2座聯(lián)絡(luò)通道,其中2,聯(lián)絡(luò)通道兼做集水泵房。該處隧道中

7、心線間距為15m,擬采用“隧道內(nèi)水平凍結(jié)法加固土體,礦山法暗挖構(gòu)筑”的施工方法。2#聯(lián)絡(luò)通道所處場地主要坐落在溫榆河沖積扇下部，地形基本平坦。聯(lián)絡(luò)通道所處位置距京哈鐵路約280m.距正在施工的會展中心站約540m,距北運(yùn)河約335m。值得一提的是，車站基坑降水將與2,聯(lián)絡(luò)通道同時施工。聯(lián)絡(luò)通道與周邊環(huán)境位置關(guān)系如圖1所示。2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件1工程地質(zhì)條件2*聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)中心標(biāo)高為-4.98m,地面標(biāo)高為+20.45m,所處地層以砂層為主，滲透系數(shù)較圖12。聯(lián)絡(luò)通道平面位置大。聯(lián)絡(luò)通道所處地層情況如表1所示。2.2水文地質(zhì)條件北運(yùn)河與該區(qū)間線路斜交,河寬約4()。m,河底高程15.43m,

8、河水面平均標(biāo)高為17.06m,河底未襯砌且含一定厚度流塑軟塑狀態(tài)淤泥質(zhì)土。地層主要賦存匕層滯水(一)及潛水(二)兩層地下水。其中，潛水(二)層水位標(biāo)高為12.6014.13m,水位埋深為5.8011.4()m°該含水層為中等透水層,連續(xù)分布，局部因黏十.、粉質(zhì)黏土等透鏡體存在而具有一定承壓性，主要接受降水入滲及北運(yùn)河河水側(cè)向徑流補(bǔ)給，側(cè)向徑流及人工開采方式排泄。北運(yùn)河與地下水之間存在水力聯(lián)系，河水對潛水(二)層具.有一定的補(bǔ)給作用。北運(yùn)河河底下部的細(xì)粉砂3層及聯(lián)絡(luò)通道所處的中粗砂|層、細(xì)中砂層均屬于潛水(二)含水層。表12#聯(lián)絡(luò)通道所處地層情況部位地層巖性顏色濕度密實(shí)度標(biāo)賞由數(shù)壓縮性

9、含有物滲透系數(shù)/(cm/s：頂部中粗砂)灰黃灰色飽和密實(shí)41低壓縮性中粗砂為主，用部含粉細(xì)砂層、粉土夾層，偶見圓礫3X1()-2中下部細(xì)中砂灰黃灰色飽和密實(shí)57低壓縮性局部含粉細(xì)砂層，細(xì)中砂層摩度約1()m2X1()-2底部粘土2灰黃灰色軟型硬塑中中低壓縮性含云母、筑化鐵等3地下水流速流向測試3.1測試方法測試包含鉆孔勘察和AquaVISION地下水流速流向測定儀測試兩部分。鉆孔勘察的目的是查明區(qū)間的地下水類型、水位及埋深。AquaVISION地F水流速流向測定儀測試的目的是測定2。聯(lián)絡(luò)通道位置附近地下水的流速和流向。(1) 鉆孔勘察。采用DPP-1()()型汽車鉆機(jī)套管護(hù)壁鉆設(shè)3個孔,呈三角

10、形分布，鉆孔深度為35m；鉆孔施工完成后，現(xiàn)場制作水文觀測孔，井管采用PVC(聚氯乙烯)管，在指定深度范圍內(nèi)設(shè)置花管，在井管與孔壁之間回填24mm豆石濾料;最后沖洗水文觀測孔，使地下水滲流渠道通暢。根據(jù)水文觀測孔測得的穩(wěn)定水位埋深和穩(wěn)定水位標(biāo)高繪制場地的地下水等水位線圖。(2) AquaVISION地下水流速流向測定儀測試。該測定儀采用專有的視頻管道顯微照相技術(shù)和軟件技術(shù)，實(shí)時測量地下水的流速、流向及粒子大小。它融合了高分辨率磁通量閥門羅盤和高放大率膠質(zhì)顆粒追蹤攝像機(jī)，不僅能拍攝到懸浮在鉆孔攝像機(jī)鏡頭內(nèi)膠質(zhì)顆粒的高放大率圖片，而且可提供精確的磁航向信息。攝像頭拍攝到的圖像通過AquaLITE軟

