0 前言

随着我国经济建设的高速发展，城市土地资源日趋紧张，这种形势迫使越来越多的建筑物往深的方向发展，地下停车场、商业综合体等建、构筑如雨后春笋般出现，地铁、地下交通隧道也在城市中大量出现，我国许多城市进入了地下空间开发利用的“黄金”时期（钱七虎，1998；刘景矿等，2009）。地下空间开发利用的深度越来越大，而伴之而来的是在地下结构施工过程中受地下水影响也越来越严重，如国家大剧院工程的深基坑，最大埋深为32.5m, 受到二层承压水影响（张志林等，2005）；北京地铁7号线双井站，结构最大埋深达33.73m，受到二层承压水影响。与此同时，权威的数据统计显示，地下结构施工过程中出现的质量事故和安全事故80%以上的事故原因都是由于地下水影响造成的，比如北京东三环附近某基坑，开挖至槽底后，已做完CFG桩复合地基处理，遭遇承压水突涌，基坑内积水深达4m，只能采用排水量100m3/h水泵抽水来维持现状，造成经济损失不可谓不大，教训不可谓不惨痛，因此，如何控制好地下水是城市地下空间开发利用中的重中之重。虽然人们日益认识到地下水控制在城市地下空间开发中的重要作用，但在现实工程中，由于对地质条件认识不清，对地下水控制理论、方法把握不好，在地下结构施工中盲目采用不适当的方法，造成的工程事故或巨大财产损失的情况还是屡见不鲜。基于此，本文探讨了城市地下空间中地下水控制的难点，通过多个成功的地下水控制案例展现了地下水控制的方案方法，为城市地下空间的开发及利用提供了有益的借鉴。

1 地下水控制存在的主要问题

（1）认识不深。认识不到城市地下空间开发利用中由于地下水控制不当所带来的各种问题其严重性远大于城市以外地区，因此在地下水控制方面要考虑的因素更多，所涉用的范围更广。

（2）措施不当。盲目降水，对城市供水造成影响。在富水较好地区，一个地铁车站施工时的日排水量相当于一个大型水源地日供水量，若工程降水区域处于水源地补给区时，将造成水源井开采能力下降，对城市供水造成影响。

（3）后果严重。引起地面沉降，对工业民用建筑及市政设施造成影响。在工业民用建筑及市政设施密集的城市，若地下水控制措施不当将产生较大沉降或不均匀沉降，造成建筑物倾斜、桥梁沉降、地下管线破裂等破坏，对城市安全影响极大。

（4）影响较大。设计、施工不当，对城市环境影响极大。地下水控制施工场区一般在繁华市区和交通要道，对交通影响极大；噪声和场地排污将影响周边居民正常生活，特殊情况下需拆迁民房建筑或占用主要干道、河渠等，造成工程成本巨额增加。

（5）难以处置。设计、施工受环境条件所限，对工程质量进度影响很大。城市中各种地下管线和地下建筑物密布，空中设施也较多，并且还受到交通要道、地表水体、既有建(构)筑等各种条件限制，使地下水控制设计、施工困难重重，这使地下结构施工的质量、进度受到很大影响。

（6）污染环境。当地下水控制采用注浆堵水时，将参有化学物质的水泥浆(双液或多液浆)注入地下含水层，浆液在注浆压力下在含水层中扩散，绝大部分在地层中形成结石体，但仍有污染物质残留在含水层中，若控制不好易对地下水环境造成污染。

2 新技术及新方法介绍

2.1 降水-回灌技术

在城市地下空间开发利用中，为确保地下结构施工而采用降水措施时，若遇到对城市供水产生影响或对地面沉降非常敏感地区，可采用降水-回灌技术来解决。

国内外辐射井技术主要用于供水井，其深度一般不超过20m，井径也较大。为了解决地铁暗挖隧道穿越铁路、高速公路、护城河、立交桥、高层建筑物、重要交通路口及民房集居区等路段时，常规降水方法无法施工问题，辐射井技术越来越多的引入到城市地下空间开发利用中（何运晏等，2005；叶峰等，2005）。但采用该技术首先要解决以下问题。

