城市地下岩土工程是岩土工程的一部分，是城市可持续发展，特别是我国大城市可持续发展所面临的诸多问题之一，更是摆在岩石力学工作者面前的新课题和新任务。 1 城市地下岩土工程是新世纪城市建设的重要环节 随着国民经济的高速发展，我国城市化水平正在快速提高，从1990年的18.96%提高到1997年末的28.9%。城市化水平的提高标志着城市工程建设的飞速发展。但是，我国城市建设基本上沿用“摊大饼”的粗放发展模式，给国民经济带来不应有的损失。主要是： (1)城市范围无限制地外延扩展，耕地损失严重。据卫星遥感资料判断和测算，1986～1996年间，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大50.2%，有的城市占地成倍增长。另据预测，至2010年，我国城市总数将从1996年的640座增加到1 000座，其结果是占用了大量耕地。到下世纪中叶，我国城市化水平将提高到65%左右，这意味着城市人口将比1990年增加7亿多人，按每个城市人口用地100 m2计，将占用耕地1亿多亩。土地问题是我国可持续发展的关键，城市人口急剧增长与地域规模的限制已成为城市发展的突出矛盾，城市 发展非走节约土地的集约化发展模式不可。 (2)城市人口密度大，形成了所谓的“城市综合症”。首先表现在城市交通阻塞，行车速度缓慢。例如北京市干道的平均车速比10年前降低50%以上，且正以年递减2 km/h的速度持续下降。上海、北京每公里道路的汽车拥有量相应为506辆与345辆，为发达国家大城市相应拥有量的1倍及至数倍。其次是，由于城市基础设施落后于城市面积的扩展和城市人口的增长，造成城市环境的恶化。当前我国城市环境形势日趋严重，大气污染日趋加剧，全国500多座城市大气质量达到一级标准的不到1%，酸雨面积超过国土面积的40%，重庆等城市尤为严重；城市污水80%未经处理排入江河；城市地下水受到污染；垃圾围城现象普遍；噪声污染普遍超标，建筑空间拥挤，城市绿地减少，生态恶化。 (3)城市总体抗灾抗毁能力偏低。在城市总体规划中，除防洪、防空外，目前尚缺少综合防灾的内容，城市基础设施的防灾措施处于空白。为了克服这方面的弊端，解决城市人口、环境、资源三大危机，医治“城市综合症”，实施城市可持续发展，世界发达国家都在把地下空间作为新的国土资源，开发利用城市地下空间，成为越来越受到重视的城市建设指导方针和发展方向。 城市功能空间能转入和宜转入地下的领域是很广阔的，包括商业、交通、部分市政设施、文化娱乐休闲、部分工业生产、仓储、防灾(避难)和救灾空间等。充分利用地下空间是城市立体化开发的最重要组成部分。它可以达到扩大空间容量、提高开发集约度、消除步车混杂、交通顺畅、商业更加繁荣，地面绿地增加，环境优美开敞，购物与休闲，娱乐相互交融的多功能效果，与向城市上空发展的模式相比，是一种更为合理的发展模式。 向地下要土地、要空间已成为城市建设发展的必然趋势，显示了无比的优越性。我国及国外大城市的地下商业城(街)、地下车库、地下影剧院、地下铁道、地下人防系统，是众所周知的城市地下工程。有的国家已开始实施和计划采用地下污水收集和处理设施、地下垃圾处理厂、地下超导磁直接储存电能、地下供热供冷系统、地下多功能公用隧道(共同沟)以及具有抗灾功能的地下空间系统。它们是未来城市建设的发展方向。 2 城市地下岩土工程的特点及难点 众所周知，地下岩土工程是一个具有悠久历史的领域。可以说自有人类以来就有岩土工程，特别是进入工业社会以后岩土工程处处存在，但是城市岩土工程，除了传统的地面房层工程外，地下岩土工程却是随着现代城市的兴起而发展的。经过最近几十年的实践，无论从设计、施工、设备和工艺，还是理论、技术和经验，都已达到相当高的水平，特别是深埋地下岩石工程，更是达到了较成熟的程度。 但是，城市地下岩土工程却具有与一般岩土工程不同的特点，主要是：多数埋深较浅。地面建筑、交通设施密集，地下管线多，开挖造成的影响大，地质条件复杂，多以土体为主，常有膨胀土、沙层、地下水，尤其是沿海沿江城市，淤土、软土的开挖难度更大。因此，城市地下岩土工程存在许多需要解决的特殊问题。主要是： (1)浅埋、超浅埋暗挖施工技术。城市地下工程的埋深，不仅直接影响工程造价，而且关系到工程使用方便与否，因此，城市地下工程一般埋深较浅。在浅埋、特别是超浅埋的条件下，地下工程需要穿越建筑物和线路、街道，地面保护成为施工技术中的首要问题。 (2)复杂、恶劣环境下的开挖技术。诸如流砂层、膨胀土、高压缩性软土淤土、风化破碎岩石、高浓度瓦斯地层、大涌水、硫化氢、岩溶、高应力、地下管线、地面大车流量、大型载重车多、建筑物密集等等，都是地下岩土工程施工中的难题。 (3)大断面隧道开挖、支护技术。主要是地铁车站及商场、仓库、厅、室，其跨度尺寸达10 m以上。 (4)开挖影响控制技术。随着工程埋深的减小，开挖对地面的影响越来越大，在超浅埋条件下，开挖影响的控制与开挖方式、施工工艺、支护方法等众多因素有关，是地下工程施工中最为复杂的问题。 3 城市地下岩土工程的开挖技术及其适应条件 我国城市地下工程建设起步较晚，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。我国城市地下隧道及井孔工程先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等，这些技术有的已达到国际先进水平。 3.1 明挖法 明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。 明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。主要有： (1)放坡开挖技术。适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，必要时采用水泥粘土护坡。 (2)型钢支护技术。一般使用单排工字钢或钢板桩，基坑较深时可采用双排桩，由拉杆或连梁连结共同受力，也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。 (3)连续墙支护技术。一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷，同时具有隔水效果，适用于软土和松散含水地层。 (4)混凝土灌注桩支护技术。一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。 (5)土钉墙支护技术。在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。 (6)锚杆(索)支护技术。在孔内放入钢筋或钢索后注浆，达到强度后与桩墙进行拉锚，并加预应力锚固后共同受力，适用于高边坡及受载大的场所。 (7)混凝土和钢结构支撑支护方法。依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系，与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系，承受侧向土压力，内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。 3.2 暗挖法 适用于城市中不能采用明挖法施工的地方，亦适用于松散层及含水松散层地层。 一般应按照“新奥法”原理设计和施工，采用较强的初期支护，先注浆后开挖的方法。施工原则是：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。一般用30～50 mm钢管超前棚顶导管，然后注入水泥或化学浆，形成“结石体”，以增强围岩自稳能力。每次开挖进尺0.75 m左右，先进行环状开挖，留核心土，预喷5～8 cm混凝土，架拱架和钢筋网，再喷25～30 cm混凝土，形成初期支护，做防水层后再做二次衬砌。 暗挖法有单拱单跨和多拱多跨暗挖施工技术。北京地铁西单车站为多拱多跨。也有三连拱、四连拱、五连拱地铁车站、公路隧道和地下商场。北京天外天地下商场为五连拱结构。还有平直墙暗挖施工技术。国际上传统的暗挖法其顶部都是拱形结构，我国创造出平顶直墙超浅埋暗挖施工技术，如北京长安街过街道。 在岩石中进行暗挖施工时，一般采用钻爆法。为了保护围岩的自承能力，普遍采用光面爆破技术。为了减少对地面的振动影响，还采用微差爆破及合理设计爆破参数等减振技术。 3.3 盖挖法 指的是边坡支护为连续墙、混凝土灌注桩，其上为盖板所构成的框架结构，并在其保护下开挖及结构施工的方法。它具有快速、经济、安全的优点，是较明挖法对环境影响少，较暗挖法成本低的一种方法。适于市区高层建筑密集区。 盖挖法可分为由浅而深地逐层开挖、逐层做结构的盖挖逆作法以及依次开挖至底后再做结构的正作法两种。前者适用于地质条件复杂、开挖断面大的情况，后者反之。 3.4 盾构法 指的是全断面推动园筒状钢盾构进行开挖的方法。施工方法有人工、半机械及全机械化多种。