11、件以數(shù)字化的形式表現(xiàn)出來并進(jìn)行分析,通過點(diǎn)線關(guān)系，該軟件可以確定每個膠質(zhì)粒子的流速及相應(yīng)的流向，軟件的羅盤則會確定捕獲的圖像所示的磁向，從而確定實(shí)際的膠質(zhì)粒子的運(yùn)行軌跡，而粒的流速可由軟件自動運(yùn)算得出。3.2鉆孔勘察結(jié)果區(qū)間3個水文觀測孔測得的地下水水位及埋深情況如表2所示,地下水類型為潛水。根據(jù)3個水文觀測孔的穩(wěn)定水位埋深和穩(wěn)定水位標(biāo)高，繪制出地下水等水位線圖，如圖2所示。由圖2如可得區(qū)間地下水流向?yàn)楸逼珫|46、表2地下水水位埋深及標(biāo)高孔號水位埋深/m水位標(biāo)高/'m1#«.4412.232甘9.3411.9()3甘7.7812.97北運(yùn)河3.()()17.06圖2地卜水等水

12、位線圖3AquaVISION地下水流速流向測定結(jié)果采用ColloidalBorescope型AquaVISION地下水流速流向測定儀在2,聯(lián)絡(luò)通道場地內(nèi)的14、2#.34.44水文觀測孔內(nèi)測定地下水流速及流向。其中，1#和2#水文觀測孔分別在21m和27m處布設(shè)測試點(diǎn),3甘和4#水文觀測孔在15m處布設(shè)測試點(diǎn)。2#水文觀測孔在21m處的地下水流速流向測試結(jié)果如圖3所示。圖中方位角是以正北為（廣,順時針方向的夾角。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時間圖32甘水文觀測孔在21m處的測試結(jié)果AquaVISION地下水流速流向測定儀測試結(jié)果匯總?cè)绫?所示。部分水文觀測孔受孔內(nèi)局部地層條件、花管開孔結(jié)構(gòu)、濾網(wǎng)及已建地鐵隧道等因素影響,測試所得的地下水流向圖較為離散，參考價值不高，但地下水流速圖較為穩(wěn)定連續(xù),客觀地反映了孔內(nèi)不同深度處的地下水流速情況。表3地下水流速流向測試結(jié)果匯總孔號測點(diǎn)深度/流速/流向/流速的參流向的參m(m/d)(')考意義考意義1顯217.06202.03無276.96181.33有無214.1882.32無無2U277.9357.67有有3#1518.20156.6

14、3有有4W1515.50134.32有有4測試結(jié)果分析根據(jù)鉆孔勘察所測得的地下水等水位線圖，并參考AquaVISION測試儀測得的地下水流向，聯(lián)絡(luò)通道所處地層地卜.水流向按北偏東46°考慮。AquaVISION測試儀測得區(qū)間水文觀測孔測試點(diǎn)處地下水流速在6.9618.20m/d范圍內(nèi)，而地下水流速沿水力梯度方向（北偏東46°）逐漸減小，考慮到場地范圍內(nèi)地下水主要為潛水，地層主要為砂層，因此，場地內(nèi)同一點(diǎn)不同深度位置水力梯度基本相同。根據(jù)測試點(diǎn)與2符聯(lián)絡(luò)通道的位置關(guān)系，2*聯(lián)絡(luò)通道位置地層的地下水流速在11.0014.00m/d范圍內(nèi)。（D由地下水等水位線圖可以看出，地卜&#

15、39;水流方向大致為由北運(yùn)河途徑2*聯(lián)絡(luò)通道向正在進(jìn)行基坑降水施工的會展中心車站方向。根據(jù)DG/TJ08-9022006旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程相關(guān)規(guī)定,凍結(jié)壁形成期間，凍結(jié)區(qū)域20（）m范圍內(nèi)的透水砂層中不宜采取降水措施刃。但根據(jù)地下水流向測試結(jié)果，同時考慮地層滲透性較強(qiáng)，距酣聯(lián)絡(luò)通道540m處的基坑降水施工對聯(lián)絡(luò)通道處地層的地下水活動產(chǎn)生了一定的影響。（2）由AquaVISION測試儀測得的地下水流速口知，聯(lián)絡(luò)通道位置地層的地F水流速達(dá)11.00m/d以上。據(jù)DG/TJ08-9022006（旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程相關(guān)規(guī)定，當(dāng)聯(lián)絡(luò)通道周邊地層地下水活動頻繁、有集中水流、地下水水位有明顯波動（22m