（1）当采用降水-回灌技术是为了解决资源性问题时，应结合场区水文地质条件，采用“浅抽深灌”或“近抽远灌”方法，这样既不影响降水区域，又不影响水源地地下水补给（侯景岩等，1997）。

应用实例：在北京地铁复—八线施工时，降水量巨大，为保护水资源，采用降水-回灌的方法对地下水进行回补，具体采用“浅抽深灌”方式（图1），其回灌量达6500m3/d,回灌率达到55%左右，单井回灌量最高可达900m3/d（图2），回灌水经沉沙过滤等措施的处理，水质均符合北京地区回灌水质标准，达到了保护水资源，回补地下水的目的，符合北京市“最严格水资源管理制度”的规定。

3.没有规定器官买卖双方的刑事责任。在《关于规范活体器官移植的若干规定》中有笼统规定，即医疗机构及其医务人员有买卖活体器官或者从事与买卖活体器官有关活动，涉嫌犯罪的，移交司法机关查处。但是，《刑法修正案(八)》并未规定非法买卖人体器官行为的刑事责任。

孩子们如饥似渴地弹钢琴、学画画，却欣赏不到音乐和绘画的美。“音色，就像没有云朵的晴空一样，无比透明；超凡的瞬间变化和动态响应，纯净无瑕。”这样的钢琴魅力是老师的说教。孩子的体验是“差不多练到‘皮开肉裂’才算修成正果”。为考级，为升学加分，从来没有感受到这是在追求自身的高尚，这是在追求一种更有意义、更有价值的人生。没有了美感，只剩下技巧、分数，那么，孩子成了考试的机器，分数的奴隶。

图1 复—八线降水—回灌示意图 Fig.1 Relation between recharge wells and dewatering wells in fu-ba line

图2 复—八线单井回灌量与回灌水头关系图 Fig.2 Relation between recharge rate of single well and water head in fu-ba line

沿海城市地下空间开发利用时，由于地质条件复杂（海水倒灌、岩溶裂隙、风化裂隙发育等），给地下水控制带来很大困难，这种情况下往往不能用传统的地下水控制方法来解决问题，而需要采用综合技术方法来辅助进行做地下水控制设计和施工。由于沿海城市的基岩裂隙水分布不均匀，需要确定其赋存的主要位置，来进行有的放矢的控制，目前，可考虑使用高密度电法，地震波法进行探明基岩裂隙水的分布（田小甫等，2016）。

应用实例：北京地铁5号线雍和宫站紧邻古建筑雍和宫，降水井距离雍和宫约20m，由于降水时产生的沉降较大，对雍和宫古建筑将造成危害性影响。为此，采用了防止沉降的降水-回灌措施，采用同层回灌的方式，回灌井平面布置图见图3。通过在降水井与古建筑之间布置回灌井，提高了降水水位线，有效的降低了降落漏斗的的影响范围（图4）。通过施工期间的沉降监测表明，由于采取了降水-回灌措施，雍和宫院内的所有古建筑物都没有发生沉降变化。

目前国内城市地下空间开发利用中工程开挖深度基本都在15～20m之间，超过30m的很少见，因此对更深地下结构施工的地下水控制技术研究相对较少。目前北京的地下空间开发已接近60m埋深（西二环地下快速路），地下水影响问题更加突出，因此对地下水控制技术研究更加重要。我们根据多年从事地下水控制工作方面的经验，提出一些深层地下水控制方面的研究意向，共同探讨。

1933年6月国民政府制定了《各省（市）国民军事训练委员会暂行规程》，成立了国民军事训练委员会，其职责之一就是“考核全省（市）高中以上学校军事教育之成绩，并指挥监督其进行”［5］286。其后在11月颁布的《高级职业学校实施军训时数》中再次强调，“军事训练，在高中以上学校为必修科”［5］296。1934年国民政府将训练童子军作为中学生的必修课。1934年6月，国民政府教育部制定的《初级中学应以童子军训练为必修科》指出，“自二十三年度起，公私立初级中学，应以童子军为必修科，修习时间定为三年”；而儿童因为年龄较小，在小学“办理童子军，仍应列为课外作业，无庸在课内一律实施”［5］301。