盾构由液压千斤顶推进。用盾构法能完成直径几十厘米至十多米尺寸的隧道，以及双联、三联和四联盾构的大型工程。它适于稳定和不稳定松散含水地层。 从施工技术上看，盾构法有泥水盾构法、土压平衡法(可控制地面沉降)、开敞式机械化盾构、气压盾构、插刀盾构及混合盾构等多种。在岩石地层中，也可采用隧道掘进机(岩石盾构)。 此外，国内外还开发了称为“地老鼠”的非开挖技术，包括导向钻进、定向钻进、冲击矛、夯管、水平顶管及螺旋钻等。我国首都机场跑道下采用这种方法完成一次顶进�273 mm、壁厚8 mm、长110 m作为安装通讯电缆用的钢管。我国最长铺管长度可达500 m，最大铺管直径800 mm，铺设设备达到国际先进水平。 3.5 冻结法 地层冻结法是采用人工制冷固结不稳定松散砂土地层或软岩地层，并隔断地下水的施工方法。在拟开凿的地下工程周围钻凿一定数量的冻结孔，通过冻结管中的供液管，循环由制冷设备提供的低温盐水，使地层局部形成不透水且有一定强度能抵抗地压的冻结壁，并在其保护下进行开挖施工，工程完工后，冻结壁融化，地层岩土恢复原状。此法适用于松散含水地层，已在煤矿广泛采用。上海地铁1#线、2#线的联结通道及泵站、上海杨树浦水厂泵站基坑、北京地铁大北窑区间隧道等复杂高难地段，均用此法获得成功，并首次试成水平冻结技术及液氮快速冻结技术。 3.6 沉管(箱)法 沉管(箱)法是采用将事先预制的钢筋混凝土结构，焊封头部钢板、然后放水浮运沉入到设计的位置来建造水下岩土工程的方法。国外及我国煤矿均有大量施工实例。广州珠江隧道采用了这种方法。适于修建过江、过海隧道的水中部分及浅表土层中的竖井施工。 3.7 钻井法 钻井法是一种用途广泛、技术先进的岩土井、孔施工方法，其全部开挖工程在地面操作，工人不需“入地”，劳动强度小，它是通过专门的大直径钻机(我国最大钻井直径9.3 m)驱动钻杆及钻头钻进，泥浆护壁，压气排渣，井壁漂浮下沉，壁后充填固井等工序，一次超前钻进，分级扩孔成井。我国煤矿已成功采用此法完成47个深井井筒。此外还有由下而上施工的反井钻进技术。钻井法在我国矿山、铁路、交通、国防、水电等复杂及水下岩土工程中得到成功应用。 3.8 注浆法 注浆法指的是通过注浆设备以选定的注浆工艺利用钻孔进行岩土加固的一种施工技术。它早就被广泛应用。根据注浆材料不同有单液和双液注浆，水泥注浆、粘土水泥和化学材料注浆；根据注浆机具不同有重力注浆和压力注浆，有渗透注浆和喷射注浆等。 近年来发展起来的高压喷射注浆法，在岩土工程的加固和治水中更是发挥了独特作用，例如高压旋喷桩法、高压定喷墙法以及水平旋喷法。三重管高压旋喷桩法在上海地铁1#线的施工中，对淤泥地层进行帷幕堵水、防渗加固，效果十分理想。高压旋喷桩与灌注桩结合法在高层建筑地基基坑护坡工程中更是得到广泛应用。 4 城市地下岩土工程中的开挖影响及环境保护 城市地下岩土工程中的开挖影响指的是开挖引起的围岩移动与地面沉降，不包括其它扰民影响。地下开挖必然会在其周围岩土体中引起位移与变形。由于开挖深度小，其影响必然要波及到地面上，但由于开挖宽度有限，其影响也是可以控制的。影响的程度与范围，取决于众多因素。对于浅理、超浅埋隧道式开挖工程，主要取决于开挖方式、断面跨度、导坑形式、机具、支护方式与时机、构件刚度、回填、地面载荷(动、静载)、岩土体性质及地下水抽排等。 据实测研究，隧道式开挖引起的地面沉降，其横剖面一般呈盆状，大体上用可概率积分曲线来描述。 对于浅埋和超浅埋隧道式开挖引起的地面沉降，其最大下沉值大致由开挖空间支护前的下沉、地下水抽排引起的下沉以及开挖空间支护后的下沉等构成。这些下沉可通过采取一定的减沉措施减少到最小程度。从北京、上海和广州等城市的地铁施工实例结果看，北京地铁“复—八线”两侧高大建筑物累计下沉量最大仅为2.5 mm，北京地铁西单车站正上方累计地表最大下沉量也未超过30 mm；广州地铁有一段隧道横穿市区主干道天河路，隧道顶距路面7 m，地层为饱含水细砂层，地下密布有供水管、污水管及电缆线，地面昼夜车流量约12万辆，还有载重30～60 t大型集装箱运输车快速通过。开挖后，据对128个测点观测，最大下沉为20.7 mm，低于国际上地面沉降控制标准。 根据国内外浅埋开挖实践，地面减沉的措施有： (1)围岩预加固。为了加固软弱和松散岩、土体，一般采取导坑或全断面预注浆。对于软弱或破碎岩体，采用单液或双液压力预注浆；对于松散土体，采用单液或双液高压旋喷预注浆。 (2)强力支护。包括预支护、提高支护构件刚度及壁后充填等。预支护有管棚和插板两种方法。管棚钻孔深度受导坑尺寸限制，可兼作注浆管，适用条件广泛。插板需用千斤顶顶进，具有防水效果，但不能用于卵石地层。及时支护可以有效减少支护前的下沉。锁脚锚管是用于分步支护构件基础的稳定，为下部开挖与支护安装创造良好条件，减少上部支护构件的沉降。提高支护构件刚度可以减少支护后的下沉。壁后充填是减少支护构造与岩土体之间空隙的有效措施，在一次支护和二次支护后采用小导管注浆法进行充填。 (3)分步开挖，及时支护。实践证明，分步开挖、及时支护可以有效地减少围岩及地面下沉。例如北京长安街过街道，跨度大(开挖跨度11.6 m)、超浅埋(表土厚度仅0.6～1.0 m)、有动载、地下管线多，为了减少地面下沉，采用“中洞法”分步施工，地面下沉减到24 mm，效果良好。 (4)降水—回灌技术，是治理地下水和减少地面下沉的有效方法，已在北京地铁施工中推广应用。一般是“浅抽深灌”或“前抽后灌”。据北京地铁“复—八线”实测，采用此法后其两侧高大建筑物下沉未超过2.5 mm。 值得研究的是，近年来我国试验成功的“高水速凝材料”，具有快速固结含水砂层的性能。如能在地下工程中进行试验，对于阻隔地下水渗入施工空间，将具有良好的应用前景。 5 国外地下岩土工程开挖技术的新进展 (1)全过程机械化。从护坡、土方开挖、结构施工，包括暗挖法施工的拱架安装、喷射混凝土、泥浆配制和处理等工序的机械化，同时采用计算机技术进行监控，从而保证了施工安全、快速施工和优良的工程质量。 (2)盾构法得到较大发展。近30年内英、美、法、日等国大量采用盾构施工技术，日本已生产盾构近万台，用于地铁、铁路、公路，水工及管网施工，已出现双联、三联、四联盾构，能完成三跨地铁车站，开挖宽度达17 m。日本正设想设计直径80 m的盾构，在地下建造人造太阳和住宅区。 (3)微型盾构和非开挖技术已广泛应用。主要用于建造各种直径的雨、污水、自来水管道和电缆管道。微型盾构就是直径2 m以下的盾构。刀盘掘进，遥控和卫星定位控制方向和坡度，然后安装管片。非开挖技术就是采用微型钻机，通过切割轮成孔，退回钻杆后安装管线或电缆。 (4)预砌块法施工技术。拱圈是在土方开挖后采用拼装机安装，管片上留有注浆孔，衬砌拼装完成后，由注浆孔向壁后注浆，堵塞空隙，增强围岩与衬砌的共同作用。法国用此法施工的最大单拱跨度达24.48 m。 (5)预切槽法施工技术。意、法等国制造了一种地层预切槽机，采用链条沿拱圈将地层切割出一条宽15 cm，长4～5 m的槽缝，然后向槽缝内喷射混凝土，并在其保护下开挖土方，做防水层及二次衬砌，形成隧道。 (6)顶管大管棚法。修建地铁车站时，在顶管内灌混凝土，形成大管棚，再在其保护下进行暗挖施工。 (7)微气压暗挖法。就是在具有1个大气压以下的压缩空气环境下，按照“新奥法”原理进行施工。优点是可以排出地下水，保证工作面干燥；由于气压存在，可减少地面沉降；还可降低衬砌成本。 (8)数字化掘进，又称计算机化掘进(Data drilling，Computerised drilling)，应用于硬岩工程的开挖。在数字化掘进时，钻杆的推进是程序化的，从一个洞到另一个洞也是自动的。掘进机手可以同时管理3套钻杆，其作用是监督钻杆的运动，必要时予以调整。孔位、孔深和掘进序列预先已在掘进机的计算机软件中安排，掘进方向由激光束控制，实现了孔的严格定位，从而可以实现掘进工艺的最优化以及曲线隧道的掘进。数字化掘进的优点是：控制隧道掘进的超挖；实现掘进方案的优化；消除了工作面上的人工测量。 作者简介 刘天泉 教授，院士，1927年生，1958年毕业于波兰克拉科夫矿冶学院采矿系，获硕士学位，1959年起至今，在煤炭科学研究总院从事地下开挖影响理论与控制技术研究工作。地址：北京市和平里煤炭科学研究总院，邮码：100013。 作者单位：刘天泉（中国工程院院士，煤炭科学研究总院） 钱七虎（中国工程院院士，总参军事科学技术委员会） 参 考 文 献 1 城市地下空间开发利用设计与施工技术.中国建筑科学研究院，1998(8) 2 钱七虎.可持续城市化与地下空间开发利用.世界科技研究与发展，1998(10) 3 邵根大.北京地下铁路建设中最新的技术进步.北京地铁建设，1994(5) 4 侯景岩等.北京地铁工程降水—回灌技术研究.北京地铁建设，1996(4) 5 洪伯潜等.地下工程特殊施工技术.能源与矿业工程学部学术报告汇编，1998 6 傅同雷.从广州地铁施设中探求防止地面下沉的方法.北京地铁建设，1996(3) 这个很有权威性哦,对您有帮助么?
