城市轨道交通岩土工程勘察

来源:用户上传      作者:樊友良

　　城市轨道交通工程因其多位于城市中心或郊区地下、地面或地上高架，线路周边环境条件复杂，需要穿越不同的地貌单元，地质条件复杂，由于其工程规模及建筑类型多样，勘察涉及的内容广且针对性强，涉及采用的技术规范多，勘察方法与手段多样，所需提供的岩土特殊参数较多等特点，该文通过城市轨道交通工程岩土工程勘察实例，结合笔者自身勘察实践经验，探讨城市轨道交通工程建设中岩土工程勘察特点。
　　城市轨道轨道交通 岩土工程勘察 岩土工程问题
　　文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2022）11（b）-0000-00
　　Geotechnical Engineering Survey of UrbanRail Transit
　　FAN Youliang
　　（Fujian Provincial Geological Engineering Survey Institute， Fuzhou， Fujian Province， 350000 China）
　　Abstract：The urban rail transit engineering is located in the urban center or suburban underground， ground or ground elevated， complex surrounding environmental conditions， different landform unit， various engineering scale and building conditions， and many technical specifications， the investigation of urban rail transit engineering.
　　Key Words： Urban rail; Rail transit; Geotechnical engineering survey; Geotechnical Engineering problems
　　
　　
　　福州至长乐机场轨道交通工程是加快福州新区和滨海新城建设的重要基础设施，其功能定位为联系福州市老城区及滨海新城的东西向的快速轨道，支撑滨海新城发展建设。该工程项目分为3个标段勘察，福州至长乐机场轨道交通工程第一标段线路主要呈南北走向，该标段线路起于福州火车站，沿华林路→六一北路→六一中路→下穿闽江→六一南路→南台大道（下穿二环上跨三环），终于帝封江，穿越晋安、鼓楼、台江、仓山四个行政区，是福州主城区内轨道交通南北向的主干线。勘察范围包括福州火车站―塔头站―闽都站―国货路站―三叉街站―盖山路站―帝封江站、东升村停车场及出入场线，全长约14.60 km，共计7个车站6段区间、1座停车场、1条出入场线。按结构形式分为车站主体、出入口通道及附属设施、换乘通道、风井、区间隧道、区间明挖段、联络通道、泵房、高架线路、车辆段（或停车场）、主变电站、控制中心等。除了帝封江站外其余均为地下线，车站一般用明挖法，区间采用盾构法或矿山法。地下区间段拟采用的施工方法有明（盖）挖法、盾构法、矿山法、降水、止水、注浆、冻结法、盾构端头加固等。
　　
　　
　　拟建福州至长乐机场轨道交通工程第一标段位于福州平原区上，线路起点火车站，山前冲积平原地貌单元，线路沿线于华林路、六一北路、六一中路向南展布，主要位于冲洪积、冲淤积平原地带，后下穿闽江，在三叉街站附近进入剥蚀残山、丘陵地貌单元以及山前冲海积平原区域。线路穿过二环快速路后途经高盖山剥蚀残丘区进入盖山站，后继续沿着福州冲海积平原向南敷设，直至乌龙江北岸帝封江站。
　　该段沿线大部分位于现状道路，除二环快线以南高盖山剥蚀残丘区外地形上总体较平坦，相对高差较小，沿线的地貌单元以冲海积-海陆交互相地貌单元为主，局部地段为剥蚀残山地貌单元，地形略有起伏。沿线场地多为市区主干道、住宅、写字楼、商店等，市区段各种地下管线复杂。总体地势起伏不大，地面高程主要在4～11m间。
　　
　　近场区位于北北东―北东向长乐―诏安断裂带、北西向闽江断裂带和北东东向断裂带的交汇地区。区内北北东―北东向、北东东向和北北西―北西向的断裂构造较发育，具多期和不同性质的活动特点。本场地地形总体较平坦，场地地质构造基本稳定，距离本场地最近断裂构造有八一水库－螺洲断裂（f）、飞凤山―前屿断裂（f）、乌山―东山断裂（f）及大梦山―登云水库断裂（f），这些断裂的活动时代多为前第四纪或第四纪早期，其中八一水库―螺洲断裂（f）南段最新活动时代为晚更新世早期。该区域下部基岩受断裂的影响，局部地段劈理、节理裂隙较发育，存在节理裂隙密集带，该路段内局部围岩较为破碎，具有富水特征。
　　
　　我国许多城市，尤其是东南和西南地区地质情况十分复杂，地质类型多样，工程性质多变，需要对勘察点进行加密，精确地测量勘探点之间的距离、深度和特征。而地下水的检测和取样技术要求也很高，实施起来也比较困难，在地层均匀性、确定地层阶段的承载力等方面，更需要先进的技术和仪器来进行有效的辅助，这就给地质勘探的控制和实施带来了很多困难。根据沿线所揭露地层的地质时代、成因类型、岩性特征、风化程度等工程特性，将沿线岩土层分为九个工程地质层，各层内根据地层情况细分为多个工程地质亚层，主要土层参数见表1。