图3 雍和站降水井与回灌井布置关系图 Fig.3 Relation between recharge wells and dewatering wells in Lama Temple station

图4 雍和宫站降水—回灌示意图 Fig.4 Schematic diagram of recharge wells and dewatering wells in Lama Temple station

2.2 辐射井降水技术

不过，根策尔博士也在电子邮件中表示，要想做出比现有成就更高的发现，恐怕是颇为困难了。目前，对我们这个“从银河系乡下来的小男孩”来说，能把400万个太阳质量的物质压缩到体积半径不高于45天文单位的空间中去，已经是一个相当了不起且值得我们深入研究许久的壮举了。

（1）辐射井成井问题：①竖井深度较大，施工场地狭窄，竖井施工很困难；②水平井长度要达到50～80m，在砂卵石地层中施工难度很大；③在流砂地层中易蹋孔，尤其是水平井施工，会产生较大地面沉降；④没有成熟的施工水平井设备（在竖井里施工）。

（2）辐射井计算理论问题：采用供水井的辐射井水量计算方法，与降水工程的计算方法相差很大，在实际工程中也相差很大，必须对计算方法进行修正。

关于辐射井的施工，通过在北京地铁项目中的应用及实践，漂浮法、沉井法和倒挂井壁法是可用于城市内部辐射井竖井施工的适宜方法，可根据地质条件、周边环境来选择，而水平井施工可采用三级套管潜孔锤成孔、双壁水力反循环成孔以及高压水冲顶进成孔的方式，适用条件见表1，表2。

对于辐射井降水计算方法，通过各种水文地质条件下的试验，总结出3种比较有效的水量计算方法，以此作为辐射井设计依据。这3种方法分别是：①等效替代法，传统方法计算其控制范围的涌水量，分配管井井点数量及排水量，将受制约不能布管井的部位用辐射井替代，再用自然管道流方法计算水平井数去匹配所替代部位的流量。②过水断面法，将辐射井要控制的断面长作为计算长度，用断面法计算其断面出水量，再用自然管道流方法计算所需水平井数。当地层为多层含水层时，必须分层计算，分层匹配水平井点数。③经验公式法，在原辐射井水量计算公式中加入折减系数ζ和干扰系数α，根据在各种水文地质条件下的试验数据确定了ζ范围值，根据不同出水量和水平井数量关系确定了α 取值范围，水平井单孔出水量计算公式见式（1）、式（2）。

当hr＞h时:

莲花山公园管理处访谈数据表明：由于缺乏专业的无障碍环境建设团队，无障碍建设规范仅停留在建设过程中以满足城市绿地建设标准，而未充分考虑残障人士的实际需求，即“不是不做，而是不懂做”.此外，在公园规划建设过程中，缺少残障人士的参与在很大程度上加剧了公园无障碍环境建设的不合理性.可喜的是，莲花山公园无障碍环境建设工作还在不断推进.

式中：R为影响半径（m），一般取 5～10m；L为水平井长度（m）；hr为水平井距以下含水层厚度；m为含水层厚度(m)；h为动水位以下含水层厚度(m)。

表1 辐射井竖井施工方法比较表 Tab.1 Comparison of construction methods for shaft in radial well

施工方法外径/mm内径/mm预制节长/mm泥浆套/mm管身混凝土适宜深度/m场地要求/ m2地层适应性沉井法3400 3000 2000 50 C25 35以内大于100各种地层锚喷法3500 3000步长600无C20 30以内大于130地下水较小漂浮法3300 3000 1000无C20 60以内大于300各种地层

表2 三种水平井施工工艺比较表 Tab.2 Comparison of construction technology of three horizontal wells

施工方法循环方式钻头形式钻进参数钻进效率对地层干扰成本优缺点适宜地层高压水冲法正循环通过顶杆留在孔内P=30～50KN N=20～60r/min Q=30～50m3/h泵压0.5Mpa M=3700kN·m 5m/h直接冲刷地层低速度快，遇砂层易形成地下空洞，易偏斜粘土、粉土双壁反循环反循环环状，随钻具拔出P=30～400KN N=10～40r/min Q=30～50m3/h泵压0.5Mpa M=7000kN·m 10m/h对地层没有冲刷低速度快，对地层干扰小，钻孔不易偏斜砂、粉土、卵石(小于50mm)潜孔锤跟管正循环偏心伸缩跟管钻头P=50～60KN N=20～40r/min Q=12m3/min风压0.7Mpa M=8000kN·m 2m/h跟管钻进，对地层没有冲刷高施工工艺复杂，噪音大，成本高粒径大于50mm卵石