论地下工程引起的地质问题及防治措施论文
摘要：随着城市建设的大力发展，地下工程建设越来越多，由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来，根据城市地下工程的特点，对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。
关键词：地下工程；工程地质问题；预防
城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点，是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害，已经出现并且孕育诸多工程地质问题。
1地下工程开挖引起的工程地质问题
1.1地面沉降
1.1.1地层初始应力状态的改变引起的地表沉降：地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的，开挖引起地层初始应力状态的改变，即二次应力场，它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场，对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放，附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有：
（1）地下工程开挖引起的附加应力；
（2）地下工程施工对地层的扰动和地层损；
（3）地下水渗流引起的地下水位的变化。
1.1.2土体的固结沉降：地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出，体积逐渐减少，这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结，土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此，土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有：
（1）地下水位下降引起的固结沉降；
（2）土体空隙水压力变化，引起土体的固结沉降；
（3）土体扰动后，重新固结后产生沉降；
（4）土体的次固结和流变。
1.2洞室围岩失稳
地下开挖后，洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形，如果变形超过了围岩所能承受的能力，围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏，围岩应力重分布，产生变形位移。
均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前，在开挖过程中的变形，以弹性变形为主，变形速度快，变量小，瞬时完成，一般不易察觉；当应力达到或超过岩土体强度时，塑性变形十分明显，发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时，与上述情况基本一样，但当结构面组合构成围岩不稳定条件时，岩体除了弹性变形外，塑性变形也比较明显，它表现为围岩分离体（岩块）的相互错动，围岩松动时围岩稳定性降低，为进一步松动创造了条件。
1.3斜坡破坏
斜坡破坏主要发生在山区城市，除直接经济损失外，还可能造成人员伤亡，其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的，而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害，但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。
斜坡破坏主要形式为滑坡，其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中，许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的，即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体，使岩体开裂，地面倾斜，并在一定条件的配合下，导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中，滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段，其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性，预防斜坡破坏导致的地质灾害，认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件，掌握其运动发展规律显得非常重要，尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区，斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的`，都是由于工程活动不合理造成的。 1.4地下水污染
在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展，人类活动加剧，对地下水的污染越来越严重，主要表现为：多数城市垃圾随意堆放；工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水，经地表水补给地下水或渗入地下水，再污染地下水，使地下水具有侵蚀性，对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。
2防治措施
2.1开展详尽的工程地质勘察
工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据，通过详细的工程地质勘察，为设计施工提供需要的参数和指标，确定合理的开挖方案、开挖步骤，如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确，势必给支护工程带来事故隐患。
2.2做好开挖方案的优化选择
地下工程的开挖方法很多，以基坑工程为例，有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同，引起的位移不同，中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法，对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此，基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。
2.3实行科学的降水设计
水是影响基坑工程稳定的重要因素之一，从实际统计资料来看，约有70%的基坑事故与地下水有关，因此，地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位，就要合理地选择降水方法，在此基础上进行人工降水的方案设计，以及进行降水方案的水位预测，通过预测进行降水方案的优化，从而达到最佳的降水方案。
2.4做好现场监测，开展信息化施工技术
地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏，也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测，可以了解变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时，可做出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施。
2.5积极采用新技术、新方法
工程实践证明，采用基坑内降水、坑内侧土体加固（化学灌浆、石灰桩加固等）、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等，对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中，如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。
结语
地下空间资源正越来越多被开发利用于各种领域，如地下轨道交通工程、地下街、地下室、地下车库等各类地下工程，已经成为现代城市功能转入地下的重要载体。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害。因此，研究城市地下建设工程引起的地质问题及其防治措施具有相当重要的现实意义。
据新闻报道，5月12日11时40分，安徽省淮北市濉溪县玉鑫矿业有限责任公司矿围墙外东北部约100m处发生地面沉降，经全力救援，并未发生人员伤亡事件。此外，官方并没有更多的消息发布，对于地面沉降的原因，可能还在调查之中吧。
但我们知道，所谓的地面沉降，就是地面塌陷，是因为下方有空洞，上方的土层才可能会下陷。一般来说，大量抽取地下水、采矿以及地壳运动等都会造成地下产生空洞，使得地面出现沉降的现象。
这起新闻中事件中，地面沉降的原因明显是由采矿造成的。根据通报，淮北市濉溪县玉鑫矿业有限责任公司是一家从事铁矿石开采加工的企业，发生沉降的位置又是他们公司矿围墙边上，这次沉降跟采矿必然是有关系的。据悉，濉溪县矿产资源丰富，已探明的煤矿资源储量有60亿吨，铁矿也有1亿吨，但濉溪县地势平坦，并没有什么大的山脉，所以这些矿产都是藏在地下的。而要把这些矿产开采出来，势必要在地下挖出很大的空间，比如通道、比如矿洞等等，如果这些地下空间的支撑做得不牢固，回填又不及时不充分，空洞上方的地面就是很容易塌陷下沉的，这是很简单的逻辑。
地面沉降的危害很大，矿区还算好一点，没有什么大型的建筑物，大家对地面沉降也有比较充分的准备，但在别的地方，地面沉降会造成更大的损失。比如在路上行驶时，前面突然有个洞，这谁能想到，又如何防备呢？我们普通人能做的大概就是节约用水，并对那些非法抽取地下水、私自采矿等行为进行举报了，别的事情也是无能为力。
地下水水位大幅急速下降。以至形成地下水降落漏斗。造成地面沉降、塌陷。河流,湖泊水量减少形成干涸等灾害。减少泉流量。而泉流量减少则破坏了古建筑物与文物的保护,甚至因泉水枯竭使古井和旅游景点失去了应有的旅游价值。