　　
　　
　　岩土工程勘察工作既能为地铁结构设计、技术方案的规划和实施提供必要的地质、力学建议，又要考虑到具体的规划实施目标、结构设计与美感创新、技术优化实施等问题。目前的地铁车站结构形式一般涉及明挖、全暗挖站等，其截面设计型制、平面布置、荷载大小、基底压力、层数规划、柱梁形式及数目，在施工质量、管线分布、美感营造、客流畅通率等多维度考虑，就需要岩土工程勘察在有效迎合工程建设意图上达到实施技术与方法的精准助力。另外，考虑到各区域的运输特征和调度效率的需要，地铁隧道的结构也会考虑到单线、双线隧道、正线、折返线、渡线、临时停车线、联络通道等隧道的结构，同时考虑到前期地质测绘、施工成本、工期等多方面因素，会在明、暗施工法，浅埋暗挖法，盾构法等施工方法进行灵活的选择与组合，而这些施工结构和技术的选择对岩土勘察的内容、区域、方法、试验精度和范围等方面的要求也会有所不同，从而对岩土勘察的工作产生不同的影响。
　　此次城市轨道交通岩土勘察主要位于市区，线位周边建筑物相对密集，同时现场地下市政管线密布，地表地下障碍物较多，施工中存在诸多约束因素，为了进一步提高勘察工作，此次勘察充分利用了现代化信息技术手段，通过形成岩土勘察数据库便于模拟勘察及后续施工，有利于随意调取现相关材料，在减少勘察工程量及规避勘察破坏地下设施等方面发挥着重要价值。
　　
　　该次勘察工作采用地质调绘、钻探、原位测试（包括标准贯入试验、圆锥动力触探、静力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验）、物理探测（波速测试、电阻率测试、微动探测）、取样、室内试验、钻孔抽水试验（带观测孔）及地温测试、有毒有害气体测试等多种勘探手段相结合的综合勘察手段，充分结合地质条件选择科学探测技术。如场内城市管线分布复杂，地下管线一般多埋深2～3 m，通过人工挖探，在开孔前采用洛阳铲挖深至3.0 m后，下2.0 m长直径160 mmPVC管后再开孔钻进，有效规避了钻探对地下管线的破坏。如因场地房屋密集、位于道路或输电线附近而无法采用大型钻机施工的钻孔开展微动探测工作，以查明各地层厚度，进行岩土分层，为下一步工作提供依据。有效地解决了场地条件不允许无法钻孔探测的缺点。
　　岩土工程勘察工作既能为地铁结构设计、技术方案的规划和实施提供必要的地质、力学建议，又要考虑到具体的规划实施目标、结构设计与美感创新、技术优化实施等问题。目前的地铁车站结构形式一般涉及明挖、明挖、明挖、全暗挖站等，其截面设计型制、平面布置、荷载大小、基底压力、层数规划、柱梁形式与数目，在施工质量、管线分布、美感营造、客流畅通率等多维度考虑，就需要岩土工程勘察在有效迎合工程建设意图上达到实施技术与方法的精准助力。另外，考虑到各区域的运输特征和调度效率的需要，地铁隧道的结构也会考虑到单线、双线隧道、正线、折返线、渡线、临时停车线、联络通道等隧道的结构，同时考虑到前期地质测绘、施工成本、施工工期等多方面因素，会在明、暗施工法，浅埋暗挖法，盾构法等施工方法进行灵活的选择与组合，而这些施工结构和技术的选择对岩土勘察的内容、区域、方法、试验精度和范围等方面的要求也会有所不同，从而对岩土勘察的工作产生不同的影响。
　　
　　在城市中心，特别是建筑物基础及基坑工程，基坑的开挖不仅改变了岩土自然平衡，也改变了地下水埋深较浅地段的水位，这些改变要求勘察前需调查清楚周围已建建筑物和地下设施与轨道交通工程之间的关系，例如：已建建筑物和地下设施与轨道交通工程之间的关系，已建建筑物的基础形式和埋深、与拟建建筑物有无安全距离、管线埋设、埋深、地下有无防空洞等。另外，城市地质勘察工作在一定程度上会对周围的环境和生活产生一定的影响，从而使勘察工作更好地适应和维护周围的环境。
　　地质勘探的主要目标是工程地区及其附近的地形地貌、地质状况（包括水文地质），因而地形地质状况的复杂性直接影响到勘测范围（路线、宽度等），以及勘探的战略和方法（精度）的选取，从而影响勘探工作的质量和效益。
　　城市轨道交通工程的施工方法一般有明（盖）挖法、矿山法、盾构法；明（盖）挖法又可细分为明挖法、盖挖法，明挖施工的支护体系一般有桩（墙）加内支撑支护、桩（墙）加锚杆（索）支护、土钉墙支护、自然放坡等；盖挖又分盖挖顺作法和盖挖逆作法；矿山法的施工工艺一般包括全断面法、上断面临时封闭正台阶法、正台阶环形开挖法、单侧壁导坑正台阶法、双侧壁导坑法等；盾构法施工的盾构类型一般包括敞开式盾构、半敞开式和密闭式盾构，密闭式盾构根据其力学平衡原理又可分为土压平衡盾构和泥水平衡盾构，此外，还有一些辅助工法，包括降水施工、止水施工、注浆施工、冷冻法施工、盾构始发井和接收井加固施工等。施工方法众多，施工工艺复杂，不同方法对应的岩土勘察侧重点不同，为满足不同工法的需求，仅提供常规的物理力学指标是不能满足的，还应根据需要提供基床系数、静止侧压力系、数热物理指标、无侧限抗压、泊松比、围岩级别、岩土施工工程分级等特殊参数和指标。
　　
　　综上所述，该文深入讨论城市轨道交通项目涉及内容广、专业针对性强及勘察手段多样等特点，勘察方法需根据场地环境、建筑类型、结构形式等特点具有针对性。笔者通过福州至长乐机场轨道交通工程第一标段岩土工程勘察实例，探讨分析城市轨道交通工程建设中岩土工程勘察特点，以期为今后类似工程勘察提供参考与借鉴。
　　
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