应用实例：大连地铁西安路站沿海地带，第四系孔隙水含水层底板起伏较大，并且受海水补给时，对地下结构施工影响极大，往往需对进入结构范围的松散含水层进行注浆处理，需要查明注浆点的位置，但要在一个大场区找出所有的注浆位置比较困难，通过地震波物探方法对区域进行全覆盖探测，可以比较准确地确定注浆位置（图8）。

图5 东四站降水平面布置图 Fig.5 The Plan of Dewatering of Dongshi Subway Station

2.3 大直径潜孔锤套管成井技术

当城市地下空间开发地区位于地层条件为漂石、卵石或风化岩石富水区时，地下水控制遇到注浆堵水难度大、效果差，降水成井条件差、排水量较大等困难，据统计，这种地质条件下地下水控制成本高于其它地质条件下几倍，并且效果较差，大直径潜孔锤套管成井工艺成井速度快，主要应用于基岩地区的饮水井的成井，将其应用于降水井的施工需要解决井参数的匹配问题。经过在大连、北京地铁的多次试验，针对潜孔锤常见设备，与之匹配了相应的降水井的结构参数（图6），使之可应用于降水井的施工。

首先教师必须具备丰富的文学知识、专业教学知识，虽不至于“上知天文，下至地理”，也必须广泛涉猎中外小说、诗集、散文等，并且能够随意分享读书心得，可以提高自身的专业素质，领域更多的文化作品内涵。因为教师是学生的“宝藏”，只有这个宝藏足够丰富，才能给学生带来更好的影响，起到榜样作用。特别是在“儿童视野”的教学方面，只有自己“有货”，才可能给学生带来足够多的选择余地，也才能够站在学生的角度上，想其所想。特别地，教师要注意丰富自己在儿童文学方面的阅读，这样才能有足够的能力和基础去揣摩儿童心理，体会童趣的快乐和美好，能够与儿童有更多的共同语言，在交流中实施潜移默化的教育。

应用实例：大连地铁1号线星医区间属于板岩发育地区，地下水主要为基岩裂隙水，降水井施工困难，成井效率低，将以上井结构参数的降水井施工采用大直径潜孔锤套管成井，成井速度快。降水井深度为25m，基本上可保证一台钻机一天可实施一眼降水井，其成井效率可达到其他工艺的3倍以上，并且由于采用气动吹渣的工艺，成井后无需专门洗井，特别适用于基岩地区的降水井成井。

图6 大直径潜孔锤应用于降水施工时的井参数设置 Fig.6 Parameter setting of large diameter DTH hammer used in dewatering construction

2.4 水泥土咬合桩帷幕堵水技术

传统的堵水方法一般采用高压注浆、高压喷射（旋喷、摆喷或定喷）注浆、地下连续墙等方法，但施工成本较高，在一些特殊地质条件下不宜采用。通过在北京地区试验水泥土桩相互咬合，或水泥土桩和支护桩相互咬合形成阻水帷幕的阻水方法，发现其阻水效果好，施工成本低，适宜条件广，可作为现有止水技术的有效补充。

对于林下套种中草药的栽培来讲，虽然在可靠性、可行性方面较高，但是必须对看管和监督工作高度关注，这是两项非常重要的组成部分，即便是出现了很小的不足，都容易对全局发展造成极为严重的挑战。第一，林下套种中草药的栽培初期阶段，必须坚持在日常维护上不断的进行，无论是水源的滋养，还是害虫的处理，都要尽量选用天然手段来进行，减少化学成分的融入，这样才能促使林下套种中草药的栽培无污染水平获得更好的进步。第二，林下套种中草药的栽培监督工作实施，要求定期开展汇报分析，发现损害情况，或者是成长状况未达到预期标准，都要给出正确的答复，要加强生物技术的分析和利用，最大限度的对监督内容保持足够的丰富性。