1、地面沉降
地面沉降是一种地面变形现象。长期开采地下水，特别是过度开采，降低了开采含水层的水头压力，从而导致黏土(淤泥)质隔水层及含水层中黏土(淤泥)质透镜体被压缩，造成地面区域沉降。称这种现象为地面沉降。地面沉降的高度称为沉降量。
2、地面塌陷
地面塌陷系指上覆的第四系松散岩类或隐伏岩溶顶板在人为活动或天然因素作用下，特别是水动力条件变化引起的环境效应引起的突然塌陷。地面沉降也是一种地表变形现象，主要发生在隐伏岩溶地下水矿区，又称岩溶塌陷。
3、海水入侵和咸水入侵
据有关调查分析资料，辽宁省、黄渤海、山东胶东半岛、河北省秦皇岛市、广西壮族自治区北海市等部分沿海地区遭受海水入侵。海水入侵总面积已超过1500平方公里，重海地下水氯离子含量超过1000毫克/升。进水面积350多平方公里。
造成此现象的原因，一是大量开采地下水，第二是人类的工程经济活动。
(一)算法选择与数据处理流程
差分干涉的数据处理流程为:首先获取实验区DEM以及SAＲ干涉影像数据，检查数据是否满足算法要求，然后进行影像配准，计算相干系数并生成干涉图，在方位向上进行5视处理;去除平地相位以及地形相位，对差分干涉图进行滤波，根据成像几何关系，获得沿斜距向的形变信息，并投影到垂直方向，即生成所需的沉降图。
从物理角度上将干涉相位分解，可以写为下式:
退化废弃地遥感信息提取研究
式中:φflat为平地效应引起的相位，通过成像几何关系消除平地效应;φtopo为地形引起的相位;φdef为最后剩余的形变信号;φorb为轨道误差引起的相位，可用精密轨道以减少误差;φatm为对流层及电离层延迟引起的相位，天气晴朗的情况下可以忽略;φnoi为噪声引起的相位，可对干涉图进行平滑去噪处理。
根据地形相位φtopo的消除方式，差分干涉分为二轨法、三轨法和四轨法。
二轨法使用两幅SAＲ图像以及外部DEM数据(例如SＲTMDEM)，外部DEM数据用来消除地形相位，消除的过程即差分处理。二轨法的优点是不需要对DEM数据进行相位解缠，因此也不会引入与其相关的误差，缺点是得到的形变图分辨率受到DEM数据空间分辨率的影响。
三轨法使用三幅 SAＲ 图像，一主两副。图像1 和图像2 一般时间间隔较短，以保证两次成像期间地表几乎没有变化，形成的第一幅干涉图可近似地认为只含有地形产生的干涉相位，用来消除地形信息，三轨法可用于无 DEM 的区域。然后对图像 1 和图像 3 进行干涉处理，生成包含地形相位以及形变信号的第二幅干涉图，后者与前者的差分即为图像 1和图像 3 之间的位移。
四轨法使用四幅 SAＲ 图像，两主两副。第一幅干涉图与三轨法相同，由图像1 和图像2 生成，不同的是第二幅干涉图用图像 3 和图像 4 生成，减去第一幅干涉图即为图像 3 和图像 4 之间的形变。四轨法类似于三轨法，不同的是地形干涉图与形变干涉图相互独立，选择空间更大，应用更加灵活，常用于有 Tandem 像对的情况。
考虑到数据成本及结果精度，本研究使用二轨法进行矿区沉陷监测。
二轨法数据处理流程如图 6 －15 所示。
图 6 －15 二轨法数据处理流程图
( 二) 影响因素分析
干涉处理中的去相干因素包括时间失相干、空间失相干、数据处理失相干、对流层及电离层影响。因此，总的相干可以表示为:
退化废弃地遥感信息提取研究
1. 时间失相干
很多情况下，星载 SAＲ 顺轨干涉图像的获取时间不同，间隔短则一天，长则数月甚至数年。在此期间，地面可能会发生变化，而任何变化都有可能改变雷达信号的相位及其统计分布，由此引起的相干性减弱甚至消失称为时间失相干。引起时间失相干的主要因素有: 植物生长或因收获、耕作、大风等引起的植被变化; 液体表面的不断运动，例如海洋、湖泊、池塘等，混同于沼泽或者不稳定区; 地面滑坡、地震等突发事件; 人类活动，例如商业中心停车场地在空间上的发展、建筑工程、森林砍伐等引起的其他变化; 降水、冰雪覆盖以及融化等环境变化。简而言之，地表位移以及环境因子是造成时间失相干的主要因素。
假设地表位移为高斯分布，那么相干性可以用散射体的 ＲMS 位移来近似替代 ( Zebker，1994) :
退化废弃地遥感信息提取研究
式中:σy和σz分别为沿交轨和垂直方向的位移。对于EＲS－1/2C波段卫星，取λ=5.7cm，参考入射角θ=23°，JEＲS－1L波段卫星，λ=23.5cm，参考入射角θ=35°，图6－16和图6－17反映了EＲS卫星及JEＲS－1的水平及垂直ＲMS位移变化与时间失相干的关系。
图6－16 时间失相干与散射体ＲMS位移的关系图(EＲS－1/2)
图6－17 时间失相干与散射体ＲMS位移的关系图(JEＲS－1)
从图 6 －16 和图 6 －17 中可以发现，约 3cm 的 ＲMS 位移足够使得 EＲS －1/2 C 波段的数据完全失相干。JEＲS －1 卫星达到约 10cm 的 ＲMS 位移，才造成完全的时间失相干，其相干性所容许的最大 ＲMS 位移要远远高于 EＲS 卫星，这充分说明 C 波段的雷达波比 L 波段的雷达波对地面变化更加敏感，也可以说同样的 ＲMS 位移 L 波段的雷达波能够保持比 C波段的雷达波更高的相干性。
2. 空间失相干
地面分辨单元内各个散射体回波的矢量和构成了回波振幅和相位。如果两次获取地面图像时几何条件相同，而且散射体的位置没有发生任何变化，那么两次成像振幅和相位相同; 如果几何条件发生变化，例如天线入射角发生了变化，那么回波相位就会发生改变，这种现象即为空间失相干。任何干涉仪都不可避免地会遇到此类问题。
对于 ENVISAT ASAＲ，名义临界基线距为1. 1km。对于 ALOS PALSAＲ，名义临界基线距为12. 6km。假设有效基线长度已知，那么基线导致的空间失相干可由式 ( 6 －14) 计算:
退化废弃地遥感信息提取研究
3. 数据处理失相干
数据处理失相干包括很多方面，例如配准失相干、插值失相干、干涉图滤波以及相位解缠等，一般配准失相干的影响作用最为显著，其他可通过相应的方法来抑制，如果方法不当则会导致配准失败或误差过大。配准过程引入的误差会降低干涉图的相干性，进而引入相位噪声，当配准误差达到 1 个像素，两幅影像将完全不相干。Just 和 Bamler ( 1994)给出了距离向和方位向的配准失相干公式:
退化废弃地遥感信息提取研究
式中:μr为配准误差，介于0和1之间。
(三)研究数据与方法
本研究利用二轨法对影像数据进行处理以获取地面沉降信息。首先，利用两幅SAＲ成像时的几何关系，将DEM反演成只含地形信息的干涉图并将其投影到SAＲ影像坐标系下。然后与由两幅SAＲ影像得到的含有地表形变信息的干涉图做差分，从而求得形变信息。由以上分析可知获取精度满足要求的DEM数据是二轨法的关键。2000年2月，美国进行了航天飞机测图任务(SＲTM)，该任务对北纬60°到南纬54°间的广大区域进行了干涉测量，可以提供分辨率30m、高程精度优于16m的覆盖陆地表面80%的DEM数据(图6－18、图6－19)。
研究所用雷达数据为欧洲太空局的ENVISAT－1卫星ASAＲ(AdvancedSyntheticApertureＲadar)合成孔径雷达传感器获取的徐州地区的二景影像数据。SＲTMDEM数据的发布为两通差分干涉测量的广泛应用提供了数据保证。所以本次所用数据为ASAＲ数据产品中成像模式的0级原始数据，产品代码为ASA_IM_0C，以及SＲTMDEM数据提供的高程数据。
图6－18 徐州市DEM平面示意图
图6－19 徐州市沛县附近实验区DEM三维示意图
数据名称如下:
ASA_IM__0CNPDE20090120_022105_000000642075_00404_36029_9461.N1
ASA_IM__0CNPDE20070327_022114_000000792056_00404_26510_1403.N1
N34E116.hgt
N34E117.hgt
从ASAＲ数据的文件名可以看出这两景数据都是N1格式文件，两景影像获得时间分别是2009年1月20号和2007年3月27号，Track(轨迹)号都是404，第一个轨道号是36029，第二个轨道号是26510。通过GAMMA软件处理，把2009年1月20号和2007年3月27号的0级原始数据处理成单视复图像(SLC)，获得的两景影像的垂直基线为271.95m、时间基线665d，在SLC上截取所需要的研究区范围，进行数据处理以获得区域形变量。
(四)徐州市区地面沉降监测
截取了徐州市区影像，范围为北纬34°11'7.58″～34°24'0.34″，东径117°23'1.19″～117°17'48.62″(图6－20)，以2009年1月20号的影像为主影像(图6－21为强度图)，2007年3月27号的为副影像，对外部DEM进行二轨法分析。
图6－20 徐州市区的地貌图
由图6－22的相干系数图看，整体的相干性比较好，大部分地区的相干系数都大于0.5。由图6－23的沉降图可知，徐州市区存在地面沉降，沉降量达到10mm左右，有的区域的沉降量达到38mm左右。从沉降的分布来看，市区中心的沉降比较小，主要分布在市区中心的外围地区，这也符合了徐州市这个煤矿大城市的地理分布情况，一般徐州市的煤矿远离市区中心，分布在市区中心以外的四周。在图6－24中的①处沉降量较大，达到38mm，结合当地的地理环境分析，附近有大型现代化矿井———庞庄煤矿，该煤矿由庞庄、张小楼三对井口组成，井田面积18.3km2，工业广场面积1.36km2。张小楼新大井成功改扩建以后深度达－1025m，为华东地区第一深井。每年采煤量达到260万t。可能由于每年的采煤以及地下水的不断开采，导致所在地以及周围区域出现了地面沉降的现象，还呈现出向东北沉降的趋势。从图6－24中还可以看到，在庞庄煤矿那一带的沉降比市区中心地带的沉降明显许多，但是整个徐州市的平均沉降量还是比较小的。
图6－21 徐州市区强度图(左右倒置)
图6－22 徐州市区相干系数图(左右倒置)
图6－23 徐州市区沉降图(左右倒置)
图6－24 沉降漏斗(左右倒置)
(五)大屯镇地面沉降监测
大屯镇是徐州市的“十强镇”之一，已探明煤炭储量24亿t，能均衡开采100年，年产原煤1200万t，大屯煤电集团公司坐落于镇区腹地，拥有龙东煤矿、姚桥煤矿、徐庄煤矿和孔庄煤矿，大屯中心区是煤矿城市徐州市的一个典型区域。图6－25是截取的大屯中心区的影像，范围是北纬34°45'56.78″～34°53'58.23″，东经116°51'23.46″～117°0'3.27″，由于龙东煤矿不在SLC上，所以截取的范围只包括其他三座煤矿。在图6－26上看到明显的煤矿区，其相干系数很高，一般大于0.6(图6－27)，采用二轨法获取的大屯中心形变图如图6－28所示。