16、/d）或地下水流速大于5m/d時，應(yīng)進(jìn)行深入分析并采取針對性措施6】。可見,該聯(lián)絡(luò)通道處地層地下水流速過大，在凍結(jié)設(shè)計和施工時應(yīng)引起高度重視。（3）結(jié)合地質(zhì)勘查資料,2”聯(lián)絡(luò)通道與北運(yùn)河距離為335m,與京哈鐵路距離為280m,聯(lián)絡(luò)通道所處地層屬于受北運(yùn)河水流補(bǔ)給的潛水（二）層，因此,在凍結(jié)施工時，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注由水分遷移作用引起的凍脹對周圍環(huán)境（尤其是京哈鐵路）的影響。5建議在滲透性較強(qiáng)的地層中進(jìn)行凍結(jié)施工,應(yīng)充分了解工程與周邊環(huán)境的聯(lián)系，并采取相應(yīng)的措施排查影響凍結(jié)施工安全質(zhì)最的各種因素。通過對該區(qū)間地下水流速流向的測試，建議在進(jìn)行凍結(jié)設(shè)計和施工時注意以下幾點(diǎn)。（1）盡量降低基坑降水施工對凍結(jié)

17、的影響，如有條件，將基坑降水施工與凍結(jié)施工錯開，聯(lián)絡(luò)通道施工宜在降水施工結(jié)束之后進(jìn)行，旦凍結(jié)壁形成期間不應(yīng)進(jìn)行降水施工。（2）應(yīng)采取針對性的措施應(yīng)對地層地下水流速過大的問題，可采取注漿等措施降低地層滲透性，同時采取多排凍結(jié)孔凍結(jié)的方式強(qiáng)化凍結(jié)，以保證凍結(jié)效果。皿潮即業(yè)刪刪螂酈IWlia郵illiHill硼II鯽HIM翩咽HHHffillH州御榆制Illi表4夜早班最優(yōu)銜接方案夜班早班夜早連乘任務(wù)退勤時間任務(wù)出勤時間總駕駿里程/km總工時/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) 夜早連乘任務(wù)休息時間盡量均衡。在滿足地點(diǎn)約束和工作量約束的情況下，基本保證了夜班早退勤、早班早出勤的規(guī)則，如MT與TM系列任務(wù),XN與NX系列任務(wù)。4結(jié)語本文以乘務(wù)計劃編制過程中的夜早班任務(wù)搭配為研究對象，充分分析夜早班任務(wù)搭配需求，建立了夜早班任務(wù)搭配的NMC模型。NMC模型的核心在于設(shè)計夜早連乘任務(wù)費(fèi)用函數(shù)。本文根據(jù)夜早任務(wù)搭配需求(出退勤地點(diǎn)一致，夜早連乘工作魚約束，乘務(wù)員休息時間均衡)，設(shè)計了滿足多需求的夜早連乘任務(wù)綜合費(fèi)用函數(shù)。

20、通過分析NMC模型的特性，將其歸納為最優(yōu)分配模型，并結(jié)合傳統(tǒng)匈牙利算法9T0進(jìn)行求解。實(shí)例驗(yàn)證表明，NMC模型求解的最優(yōu)夜早連乘方案能夠滿足所有需求，可提高乘務(wù)夜早班搭配工作的效率，為乘務(wù)計劃編制的下一步工作(乘務(wù)任務(wù)輪轉(zhuǎn))打下基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1王英，辛繼偉等.地鐵乘務(wù)管理體系標(biāo)準(zhǔn)化探討J.都市快軌交通,2013,26(3),62.2 石俊剛.史宏杰.徐瑞華.城市軌道交通乘務(wù)任務(wù)劃分模型及算法研究J.鐵道學(xué)報,2014,36(5):1.3 石俊剛.周峰.徐瑞華.城軌交通乘務(wù)任務(wù)配對的集合分割模型及算法J.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)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