应用实例：李家屿村循环水务示范工程需要在北京山前特殊地质条件下实现截潜流而形成人造湿地，采用人工挖孔实现咬合水泥土桩形成地下帷幕结构。桩体材料由素水泥浆按试验的配比与素土或地层中原状土拌合而成，桩体强度3～5Mpa，桩体渗透系数K≤1×10-6 cm/s。施工方法采用跳桩法施工，即先施工1#、3#、5#......桩，再施工2#、4#、6#......桩，若和支护桩结合形成帷幕时，应先施工水泥土桩，再施工支护桩，桩端应进入含水层底板以下弱透水层2m左右。成桩精度要求，垂直度误差≤1%，交圈厚度≥300mm，桩位偏差≤50mm，桩体压水试验结果应为透水率＜ 0.1 Lu 。其施工顺序及布置见图7。工程实施后，帷幕截流坝上游水位抬升1.5m，拦蓄地下水效果显著，达到了预期设计效果。

图7 水泥土咬合桩帷幕堵水布置及施工顺序示意图 Fig.7 Water blocking arrangement and construction sequence diagram of cement soil occlusive pile curtain

2.5 利用综合技术解决复杂地质条件下地下水控制问题

（2）当采用降水-回灌技术是为了解决地面沉降问题时，回灌应选择同一含水层，回灌区应布设在降水区和预防沉降区之间。

应用实例：北京地铁5号线东四站建筑物林立，部分地段普通管井难以实施，最后在管井难以布设的地段采用辐射井进行降水（图5），竖井采用沉井法施工，水平井采用双臂反循环法施工，水量计算采用经验公式法进行计算，该辐射井于2003年4月开工， 2003年8月完工，完全达到设计要求，实际竖井深度为28.45m，分别在潜水和承压水卵石地层中施工了8眼长40～45m的水平井，出水量达到50m3/h，解决了东四车站暗挖穿过朝内菜市场的潜水和承压水降水难题，为辐射井降水技术在地铁施工中广泛应用创造了良好的开端，也验证了以上施工方法和计算方法的可行性。

图8 大连地铁1号线西安路地震波探测成果立体图 Fig.8 Stereoscopic map of seismic exploration results of Xi'an road in Dalian Metro Line 1

此外当地下空间开发位于地质条件非常复杂的场区时，可利用场区的勘探资料建立三维地质体模型，了解基岩强风化层的平面分布及纵向的顶底板埋深，确定风化裂隙水的赋存位置。

应用实例：大连地铁星医区间位于板岩地区，其基岩裂隙水主要赋存于强风化板岩中，通过三维地质模型和基岩分层（从地质模型中分层）展示（图9），比较全面地撑握了场区板岩的风化裂隙含水层分布和对地下结构施工的影响情况，可有的放矢地设计地制定地下水控制方案，减少盲目性。

图9 隧道与含水层联合展示模型 Fig.9 The combined display model of the tunnel and the aquifer

3 发展方向探讨

就协商主体而言，它涵盖从中央到基层、从组织到个人多个层面、多种形式。其具体主体包括各党派、政府机构、人民团体、社会组织和普通群众等。凡是利益相关方都能够参与协商过程，而不论其组织性质、个人身份。协商主体的广泛性不仅有效地保障了各阶层群众对国家和社会层面政治生活、经济生活、社会生活、文化生活的知情权、参与权、表达权、监督权，而且有利于增进统一战线的团结和共识。协商民主是大众参与协商的机制，是推动共识形成的过程。协商主体与统一战线同盟者具有重合性。协商越充分，统一战线凝聚社会力量的功能就发挥得越充分。

（1）进一步研究降水-回灌技术

（2）分层降水技术

当城市地下空间开发区域的水文地质条件只能允许采用降水措施时，为了既保证地下工程的顺利实施，又能尽量减少地下水资源浪费，可研究各种各样的回灌技术，比如辐射井回灌技术、复合井回灌技术等。

