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广州轨道交通十三号线之断裂勘察

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  [摘要]利用了多种勘察方法,预测广州地铁十三号线A标线路范围内断裂的基本走向及影响,为工程设计与施工提供地质依据。
  [关键字]地铁 断裂 勘察
  [中图分类号] U491.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-117-1
  随着城市化进程不断加快,城市规模不断扩大,广州市地铁建设发展迅猛,另一方面,由于地铁的网状分布特征,不可避免地穿越断裂破碎带。因此,查明线路范围内断裂破碎带的具体位置及其主要特征,预测断裂破碎带对工程的影响,对地铁建设是极其重要的。本文以广州十三号线A标段为例,运用地质调查、地球物理勘探、钻探等多种勘察方法,分析预测地铁场区内主要断裂走向及其影响,为工程设计与施工提供地质依据。
  1 工程概况
  广州市轨道交通十三号线A标段(鱼珠站至象颈岭),线路全长28.8km,均为地下线。地层从老至新有:泥盆(D)、石炭(C)、二迭(P)、第四系(Q)。第四系岩性为填土、粉质粘土、砂层等,一般厚度为3 m~10 m。该标段初、详勘阶段,在文园站、文园至庙头区间发现部分钻孔揭露有断层泥、角砾岩、硅化岩、硅化角砾岩、糜棱岩、碎裂岩、压碎岩等断裂迹象。根据区域地质资料,结合工可、初详勘阶段勘察成果,推测为瘦狗岭断裂和文冲断裂。关于瘦狗岭断裂和文冲断裂,前人曾有过较多的研究,在客观上论证了其在区域上的存在。然而具体到本项目,对其在线路的具体位置、性质、规模、产状等要素等却论述甚少。为此,决定进一步勘察查明断裂的具体位置及特征,查清断裂构造对工程的影响。
  2 断裂预测走向及基本特征
  根据初勘、详勘钻探揭露以及构造专题勘测,进行综合分析对比,确定断裂在文园站东侧及文园至庙头区间通过,大部分隐伏于第四系覆盖层之下。其中,F1瘦狗岭断裂发育于设计地铁文园至庙头区间,在黄埔大桥东侧螺壳山南侧山坡见有出露;F2文冲断裂发育于文园站及周边范围,在广新路牛山炮台公园南侧山坡坡脚见有出露,并在双岗村附近右旋错断瘦狗岭断裂形成断裂交汇区。F1、F2与地铁设计线路平面关系见图1。
  根据区域地质资料与本次勘察成果,F1瘦狗岭断裂西起白云山南麓,大致呈东西走向,经瘦狗岭、五山、吉山至东部的横沙新村,被北西向的文冲断裂右旋错移至黄埔双岗、庙头一带(线路里程约YCK43+175右160m),至YCK44+120与线路斜交后,远离线路继续向近东向延伸至新塘以东。在平面上,断裂总体呈东西向展布,断裂破碎带宽窄不一,断裂起点段受后期文冲断裂影响,断裂破碎带宽度大,超过100m,往东变小,到文船东路剖面断裂带宽度最窄,小于1m;在倾向上,断裂呈波状起伏或台阶状变化,钻孔揭露构造带铅直厚度变化大,层厚0.7~45.4m,平均14.2m。F2文冲断裂发育于文园站及周边范围,在广新路牛山炮台公园南侧山坡坡脚见有出露,在平面上,大致呈北西至北北西向分布,总体南西倾,在YCK42+960和YCK+970处与线路斜交,斜穿文园站东侧后进入双岗村,并在双岗村附近右旋错断瘦狗岭断裂,总体走向北西330°,倾向南西,倾角50°~65°,影响宽度不一。垂向分布也相当不均,钻孔揭露断裂带层厚0.8~30.2m,平均9.9m,其厚度总体表现为往倾向方向越来越厚[1]。
  综合区域地质资料、钻探揭露地层情况及取样光释光测年结果,F1瘦狗岭断裂带具有多期活动特点[2],总体上是早期为深层次的缓倾角韧性剪切,晚期为中-高角度脆性断裂活动;F2文冲断裂正发生于燕山运动末期,断裂带内岩性胶结性较好,全新世以来末发现有明显的活动迹象。
  3 对地铁工程的影响
  3.1 场地的稳定性对地铁工程的影响
  综合调查和研究表明,勘察区第四系未发现新构造运动迹象,瘦狗岭断裂和文冲断裂自晚更新世以来,其构造活动明显减弱,区域稳定性较好,未发生中、强地震,地铁工程不会因地震活动产生破坏作用,地铁工程穿越构造破碎带,不会因断裂带本身突然错动而产生破坏。
  3.2 断裂的工程地质条件分析
  受F1瘦狗岭断裂和F2文冲断裂的影响,文园站及文庙区间围岩受破坏程度十分严重,岩石变形破碎。尤其是瘦狗岭断裂在YCK43+940~YCK44+310段与文园至庙头区间线路小角度斜交部位。文冲断裂在文园站东侧ZYCK42+730~ZYCK42+990段与线路斜交部位,对车站及线路区间影响大。
  (1)断裂破碎带破坏了岩体的完整性,使隧道围岩降低了类别,增加了隧道开挖的难度。(2)经过多次构造运动挤压,岩体破碎且不均一,局部存在硅化岩,易造成盾构机刀具磨损破坏严重,影响施工进度。(3)断裂破碎带是地下水富集地带和导水通道,透水性好,常易成为地下水活动通道,施工开挖时常易产生突水和涌水现象。(4)断裂破碎带中连续分布的断层泥带,施工过程中宜开挖造成对隔水体的破坏,引起断裂破碎带渗透系数的突变。从而造成隧道发生突水、塌方,基坑边坡失稳等地质病害。(5)由于断裂的影响,局部混合花岗岩各风化带的岩面起伏变化大,形成风化深槽,可能导致主体结构纵向沉降差异显著增大。
  4 结论
  (1)根据场地所处的区域构造位置、新构造运动特点,结合场地及周边实地调查、勘察钻孔揭露以及其它探测试验等手段对场地隐伏断裂的活动性进行了分析评价,认为:本场地基岩中发现的F1、F2两条断裂均属非全新世活动断裂。(2)断裂构造破坏了地基岩石的完整性,软弱构造带无疑会增大地基处理难度和增大建设投资。
  参考文献
  [1]广州市轨道交通十三号线构造专项勘察报告[R].广东核力工程勘察院,2011年12月.
  [2]邹和平,丘元禧,庄文明等.广州瘦狗岭断裂带的变形期次[J].中国区域地质,2001,20(1):67-72.
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