图6－25 大屯中心区的地貌图
图6－26 大屯中心区强度图(左右倒置)
图6－27 大屯中心区相干系数图(左右倒置)
图6－28 大屯中心区形变图(左右倒置)
将差分得到的形变图左右倒置后，可得到大屯中心区的沉降图(图6－29)，从沉降图中可以看出，从2007年3月27日到2009年1月20日共665天的时间跨度里，大屯中心区大部分地区存在着明显的沉降趋势，沉降分布与矿区分布基本一致，姚桥、徐庄、孔庄煤矿都出现了地面沉降，70%以上区域的沉降量大于10mm。图6－29中三角形标示区域为大屯中心区，沉降量最大达到61mm，平均沉降量为3mm，年平均最大沉降累积量达到33.5mm。
图6－29 大屯中心区沉降图
根据上文对大屯中心区基于水准测量的结果可知，到2010 年预计最大累计沉降量将达到753mm，在这五年期间的年平均最大沉降累积量达到30. 6mm，比较水准测量和D-InSAＲ 二轨法监测的结果，两者仅相差2. 9mm，由此可知，用D-InSAＲ 二轨法监测徐州市大屯中心区的年平均最大沉降累积量与水准测量得到的结果具有一致性( 表6 － 15) 。
表6－15 两种监测方法结果的比较单位:mm
随着大屯中心区经济的发展，人口逐渐增多，煤矿资源的不断开采，地面沉降的趋势必然加剧，而地面沉降所带来的城镇防洪抗洪能力降低、地下基础设施破坏等危害，必将影响该地区的生产和生活，造成巨大的经济损失。因此，大屯中心区应合理利用地下水资源，合理地开采煤矿资源，完善地面沉降动态监测系统，尽早采取措施减缓沉降趋势。
“下沉式庭院景观”又称“花园层“。一般是指运用在前后有高差的地方，通过人工方式处理高差和造景，使原本是地下室的部分拥有面向花园的敞开空间。下沉式庭院景观设计可以理解为采光井的更高级别，设计特点是在正负零的基础上下跃一层，同时，附带了很大面积的室外庭院景观设计。那么下沉式庭院景观设计的特点有哪些呢?一、下沉式庭院景观设计丰富庭院空间层次下沉式庭院景观的魅力是通过庭院景观与别墅底层绿地的坡差产生的。中国传统园林设计讲究曲径通幽的意趣，在下沉式庭院景观设计中也可以多少体会到。跟一览无余的平层庭院设计相比，这种隐于内的庭院含而不露，别有一番韵味。同时，它虽然处于室外，但因为“沉”入房屋下方，又可以跟入户花园一样带给人浓郁的归属感。一头连接的是自然，另一头就是温情的家居生活。这个庭院通过高低层次的打造，给空间带来更加丰富的视觉感和使用的可能性。下沉式庭院的魅力之处在于它拥有丰富的、多功能的空间层次，通过高低层次的打造，给空间带来更加丰富的视觉感和使用的可能性。二、下沉式庭院景观的结构特点下沉式庭院景观的经典设计就是将地下室一面墙打开，与下沉式庭院连接。这一设计，不仅有效地将阳光和新鲜空气引入地下室，而且为地下室创造了一个良好的庭院景观，使庭院的舒适性和功能性都得到了全面提升。首先，空间质量完全改观。在面向景观(庭院)的部分采用大面积开窗、开门、达到内外通透，实现自然采光;其次，景观更好，窗外就是花园，可以轻松步出庭院;第三，功能性更强。这是一个真正既舒适又实用的空间，它不仅使传统地下室的设备间、佣人房等辅助区域功能得到释放，同时更为地下室增加了家庭娱乐、室外活动休闲等功能区。这样一来，地下一层借助外庭院景观设计的采光，就相当于地上一层。有的下沉式庭院景观设计，等于房子往外推出若干尺寸，然后下沉。相当于北面是一层，南面是停跃层，停跃层可以直接走出去是花园层，这种做法实际上是最大限度的利用它面积的功能，而不是简单的把庭院层做成一个储藏式，因为它完全采光，完全通透，完全可以做居住的感觉使用，无论做客厅也好，做卧室也好，功能是最大化的使用。
雨水花园是一种模仿自然界雨水汇集、渗漏而建设的浅凹绿地，主要用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水，并通过植物及各填充层的综合作用使渗漏的雨水得到净化。净化后的雨水不仅可以补给地下水，也可以作为城市景观用水、厕所用水等。
（2015·新课标）铺设树皮覆盖层的主要目的是保持土壤水分。
（2015·新课标）对下渗雨水净化起主要作用的填充层是种植土层和砂层。
（2015·新课标）雨水花园的核心功能是控制雨洪和利用雨水。
雨水花园是面积稍大的种植洼地，景观元素的可选性更多更灵活，可作为大的景观节点，成为一个很好的休憩空间。洼地可以由人为挖出，但并非所有的场地都适合建造雨水花园。 场地面积#土壤类型#场地与周围建筑的关系#场地的坡度#太阳的朝向#已有的植物等都需要纳入考虑范围。 为了有利于雨水下渗，雨水花园的土壤不应太紧实，特别是底部，但土壤含沙量过大，又不利于储水，可以混合一些有机质增加土壤含水能力。 如果土壤表层铺有覆盖物则能够减少土壤水分的蒸发。美国波特兰市Mont Tabor中学将原有的一个利用率不高的沥青停车场改造成了雨水花园，融合了艺术#教育与生态功能等一系列概念，让孩子们每天都可以接触到一些有真正生态功能的景观。
下沉式绿地指低于周边地面的绿地空间，收集雨水原理类似于种植洼地，但下沉的深度更深，景观的人工化设计程度更明显，在使用功能上往往结合了硬质铺地广场的部分功能，具有汇集人流，作为活动空间的作用。美国弗吉尼亚州某小学的下沉式绿地中心部分一半是硬质铺地，四周环绕阶梯式座椅，是孩子们休闲的乐园#表演的舞台#学习的天地，又具有收集雨水的生态功能。
从结构来说，雨水花园一般都要设计滤料层，部分设计单元还有渗管，溢流口等其他附属物，构造比较复杂。下凹绿地相对简单，成本也更低。
从雨水贮存角度来说，下凹绿地由于植物本身的耐淹性能更强，具有更长的水力停留时间。而雨水花园由于包含了部分景观设计，在设计淹没时间时必须考虑植物的耐受性。
深孔注浆技术在地铁隧道施工中的应用论文
近年来，由于我国交通事业取得了较大的进步，进而推动了城市地铁的发展。地铁作为城市现代化发展的新标志、新形象，在一定程度上不仅缓解了交通的拥挤，还为城市的发展奠下了有效的基础。地铁工程建设数量的不断增加，就需要对地铁隧道的施工安全进行主要的控制，因所施工的地质条件以及周围的环境等都较为复杂，对地铁隧道的施工具有重要的影响，为了使地面的沉降量得到减少，就必须要对周围环境进行全面的了解和分析。为了提高地铁隧道施工的安全性以及稳定性，采取深孔注浆技术已经成为了地铁施工的重要方式。
1 注浆加固的原理
就注浆加固而言，则是对周围的岩层以及土体进行水泥浆液的渗透、充填以及压密作业，这样一来就可以形成浆脉现象。对于地层中岩层中存在的不均匀现象，则可以对钻孔的岩层注入适量的水灰浆液，灌浆孔经过向外扩张的作用后，就会致使圆柱状浆体的形成，然后钻孔周围存在的岩层就会被挤压以及充填。另外，在灌浆施工过程中，由于岩层裂缝以及浆液渗透的作用，在地层中浆液的方向就会有所不同，并且纵模相互交错，浆脉的片状、条状以及团块状的厚薄也不一样，然后浆脉通过凝结就会形成硬化现象，就可以较少沉降量的发生，还可以确保其承载能力。
2 注浆质量的控制要点
第一，在进行注浆施工的过程中，注浆的材料以及浆液的配合比必须要符合施工方案的标准。对浆液的搅拌还应该要求均匀地进行，若不经过搅拌浆液就会产生沉淀，就需要禁止使用。
第二，在进行注浆施工前，还必须要检查注浆泵、注浆管线以及灰浆搅拌机是否能具备完好状态。若其中一台注浆泵出现问题，就会对整体的注浆施工产生重要的影响，所以就需要及时的修复，使注浆尽快地恢复，为确保对注浆的质量提供有利的根据。
第三，对于双液注浆作业来说，则浆液混合器的使用必须是单向阀的形式，要求禁止使用其他仪器来取代，这样一来就可以避免管路、注浆泵堵塞问题的出现。在进行注浆的过程中，必须要确保注浆管路的畅通，避免因注浆管路堵塞因素对注浆结束标准的判断产生影响。
第四，在双液注浆过程中，还要对浆液的吸入比例进行经常性的检查，对浆液凝胶的时间进行测试，这样就能够提高注浆加固的效果，并且还可以确保浆液强度。另外，注浆量以及注浆压力还要按照施工前方案的标准进行合理的控制，还要对注浆的压力、注浆的时间等做好记录，以便及时地发现问题，并且能够及时地进行处理。
3 地铁工程深孔注浆的具体施工
3.1 地铁工程的地质以及水文地质的概况
3.1.1 地铁施工工程的地质。对于整个地铁区间来说，由于地质条件十分复杂，有些地铁工程的原河床底部位置属于上软下硬地层，并且存在拱顶在富水砾砂层、中砂层中进行穿越。还有些注浆的掌子面大多属于富水砂层，并且某些地铁部分的全断面一般都是砂层，区间还多次较近距离地在重要建构筑物及较为重要的管线中穿越。
有些地铁工程施工的中砂层以及砾砂层成分主要是以石英石为主，并且含有大量的黏粒。有时还可以看见卵石，通过饱和，就可以达到稍密至中密的效果，这样一来级配就会较好，但是分选性较差。因此，要是在动水的作用下，就会很容易使流塑状得到软化，进而导致坍塌的出现，并且不具有稳定性。
3.1.2 地铁施工水文地质。就有些地铁区间范围地下水而言，若地下水的水位是21～30.5米，就需要以孔隙潜水为主，区间局部的地段具有较小的承压能力，主要因素是通过大气的降水作用给予的，并且水量极其丰富，水质很容易产生污染现象。由于岩层裂隙水的发育较快，主要分布在花岗岩的构造节理裂隙密集带以及强风带中。由于富水性的基岩裂隙的'发育程度以及贯通度会随着地表水源连通性的变化而变化，主要是通过大气降水以及孔隙潜水补给的形式进行，并且局部地段具有一定的承压能力。
3.2 深孔注浆之前技术的准备
3.2.1 要对该工程施工的对象以及特点进行了解和分析。主要内容有：工程的地质特征，这对工程所使用的材料以及工艺具有影响。水文地质特征，对材料、设备以及工艺有着影响。周边环境特点影响着材料、工艺。造价以及工期要求影响着设备以及劳动力的组织。
3.2.2 要对浆液注入地层的方法进行了解。主要内容有：对于中粗砂层来说，就需要通过超细水泥水玻璃双液浆注浆固结来完成渗透扩散。动水粉细砂层溶洞需要通过六种混材料来完成注浆固结的劈裂扩散。另外，对于断层破碎带来说，需要通过普通水泥水玻璃双液浆进行注浆加固裂隙的填充。对于粉细砂层中局部空洞而言，就需要通过普通水泥单液浆来进行挤压填充作业。
3.3 浆液注入地层的方式
3.3.1 渗透扩散产生在中粗砂层，就需要采用超细水泥-水玻璃双液浆注浆固结。
3.3.2 劈裂扩散产生在动水粉细砂层溶洞，就需要采用六种共混材料注浆固结。
3.3.3 裂隙填充产生在断层破碎带，就需要采用普通水泥-水玻璃双液浆注浆加固。
3.3.4 挤压填充产生在粉细砂层中局部空洞，就需要采用普通水泥单液浆挤压填充。