1.健全完善巡视工作制度体系。认真梳理已经建立的规章制度，学习借鉴上级出台的制度规范，针对企业巡视工作的现实和长远需要，制定完善配套制度，形成与企业巡视工作发展相适应的系统规范、配套完善的制度体系。研究制定巡视工作领导小组、办公室和巡视组工作规范，巡视工作有关事项移交督办办法，巡视发现重大问题线索的处理办法，巡视工作成果运用协调机制等规章制度，使巡视工作的制度体系在巡视实践中得到不断丰富和完善。

当暗挖施工的地下地构位于多个地下含水层之中时，可针对地下结构埋深受影响的地下含水层进行降水，对其它含水层段则采取分段阻水方法。这样即可提高降水的有效性，又可以减少工程降水的抽排地下水。

（3）水-堵水相结合技术

对城市地下空间开发利用的区域遇到沉降敏感、地表水体发育、承压水影响较大等不利条件时，可采用降水-堵水相结合的方法来进行地下水控制。在地下结构埋深范围内，对采用降水对环境影响较大的含水层段（地层），应采用堵水措施，对采用堵水施工困难或效果很差的含水层段，可采用降水措施。

人始终作为一个物质实存，在历史的轨迹中茫然前行，人的本质是主体，而人的自由则是生存的路标。在空间与时间的维度中，人类总是在过去、当下、将来三个维度中循环往复地生存着。人在过去的时间中已然生成，对于当下来说过去的人是一种已然状态；人在将来的时间中未出现，对于当下来说将来的人是一种应然状态；人在当下的时间中已然处之，对于当下来说是一种实然状态。当下是对过去的见证，是对未来的憧憬。人类在过去、当下和未来的三个历史维度中，不断对过去总结，并在当下的努力中实现对未来的超越。在持续地总结与超越中，当下的人才是自由的人，才是作为主体的人的责任所在。

（4）数值模拟技术

建立城市地下空间开发利用场区三维地质体模型、渗流场数值模型、溶质场数值模型和土力学模型，模拟由地下水控制引起的场区地下水位、水质变化，准确反映出地下结构施工期间不同时间、不同部位的地下水位情况以及场区地下水环境、地面沉降变化。

（5）洞内地下水控制技术

对城市地下空间开发利用的区域不具备地面施工降水或堵水条件时，可研究在暗挖隧道内采用堵水或降水措施，传统的全断面注浆堵水方法存在很多问题需改进，而洞内降水受各种条件限制到目前还没有完整成熟的技术方法。

总之，城市地下空间开发利用中地下结构施工离不开地下水控制，由于在城市中进行地下水控制受各方面制约因素影响使很多常用方法难以实施，必须要研究其相适应的技术方法，而随着城市地下空间开发利用的深度不断增大，其地下水控制的难度也越大，这对从事地下工程的专业技术人员来说需要不断地研究新技术新方法，而且还需进行综合的技术研究，相信经过不断地努力研究试验以及工程实践，会有更多的新技术新方法诞生，为城市地下空间开发利用提供地下水控制方面的安全保证。

（5）利用模糊数学法预测工程造价。该方法是以模糊数学理论为基础，通过指数平滑法建立预估模型，通过计算得到模糊贴近度进行综合排序，从中预估出拟建工程的造价成本。

参考文献

何运晏，张志林，夏孟，2005.辐射井降水技术在浅埋暗挖地铁中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，32 (S1)：273-276.

侯景岩，魏连伟，1997.用降水回灌法改善北京地铁“复—八线”工程地质环境和施工条件[J].水文地质工程地质，(3)：38-41.

刘景矿，庞永师，易弘蕾，2009.城市地下空间开发利用研究——以广州市为例[J].建筑科学, 25 (4)：72-75.

钱七虎，1998.迎接我国城市地下空间开发高潮[J].岩土工程学报，20 (1)：112-113.

田小甫，贾雷，王小东，等，2016.板岩地区降水设计初探——以大连地铁星医区间为例[J].城市地质，11 (1)：80-84.

叶峰，刘永亮，2005.辐射井降水技术及工程应用[J].施工技术，34 (5)：51-56.

张志林，何运晏，2005.国家大剧院深基坑地下水控制设计及施工技术[J].水文地质工程地质，32 (3)：113-116.