推理分析 · 杭州金沙湖地铁站进水事件
The following article is from 岩土沿途Geotech Author Maxim Li
连夜的抽水作业
临时飞站
5月18日下午，杭州地铁突然宣布金沙湖站不停站通过。
这打乱了部分出行者的计划。邻近下班时间，谁也不希望回家时要绕一段路。
在公告发布后不久，地铁上的乘客很快就知道了原因，甚至有人吓出一身冷汗。列车在飞站通过时，站台层屏蔽门外布满了浑浊的积水。
金沙湖站被淹了。
乘客透过车窗拍摄的照片
随着越来越多照片和视频在网上发布，人们发现不仅是站台层，站厅层也同样被水浸泡。
站厅层也布满积水
这不禁让人想起了去年郑州地铁发生的事故。每当地铁站发生进水时，似乎总与下雨脱不了关系。当时郑州市连降罕见特大暴雨，地铁5号线被淹，造成最多500人受困。
一想起将受困于地下空间，很难不会令人感到压抑。难道这次也是极端天气所引起的吗？
水从何处来
然而，杭州在5月18日并没有暴雨，天气甚至连一滴雨水也没有。
金沙湖站区域傍晚时分
如此大量的水体，到底从何而来？
根据金沙湖站的空间结构和事发现场的照片，现不妨进行一些分析。
杭州金沙湖站开通于2012年，是一个地下两层的地铁车站。其中负二层是站台层，负一层是站厅层。
金沙湖站站内空间
在站厅层，共有4个不同方向的出入口，与周边商场及道路相连。
金沙湖站的出入口
值得注意的是，C出入口连接的地块是金沙湖公园，公园内拥有杭州最大的人工湖：金沙湖。这或许是地铁站命名的由来。
C出入口邻近金沙湖
金沙湖公园鸟瞰图
那么，水是从金沙湖漏过去的吗？
从站台层的照片来看，不断有水从天花板倾泻而下，说明站台层的水是从上面的站厅层流入的。
水从站台层天花板水倾泻而下
在站厅层，虽然地面有积水，但天花板没有漏水的现象。在B出口与D出口，发生进水事件后进行了紧急封闭，却并没有看到明显的水迹。
其他出入口（左）与站厅层（右）照片
同时，在靠近C出入口的下沉广场处，则同样观察到了进水的现象。虽然下沉广场中完全被水浸泡，但广场上部地面却没有明显的水迹。
C出入口附近的下沉广场
综合以上几点，可以得到：
推论一
水是从C出入口地面以下涌入地铁站站厅层，继而涌入站台层。
远处的“土环”
根据其他拍摄的照片，除了地铁站C出入口处的进水，位于地铁站南面的另一个下沉广场，也被观察到水体的拥入。
耐人寻味的是，南面的下沉广场距离地铁站足足有400m远。
南面400m处的下沉广场也发生了进水
南北两侧的进水是否存在着某种联系？是同时发生的吗？
南面下沉广场处除了浑浊的泥水，还出现了两种独特的现象。
一是地面出现了条状的下陷裂缝，裂缝似乎将金沙湖的突出部与下沉广场结构连接在一起。
条状的下陷裂缝
二是下沉广场处出现了若干个由下往上的冒水点，这些冒水点不仅持续有水流出，还带出了为数不少的泥沙，在周边形成了一个个“土环”。
形成了一个个“土环”
这种“土环”是地基土层发生“管涌”（Piping）的明显特征之一。
“管涌”是一种地基典型的渗透破坏形式。当地下结构物两侧存在水位差时，水位高的一侧将形成压力，迫使地下水向水位低处流动，即常说的“水往低处流”。
要想完全阻止这种现象的发生，结构物要彻底穿透土层形成阻隔才行。否则，地下水仍有可能绕过结构物的底部，保持向水位低处流动的特性。
绕过结构物底部流动
地下水的流动可能会同时带走一些土颗粒。当带走的土颗粒过多时，地基中会形成完整的渗流通道，最终诱发“管涌”破坏。这些被带走的土颗粒来到地面时，会在出水点附近沉积，形成一圈圈的“土环”。
管涌时出水点处形成的土环（示意）
因此，得到了第二个推论：
推论二
南面下沉广场地基疑似发生了管涌破坏。
管涌的条件
然而，并不是所有的土层中都会存在发生管涌的风险。管涌的产生有两个基本条件：
（1）地基土层为无粘性的、拥有强透水能力的土层。这样地下水在流动过程中压力才不会产生过多的损耗；
（2）低水位侧地基上部的压重不足。若低水位侧地基上部有足够的隔水的重量（如一定厚度的粘性土或防水的地下结构）时，即使地下水顺利流动至低水位侧，也没有足够的压力从地基中涌出。
南面的下沉广场处是否拥有这两大条件？
杭州地区在数千年前，存在着为数众多的河流与湖泊。在流水的带动下，一些粗颗粒物逐渐沉积于地下，形成了现时最上层的覆盖土层。
从金沙湖邻近的典型地质剖面也可以得到证实，地面往下20多米均为透水性较强的粉土层。
金沙湖区域的典型地质剖面
很显然，南面下沉广场很可能整个结构体均处于粉土层中，包括底部。
另外，地下结构体由于是移除大量土体建成的空间，所以在高地下水位区域，会像船一样受到明显浮力的作用。其中，下沉广场又是在地下空间中对浮力比较敏感的一种。
因为相比起普通的地下车库，下沉广场缺少了上部结构的重量用于抵抗浮力。
下沉广场对浮力比较敏感
推论三
南面下沉广场具有发生管涌破坏的两大基本条件。
南北贯通
从网上资料查得，2018年中金沙湖区域开启了一项名为“金沙湖地下停车场及综合配套项目”的工程，并于2021年中完成竣工验收。
金沙湖地下停车场及综合配套项目
此工程主要是在金沙湖区块内新建地下一层的停车场，建成后可新增1620个停车位。停车场将在金沙湖公园东面贯通南北两侧，形成一体化的地下空间。
地下停车场的平面分布
地下空间的施工照片
推论四
南面下沉广场与北面下沉广场通过地下停车场相连。
原因推测
将以上分析得到的四个推论结合起来，基本可以还原地铁站进水最可能的原因。
逻辑之脉络已经相连。
（1）南面下沉广场由于缺乏上部结构的重量，先天的抗浮能力就弱于邻近的停车库。可能是抗浮措施的布置不足，或金沙湖实际水位超出设计时的考虑，南面下沉广场底板下方地基出现管涌破坏；
（2）涌出的水通过南北相连的地下停车库流至北面下沉广场；
（3）由于地铁站C出入口与北面下沉广场相连，水在到达北面下沉广场后，继续通过C口涌入地铁站，最终造成地铁站进水。
进水事件的推测发展顺序
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