3.4 深孔注浆参数
3.4.1 浆液凝胶时间：双液浆凝胶时间为30sec～3min，单液浆不宜超过8h。
3.4.2 单孔单段注浆量：根据公式计算。
3.4.3 注浆分段长度：前进式分段注浆每环15m。
3.4.4 注浆终压：0.1～0.3MPa。
3.4.5 注浆速度：砂层、粉质黏性土为20～40L/min，砂砾石为40～60L/min，断层破碎带为60～120L/min。因此，注浆参数则是按照地层的实际情况进行检验确认的，并且还需要在施工现场进行不断地完善以及调整工作。另外，在注浆的施工过程中，还根据注浆压力的变化对注浆参数进行调整。所以，本次施工工程要根据砂层和粉质黏土特性进行施工，注浆参数的设定如下：TGRM深孔注浆扩散半径为0.65～0.8m;注浆终压为0.2～0.3MPa;注浆速度为10～100L/min;前进式分段注浆长度为2～3m;TGRM浆液水灰比W∶C=0.8∶1～1∶1。
3.5 深孔注浆工艺
对于TGRM前进式分段深孔注浆工艺而言，则具体注浆过程是：对水平地质需要采取钻机进行成孔作业，然后还要对孔口进行孔口管的安装，再对孔口管内进行钻注施工。另外，要对各个循环进尺严格控制在2～3m之间。等到成孔完成后还要将钻杆退出，然后通过法兰盘、注浆管的安装来进行注浆施工，法兰盘的拆除要等到浆液凝固完成后进行，再次实施钻孔，不断进行循环，直到钻孔的深度符合施工标准的要求才可以停止。
3.6 注浆孔间排距
控制好注浆孔间的排距，可以实现浆液扩散范围的相互重叠，不易产生漏注区现象。在本工程应用过程中，需要根据现场施工的实际情况对钻孔进行设置，则注浆孔的设置是从工作面向开挖的方向进行的，就会呈现辐射状。另外，钻孔的设置还要均匀地进行，成圆圈形式，这样就可以确保注浆量的充分使用。
3.7 深孔注浆效果的检验
在深孔注浆完成之后，进行地铁隧道开挖之前，就必须要对钻芯取样的抗压强度进行检测，土体在注浆加固后强度就需要保持在1.5MPa以上。若没有达到要求值，还需要再次进行注浆加固。另外，等到注浆加固完成后，其掌子面就可以通过检测看到有没有渗漏水问题的出现，这样就可以增加土体的强度。
4 结语
目前，随着城市地铁的快速发展，深孔注浆技术在地铁隧道的应用越来越广泛，对隧道存在的安全问题进行有力的解决。由于深孔注浆施工技术具有较多的优点，通过采取此措施，不仅可以提高地表的沉降量，还能够降低环境的污染。与此同时，还确保了地铁施工的安全性，降低了地铁施工的成本，使地铁更好地为社会服务。
参考文献
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唐建生1，2，夏日元1，2，李兆林1，2，徐远光2，蓝芙宁2
（1.中国地质大学（北京），北京 100083；2.中国地质科学院岩溶地质研究所，桂林 541004）
资助项目：国家科技攻关2002BA901A13；中国地质调查局计划项目200310400043；广西科技攻关0133001-1。
作者简介：唐建生，男（1957—），瑶族，中国地质科学院岩溶地质研究所研究员；中国地质大学水资源与环境工程学院在读博士研究生。主要从事岩溶资源与环境研究。
摘要：从水土资源分布调查与资料分析着手，针对岩溶平原干旱区形成的基本因素、水土资源配置特征、岩溶水资源赋存与开发条件，揭示岩溶平原区发育地表、地下双层水文网和岩溶强烈发育的特点，即地下水文网与地表水文网有很高的流域边界和水流方向一致性，平原区夷平化程度较高，水力梯度平缓，以及受地下水排泄基准面的控制，地下岩溶层的厚度较小，但发育的强度高，岩溶空隙的均一性强于峰丛、峰林岩溶区。在新、老构造活动的影响下，形成了具有网络状的导储水岩溶介质系统。岩溶含水层具有较强的水资源储集和调蓄功能，在旱季，地表水枯竭或断流，地下水位下降5～8m，浅部（20m以内）岩溶含水层储集的水资源量可达300×104m3/km2。抽取地下水，增加1m水位降深，黎塘地下水系统内的岩溶平原区，可以多取水253×104m3，相当于增加2个小（一）型水库。在示范试验研究基础上，提出示范区地表/地下水联合开发、充分开发利用岩溶地下含水层的调蓄功能，采用分散浅井技术规避地质灾害，推广节水技术，提高水利利用率的岩溶区水资源可持续开发利用措施。
广西桂中地区以裸露和浅覆盖的岩溶平原为特征，主要有峰林平原、孤峰平原和峰林谷地等岩溶类型，岩溶系统表层的岩溶化极强，各类岩溶空隙构成地表物质与能量迅速渗漏转移的复杂介质结构系统。造成地表土层浅薄贫瘠，植物少，土壤结构疏松，涵、保水能力差，调节功能弱，以致处在南亚热带湿润季风气候带，降水量充沛（平均降雨量1451mm）的条件下，仍然存在严重的农田用水和人、畜饮水困难，旱灾频繁。据历年资料统计，桂中地区几乎每年都有不同程度的旱灾发生［1］。其中最大干旱年（1963年）受旱面积达29.3×104hm2；5年连续大面积干旱年（1988～1992年），平均每年受旱面积21.9×104hm2，占总耕地面积的48%，旱情对农业生产影响极为严重，为历史罕见，平均每年减收粮食18.34×104t，减收甘蔗55.41×104t，经济损失超过10亿元。可见，频繁的旱灾严重制约着本区的经济发展。岩溶平原区地下水分布广，储存量大，调蓄能力强，供水投资少［2］。作者针对岩溶干旱区的综合治理，提出了以岩溶水资源有效利用与土地资源合理利用为切入点，实施地表、地下水联合调配、开发，调整水资源与土地资源配置和农业生产结构，综合治理岩溶旱区农业生态环境技术途径。采用引水提水、水源调蓄、节水灌溉、土壤改良、高效农业、生态重建等综合治理技术进行典型示范，组织开展了“广西桂中旱片综合治理示范”和“桂中岩溶峰林平原典型水文地质调查与地下水资源示范”等项目。本文将部分示范研究成果进行总结。
1 地理、地质环境概况
1.1 自然地理、水文
黎塘示范区位于广西宾阳县东部（图1），地处东经109°02′～109°18′、北纬23°04′～23°20′之间地带。区内有铁路以黎塘为枢纽，北接柳州，西连南宁，东南通达贵港、湛江。公路交通网纵横交错，柳南高速公路呈南北向穿越本区，南捂高等级公路以东西向经过本区，交通便利。岩溶区分布面积占土地面积的66.86%，地形地貌为岩溶孤峰平原和岩溶丘陵地带。地处北回归线以南，属南亚热带季风气候区，年平均气温21.0℃，7月份气温最高，可达40.0℃，1月份是最冷月，最低气温为0.5℃。黎塘年降水量为1200～2000mm，多年平均降水量为1584mm，年内各月份降水量分布不均，多集中在5～9月份，约占全年降雨量的76%以上。
图1 黎塘示范区交通位置
区内以新埠江为主干河流，全长25km，属珠江流域红水系红水河流域清水江一级支流的次级河流，平均水力坡度3‰，由北东向西南转向北汇入清江。除主干流外，有细江支流为间歇性河流，枯水年份一般在11月至次年3月断流。主干流河流平水期流量约为4～6m3/s，主要补给源为大气降水和地下水。
示范区地势开阔平坦，基岩地层岩性为泥盆系—石炭系的碳酸盐岩，地下岩溶极为发育。地下水位埋深一般小于10m，年可利用资源量25.15×104m3/a·km2，主要用于黎塘镇工业和居民生活。区内水利工程老化，且多已废弃，农田用水多为农民自行抽取新埠河水进行灌溉，且多为漫灌方式，水资源利用效率很低。距河道较远的地带则为“望天田”和旱地，干旱缺水问题严重。
1.2 地质环境
本区岩溶含水层由泥盆系下统郁江组上段至石炭系上统的碳酸盐岩组成，非岩溶区主要分布寒武系至泥盆系下统郁江组下段的碎屑岩，部分地段近地表浅部分布有白垩系碎屑岩，局部分布厚1～10m的第四系。本区地下水主要赋存空间为碳酸盐岩溶洞管道—裂隙介质。
该区主要分布灰岩、白云岩，构造裂隙发育，根据岩性、构造、岩溶发育程度及水文地质现象等资料，含水岩组分为富含水层、中等含水层、弱含水层、相对隔水层。富含水层包括马平组灰岩、大塘阶灰岩夹白云岩、融县组下段灰岩、东岗岭中段灰岩夹白云岩；中等含水层为黄龙组灰岩白云岩、融县组上段白云岩、东岗岭上段、下段灰岩白云岩；弱含水层为莲花山组粉砂岩及榴江组上部不纯灰岩夹白云岩；相对隔水层包括榴江组硅质岩、郁江组页岩及那高岭组泥页岩。地下岩溶非常发育，据钻探揭露资料显示，在地下10～88m都有大小不等的溶洞发育，大者达7～17m，为地下水的储存、富集创造了有利条件。
本区在构造上位于广西山字型弧顶内侧，属镇龙山复背斜的北翼。地层走向大致是北东东—南西西，向北西倾斜，倾角20°～40°。由于中部凌村—志广F5断层呈北东东—南西西向一组逆断层的影响，地层有缺失和重复现象。伴随着该组断层产生的北北西—南南东向平推断层，使得中部及西部地层沿走向方向上都发生了不同程度的位移。
从黎塘镇附近点的统计资料看，高角度（50°以上）的张裂隙及剪切裂隙发育，主要是310°～340°、50°～90°两组裂隙。一般宽0.01～0.15m，长数米，可见深0.1～1m不等，多为岩石碎屑及粘土充填。部分裂隙经地下水长期溶蚀作用后，相互连通成为富水的岩溶通道。
受构造、地层控制，东南面是由中下泥盆统碎屑岩系组成的低山丘陵，标高250～650m，沟谷呈扇形向北西、北东发育，季节性有水外流，补给平原区。东部为中泥盆统至石炭系碳酸盐组成的峰林谷地，标高210～320m，基岩裸露，其间有洼地及漏斗发育，是大气降雨补给地下水的主要地带。西部、北部为孤峰平原，平原标高90～105m，覆盖层较厚。北部的平原间有一上泥盆统榴江组硅质岩组成的局部隔水层，呈北东—南西向延伸，阻隔黎塘平原地下水径流区的水力联系，形成了南部林山—白水塘富水段和北部鸦乌—石龙富水段。
2 岩溶地下水的蓄积条件
2.1 岩溶地下水蓄水建造特征
图2 黎塘地区岩溶含水层电测解译密度分布图
（据广西水文地质工程队黎塘地区电测资料编绘）
黎塘地区处于广西山字形构造前弧，主控构造为新华夏构造体系。随着中-新生带的区域构造演变，形成以NNE或NE向与NWW或NW向的两组构造控制下的碳酸盐岩单斜储水建造。岩溶含水层中溶洞和溶蚀缝隙的发育与两组构造密切相关，溶蚀洞缝的发育方向与构造裂隙展布方向相近。本区岩溶管道或地下河多沿NNE或NE向断裂带或地层接触带发育，形成地下水自北东向南西运移的主径流带，而NWW或NW向溶蚀裂隙则往往成为区域地下水向主径流带汇集的主要途径。地球物理探测结果表明，岩溶发育带具有较低的视电阻率，在黎塘地区相对较低的视电阻率地带，除了沿主要断裂带展布外，同时与本区的两组构造裂隙的岩溶化密切相关，在区域上形成网络状格局（图2），由此构成岩溶地下水的蓄积和运移网络体系。
在垂向上，地下水储存空间的分布，取决于不同深度的岩溶发育程度，受区域侵蚀基准面的影响，据钻探资料分析，孤峰平原区，基岩埋深一般4～9m，局部裸露［3］。地下岩溶随深度可分为强发育带，发育深度小于20m；较强发育带的深度为20～60m；中等发育带的深度为60～90m；岩溶弱发育带在90m之下。可见，本区岩溶水主要赋存于地下60m以内的岩溶含水介质空间。
2.2 岩溶水动态
观测结果表明，岩溶水系统中自补给区到径流区至汇水排泄区，地下水的埋藏深度变浅，地下水位的变化幅度变小（见下表）。岩溶平原区地形起伏平缓，一般3～5m，即使与水位变幅叠加，该区域的枯季地下水埋深一般小于10m，多在2～6m，降雨后水位变化滞后时间短。丰水期地下水出露地表，形成溶潭、凌或岩溶湖、季节性泉水，为推广浅井灌溉技术奠定了物质基础。
黎塘新埠江流域岩溶地下水动态观测结果表
注：为2004年丰水期至2005年枯水期观测结果。
2.3 岩溶含水层的调蓄功能
如前所述，岩溶平原区表生带岩溶发育强烈且相对均匀，岩溶管道多呈网络状；中层岩溶带未充填洞穴和管道十分发育，侧向水流通畅。经过长期发育演化，岩溶平原岩溶系统内部结构有序度已达到最佳状态［4］。在本区主要表现为：岩溶水系统的径流排泄区具有孤峰平原特征，岩溶平原面起伏高差小，一般2～6m，接近水平的二维平面；地表和地下水文网的流域面积和水流方向已趋向一致；平原区地层的夷平化程度，与其含水性能和形成地下暗河的性能好坏相对应，强岩溶含水层在地表已基本被夷平，仅遗留极个别孤峰。岩溶储水建造由岩溶化强的溶洞管道—裂隙介质构成，具有较均一的地下水导储网络，宏观上起着汇聚和储存地下水的作用。
根据钻孔揭露情况，岩溶发育具明显垂直分带性（图3），浅层（表生）岩溶带、中层溶洞带和深层溶洞带，其深度界线大致在地面之下20m以内、20～60m和60～90m，在90m以下岩溶发育微弱。①浅层岩溶带（0～20m段）以溶沟、石牙、漏斗为主，溶隙宽大，多与浅部风化裂隙重叠，溶洞管道发育，总岩溶率高，但充填强烈。②中层溶洞带（20～60m段）平均总岩溶率下降，但空洞率增大至4.5%，以充水的溶洞、溶缝为主。洞穴形态的特点之一是串珠状发育，即由较宽阔的洞穴和相对狭窄的喉结相间组成，喉结的瓶颈效应限制着表生带碎屑物质下移，从而形成充填程度较低的中层溶洞带。由于岩溶发育程度相当高，洞穴管道连通性好，侧向水流通畅。③深层溶洞带（60～90m段）对该深度段岩溶研究程度低，洞穴管道主要沿大型近直立的结构面（岩性或构造）发育，管道的孤立性表现渐趋明显，岩溶发育不均一性加强。
图3 黎塘地区溶洞发育垂直分带
（据广西地质局贵县幅1/20水文地质调查报告修改）
从钻孔抽水试验可知，含水层释放的水量实际上表示岩溶含水空间充填物质——水、气交换，对于浅埋藏、开放型的含水层岩溶介质空间，当所含水分析出并充气时，它就具有再充水的功能。由上述可知，本区岩溶含水层厚度可达90m，较强岩溶带发育深度达50～60m，而自然条件下的年际水位变幅一般小于10m，可见自然条件下，岩溶含水层以充水为主，含水介质空间的水、气交换只占用了约20%岩溶空间，仍具有很大的调节潜力。
根据本区钻孔抽水试验结果分析，浅层岩溶带和中层岩溶带平均给水度分别为0.022、0.015。对浅层岩溶带而言，相当于每米厚度有22mm水柱的调蓄能力；20m厚的浅层岩溶带整体调蓄能力相应为440mm（相当于44万m3/km2），相当于当地年平均降雨量（1584mm）的27.8%，表明具有较强的地下水调蓄的能力，水位下降1m，形成的调蓄空间达2.2×104m3/km2。
2.4 岩溶地下水资源状况与开发潜力
黎塘新埠江地下水系统是一个具有边界完整封闭、相对独立的补给、径流、排泄水流循环系统，岩溶含水介质具有溶蚀管道-裂隙特征，岩溶储水建造接受大气降水和系统内非碳酸盐岩地区地下水的侧向补给。
根据多年平均降水量计算，黎塘新埠江地下水系统的降水资源量为6.50×108m3/a，该区多年平均径流总量3.18×108m3/a，水库蓄水量0.062×108m3/a，地下水系统的天然资源量为（1.65～1.68）×108m3/a，地下水可利用资源量为0.69×108m3/a，探明可采资源量0.44×108m3/a。
目前，该区地下水开采，主要用于生活饮用、工业生产及农田灌溉，地下水开采已形成了一定规模，主要集中在黎塘镇人口、工业密集分布区，开采方式以机井为主，少数挖大口井或直接提取天然岩溶水点的地下水。据调查统计，全区仅以机械抽取（2002年）地下水的开采量达0.082×108m3/a，其中生活饮用水约占47.4%，工业生产用水占32.8%，农田灌溉用水占19.8%；利用民井分散取水方式，用于农村人、畜供水的地下水开采量达0.062×108m3/a，每年地下水开采量共计0.144×108m3/a，占探明地下水可采资源量的32.7%。地表水开采量0.73×108m3/a，其中生活和工业用水占21.5%，农业用水占78.5%。
由上所述，黎塘新埠江流域地下水系统的降水资源总量多年平均达6.50×108m3/a，平均年径流量3.18×108m3/a，其中地下水天然资源量为（1.65～1.68）×108m3/a，探明的地下水可采资源量0.44×108m3/a。目前已开采的地表、地下水量为0.908×108m3/a，占平均年径流量的28.55%；已探明地下水资源中还有2/3未利用，可见该区的地表、地下水资源仍具有较大的开发利用潜力。
3 岩溶平原区水资源有效利用措施
黎塘镇耕地面积5267hm2，其中水田3267hm2，旱地2000hm2。现有水库的总库容803万m3，电灌站总装机容量120万kW，设计总灌溉面积367hm2。由于水库工程老化失修、干渠及配套设施水毁渗漏，没能发挥应有的灌溉效益，致使367hm2保水田变成单造田，有647hm2水田改成旱田。每年缺水量为340万m3。研究区内，地下水与地表水水力联系密切，本区地表水和地下水为一个不可分割的系统，开发利用地下水应上下统筹考虑。因此，地表水与地下水合理安排，才能做到有效地合理地利用水资源，提高防旱抗旱能力，保障水资源的持续利用［5］。
3.1 地表、地下水联合开发，强化地下水防旱抗旱功能
水系统的物质循环，最重要的是水的循环，大气降水、地表水、地下水三者之间在一定尺度空间下产生水量的交换和运移。地表水与地下水通过岩溶裂隙、管道相互转化，并且随季节而变化。枯水期，地下水补给地表水，成为河道的基流；洪水期，地表水通过岩溶管道倒灌，补给地下含水层，使地下水位升高［6］。而岩溶水系统的地下储水介质空间是有限的，降水补给量超过其储集能力时，地下水溢出地表，通过地表径流排出系统。在枯水季节，大气降水急剧减少，区内新埠江地表水均由地下水排泄所补给，上游支流随着地下水位下降河道干枯、断流。这段时间是该区旱情高发季节，地表水资源不足，地下水资源是农业生产的唯一供水水源。在此条件下，开展地表、地下水联合开发，地表水采取泵站提水，地下水则兴建与灌渠或耕地配套的浅井群网，建立水田-旱地复合灌区。在旱象发生时或枯水季节，采用浅井抽取地下水，保障农田和旱作蔬菜、瓜果生产供水。
3.2 充分开发利用岩溶地下含水层的调蓄功能
岩溶平原区地形平坦，地下水埋深较浅，天然露头较少。地下水分布的基本特征是东北部峰林谷地区地下水埋深较大，多在10～15m。天然露头以溶洞、竖井为主，在和吉一带向峰林平原过渡区，地下水天然露头以溶井、溶潭（凌塘）为主。黎塘一带以孤峰平原为主，地形平坦开阔，除见到一些溶潭外，河流两岸可见到岩溶泉、地下河出口，地下水埋藏浅，多在2～8m，地下水的基本运动规律是以峰丛山区为补给区，峰林平原为径流区，孤残峰平原则为溢出带。如前所述，受区域排泄基准面控制，钻孔揭露本岩溶平原区的岩溶含水层厚度可达90m，较强岩溶带发育深度达50～60m，而自然条件下，随季节变化从含水层中排出地下水而形成的调蓄空间只在地面以下的8～10m之内，可见对于整个岩溶含水层来说，含水层的调蓄功能只发挥约20%的作用。
根据岩溶含水介质系统调蓄功能分析结果，如果抽取地下水，使得水位多下降1m，形成的调蓄空间达2.2×104m3/km2，本地下水系统内岩溶平原区面积约115km2，地下水开采增加1m的降深，可以多取水253×104m3，相当于增加2个小（一）型水库。而所需补充的水量仅为本区径流资源量的8‰或地下水可开采资源量的3.7%。
3.3 科学布井，合理开发浅层岩溶水资源，规避地质灾害风险
根据岩溶平原区岩溶发育规律和地下水系统介质结构特征，按照地下含水层的管道-裂隙网络兴建浅井灌溉体系，采用浅井、大口井等开发方式，解决旱片灌溉用水。分散布井，开发浅层地下水，具有规模小、投资省、见效快等特点。同时，可以避免水源区局部形成大降深，地下水位强烈变化，有利于激发地下含水层的调蓄能力和地下水回补，可以避免岩溶塌陷产生所造成的危害。
3.4 推广节水技术，提高水利利用率
岩溶平原区耕地面积广、人口密度大，水资源供需矛盾突出。农业用水量占水资源总量的2/3，现有农田水利工程大部分于20世纪五、六十年代建设，设计标准低，运行时间长，输水渠道年久失修，田间配套斗、支渠不全或破损、渗漏严重，水利有效利用率低，有效灌耕比低于30%［6］，平均灌溉水有效利用率仅在40%左右。因此，必须坚持开源与节流并重的原则，在重视兴建新水源工程的同时，加强节流、节水水利工程建设，推广节水农业技术，提高抗旱能力。主要包括①灌区节水灌溉渠道网络配套工程，健全灌区斗、支渠防渗渠道系统，提高供水利用率，增加有效灌溉面积。②旱地节水灌溉工程，采用喷灌、管灌、滴灌技术，解决甘蔗、蔬菜、果园灌溉。旱地分布区往往是地表水利工程的水尾区，灌溉水源多采取地下水，其供水成本较高。通过旱地种植园区建设，引进高效优质作物品种，采用节水灌溉，提高单井灌溉面积和供水增值率，以获取更大的经济效益。③农艺节水技术推广，采用地膜种植技术，解决春、秋季节降水不足，防止强烈蒸发，保水保肥，保障作物生长；引进耐旱新品种，针对本区秋旱频率高、旱象严重的特点，选育或引进成熟早或生长期短、适应性强的优质作物品种，避免旱象影响的同时获得好的生产效益；调整种植结构，改两季水田种植为水旱交替种植，改善秋季耕作需水与供水资源的矛盾，水稻种植安排在雨季，降水资源丰富，引进高产优质品种，保障粮食生产；旱作种植蔬菜、瓜果等生长过程中不需要短时间大量供水的作物，可充分利用地下水含水层的调蓄供水功能，从时间上调整水土资源配置，达到防旱抗旱效果。
4 水资源有效利用示范
在示范区的核心示范片——吴江村，开展地表、地下水联合开发与浅层地下水含水层调蓄示范。该村处于岩溶平原区，发育季节性地表河溪，河床到地面2.5～3.5m，是本区农田供水的主要水源。据访，一般年份断流2个月左右，枯水年份9月开始流量剧减，11月中旬至次年3月初断流。因此，秋冬农业生产依赖于地下水源供水，岩溶含水层为石炭系下统夹薄层泥灰岩的中厚层白云质灰岩、白云岩、灰岩，富水程度中等，为岩溶管道-裂隙水。地下水埋深0.5～6m。设计开展地表、地下水联合开发，地表水采取泵站提水，地下水则兴建浅井群网，建立水田-旱地复合灌区。
该示范片现有人口3370人，有耕地面积354hm2，其中水田137hm2、旱地217hm2，项目实施以来，先后投资320万元，修建一个地表水提水站，配套建设6000m的三面光防渗引水渠道；开挖六处地下水浅水井，修建一个100m3的蓄水池和约27hm2的管灌管网，确保了农田的正常灌溉。实现有效灌溉面积233hm2，从而彻底地改变了该村以往“靠天吃饭”的状况。在此基础上，开发20hm2的经济果林示范基地和167hm2优质蔬菜基地，农业种植形成了水稻、蔬菜、玉米、糖蔗、水果的多元结构。通过示范工程项目的实施，并不断地引进新品种、新技术，并以特色品种注册了“桥美萝卜”品牌。由于改善水源和灌溉条件，2004年种植白萝卜、胡萝卜200多hm2，平均产量52500kg/hm2，比2001年增产40%，家家建起了“萝卜楼”；玉米平均产量6750kg/hm2，比2001年增产50%。通过水资源有效利用开发示范，使该村委的农业经济发展较快。2004年农民人均纯收入2302元，比2001年增加682元，年增长率达14%。
5 结论
岩溶平原区发育地表和地下水网同时并存的双层水文网。因旱期盆地抬升与后期排泄基面下移，岩溶水向下切蚀形成地下河道，与谷地表面地表河网构成双层排泄系统。雨季河水位顶托，盆地地下水位上涨，埋深仅0.5～1m，甚至溢出地面与地表河相连。旱季，地下水回落，地表尚有一定降雨径流，形成间隔5～8m的双层排泄。最枯季节，地表河断流干涸。地下水沿岩溶管道、裂隙运移排泄。该区NE断裂构造和NW向挽近期构造裂隙十分发育及岩溶化也较为强烈，为地下水的赋存提供了良好的空间；受排泄基准面控制水力梯度很小，径流缓慢。地下水埋层浅、回补快、水质优，开发条件优越。近期年开采量不足总量的5%，应加大地表、地下水联合开发力度，充分发挥岩溶含水层的调蓄功能。
采用浅井、大口井等开发方式，属微型水利，群众有建设能力，地下水开发具有规模小、投资省、见效快等特点。在干旱区建设供水系统，按照地下含水层的管道-裂隙网络兴建浅井灌溉体系，解决旱片灌溉用水，供水保证率和利用率高。可以通过行之有效的“以奖代补”政策等刺激措施，实行“谁建设、谁拥有、谁管理、谁受益”的优惠政策发动群众兴建，以降低投资风险和管理风险，形成规模化效益。但地下水开发应适度进行，原则上控制在可采资源量的75%，即年开采规模0.52×108m3以内，可大大缓解农业灌溉、中小型企业生产用水和农村生活用水的矛盾。从该区水文地质环境条件看，不宜过分集中开采地下水，避免出现降落漏斗，发生地面塌陷等地质灾害问题。
参考文献
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水资源管理就是综合运用行政、法律、经济、技术和教育等手段,对水资源开发利用保护进行调节的各种行为。在水资源日益短缺的今天,水资源管理的目的是提高水资源利用率和利用效率,使其发挥最大的社会、环境、经济效益。 1 我国农业水资源管理存在的主要问题 1. 1 缺乏有效的管理机制,导致水资源短缺与水资源浪费共存 现行的水资源管理机制,是一种非高效利用水资源的机制,由此造成水资源短缺与水资源浪费共存尴尬局面。众所周知,我国的农业水资源严重短缺,但与此形成明显对照的是水资源浪费极其惊人。我国主要灌区的渠系利用系数只有0. 4～0. 6 ,即约有一半的水被浪费。例如,我国北方旱区水资源极其紧张,浪费却相当严重,海河流域渠系利用系数约为0. 45 ,引黄灌区下游输水损失达30 %～50 % ,河西走廊一些渠道,水量损失竟高达60 %～80 %。 1. 2 现行体制和政策难以形成有效的节水机制 现行的水资源管理体制存在的弊端,导致管理单位失去节水的积极性,如灌区没有法律地位,缺乏经营管理自主权。灌区处于两难境地,具有“事业单位,企业管理”的说法,实际上,作为事业单位,没有人事部门下达的行政编制,财政部门不安排事业经费;同时又要求它实行企业办法管理,它既没有法律地位,又受多种限制,不能像企业那样追求利润。现行的政策不利于节水。目前的灌区收入主要依靠水费,在固定的价格条件下,水费的多寡取决于供水量的多少。一些灌区为了获得较多的收益,甚至鼓励多用水,有些灌区虽然节约了水,但被无偿地调给其它部门,无利可图,严重地影响了节水积极性,不利于节水机制的形成。 1. 3 过度超采,生态环境恶化 由于对地下水严重超采,导致一系列生态环境问题产生,甚至恶化。如在井罐区出现大面积地下漏斗区,全国出现56 个漏斗区,总面积达8. 2 ×104km2 ,漏斗的出现,引起地面沉降或裂缝,甚至导致海水入侵。例如,全国已发现地面塌陷700 点多处,秦皇岛市已经形成32. 4km2 的海水入侵区;黄河流域由于过量不合理使用,多年来不断断流,已经对相关地区产生重大生态环境影响。 1. 4 水利工程管理单位收不抵支,举步维艰 由于水价太低,全国平均水费为运行成本的50 %左右,导致经营单位亏损严重,生存处于困境,甚至难以维持生存。 1. 5 水资源“农转非”现象严重 “农转非”是指农业水资源通过不同的途径改作它用。我国水资源“农转非”现象更加普遍,而且随着时间的推移趋势更加明显,制约农业的发展。1949 年我国农业用水量约为1001 ×108m3 ,占全国总用水量1031 ×108m3的97. 1 % ,到1998 年,该比例下降到74. 65 % ,与此同时,工业和城市生活用水比例由2. 9 %上升到24. 6 %。 2 我国水资源管理未来将出现的趋势 2. 1 由供水管理向需水管理转变 传统的水资源管理可以统称为供水管理,其主要的特征是根据工农业用水需求,建立大中型水利工程来实现水资源供需平衡,它为缓解甚至彻底解决水资源供需矛盾发挥了重要作用,并且在今后相当长的一段时间内,在某些地区仍将发挥重要的作用。随着水利工程不断兴建,工程难度愈来愈大,成本也不断增加,而且随着径流开发加大,带来了系列的生态环境问题,水资源供需矛盾也不断加剧,完全依靠增加工程解决水资源问题已经成为不可能,运用综合手段缓解水资源供需矛盾成为一种必然。供水管理的最大缺陷是忽略了用水者节水的可能性,它将水资源供需矛盾的解决寄托在水源供给上,其结果是水资源浪费的增加和低效。必须改变供水管理为需水管理。所谓的水资源需水管理就是综合运用行政的、法律的和经济的手段来规范水资源开发利用中的人类行为,从而实现对有限水资源优化配置和合理利用,它强调把水资源作为一种稀缺的经济资源,对水资源的优化利用应着眼于现存的水资源供给,而不是自发的向新的供水能力投资以满足未来的水的需求。在今后相当长的一段时间内,农业水资源供给量不可能增加,我们必须依靠现在的4000 ×108m3左右水实现农业的可持续发展,需水管理是实现这一目标的关键所在。 2. 2 由单项管理向综合管理转变 水资源管理是一个系统工程,涉及到众多方面,如农业、水利、科技、气象、城建、环保、宣传、计划和行政部门等等。在以往的水资源管理中,各个部门是“铁路警察,各管一段”,缺乏系统地考虑问题,其最终的结果是有利则争,无利则推,使水资源开发利用短期化,持续发展思想很难贯穿到实际工作中去。未来的水资源管理,是站在可持续发展的高度管理水资源,是将水资源放在社会经济环境等大环境中去开发利用,所以,其管理是综合管理,如地上、地下、降水、污水、中水综合管理等,并且与经济结构、社会发展等有机地结合起来。 对于农业而言,为了实现水资源的综合管理,首先设立综合协调机构,从组织上为部门的联合创造条件,如国务院成立全国节水农业工作领导小组,宏观指导全国节水农业工作开展;其次,制订多部门参与的可行的节水农业规划,节水农业发展必须有一个切实可行的节水农业发展规划,并且将此规划作为有关部门工作重要组成部分。为此,首先应该下大力气完善规划基础工作,明确节水农业技术体系,制定科学的节水农业规划,为多部门联合提供实现的基础。第三,充分重视发挥地方部门的联合效益,地方是节水的真正主力,只有充分发挥地方各部门积极性,才能事半功倍。如山东桓台县是老井灌区,县委组织水利、农业、气象、财务和宣传部门参与,目前成为全国第一个节水吨粮县。 2. 3 由行政区划管理向流域管理转变 按流域(地区、灌区) 统一开发利用和管理水资源,是我国水资源管理的一个方向,其最大的特点是打破单纯的行政区划管理,走向以流域为单元的综合统一管理轨道。水资源按流域形成自然体系,只有按流域统一管理方可做到保护与合理配置相结合,使上下游依赖水资源的各经济部门得到均衡发展。对于农业水资源而言,具体内容是以流域为单元,对地表水地下水联合运用,优化调度,合理利用。灌区应以开发利用浅层地下水为基础,以地表水作补充,以浅层水的地层空间作为调节大气降水、土壤水、地下水、地表水的地下水库,以调控地下水埋深达到适宜动态为指标,最大限度地把天然降雨转化为可持续利用的水资源,综合治理旱涝盐碱,获取最好的经济、社会和生态效益。 2. 4 由计划模式向政府与市场相结合的模式转变 由于我们认识上的偏差和制度的制约,水资源管理一直是按照计划经济模式设计和运行,其结果是政府管得太多,市场作用没有得到发挥。随着市场经济逐步建立,水资源管理机制必然向市场机制转变,由于水资源市场的特殊性,决定了不可能完全由市场来调解水资源,所以,未来的水资源管理模式必然向政府与市场相结合的模式转变。最近水利部部长在中国水利年会上作了“水权与水市场- 水资源优化配置的重要经济手段”的报告,充分地说明了这一点。 2. 5 用户参与水资源管理成为一种必然趋势 公众参与水资源管理在未来水资源管理中占有重要地位。农业用水效率,离不开用户的参与,一切技术和措施最终通过用户的实践来实现,用户是节水提高效率的主体,其行为和素质在某种程度上决定节水效率的提高,所以用户参与水资源管理是非常重要的。 目前,在我国已经出现了用户参与水资源管理模式,如江苏、山东、安徽、河南和河北部分地区建立了农户参与管理的一种新型的经济自立灌排区。试区成立了由各级地方行政、水行政、节水专管单位负责人和用户组成节水管理委员会,一切重大决策通过该委员会决定,或者成立用户自己选举具有法人地位的自我管理组织用水者协会,有关节水工作由灌区和协会共同协商解决,其效果比较明显。