城市軌道交通巖土工程勘察

來源:用戶上傳      作者:樊友良

　　城市軌道交通工程因其多位于城市中心或郊區地下、地面或地上高架，線路周邊環境條件復雜，需要穿越不同的地貌單元，地質條件復雜，由于其工程規模及建筑類型多樣，勘察涉及的內容廣且針對性強，涉及采用的技術規范多，勘察方法與手段多樣，所需提供的巖土特殊參數較多等特點，該文通過城市軌道交通工程巖土工程勘察實例，結合筆者自身勘察實踐經驗，探討城市軌道交通工程建設中巖土工程勘察特點。
　　城市軌道軌道交通 巖土工程勘察 巖土工程問題
　　文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2022）11（b）-0000-00
　　Geotechnical Engineering Survey of UrbanRail Transit
　　FAN Youliang
　?。‵ujian 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
　　
　　
　　福州至長樂機場軌道交通工程是加快福州新區和濱海新城建設的重要基礎設施，其功能定位為聯系福州市老城區及濱海新城的東西向的快速軌道，支撐濱海新城發展建設。該工程項目分為3個標段勘察，福州至長樂機場軌道交通工程第一標段線路主要呈南北走向，該標段線路起于福州火車站，沿華林路→六一北路→六一中路→下穿閩江→六一南路→南臺大道（下穿二環上跨三環），終于帝封江，穿越晉安、鼓樓、臺江、倉山四個行政區，是福州主城區內軌道交通南北向的主干線?？辈旆秶ǜＶ莼疖囌鲸D塔頭站―閩都站―國貨路站―三叉街站―蓋山路站―帝封江站、東升村停車場及出入場線，全長約14.60 km，共計7個車站6段區間、1座停車場、1條出入場線。按結構形式分為車站主體、出入口通道及附屬設施、換乘通道、風井、區間隧道、區間明挖段、聯絡通道、泵房、高架線路、車輛段（或停車場）、主變電站、控制中心等。除了帝封江站外其余均為地下線，車站一般用明挖法，區間采用盾構法或礦山法。地下區間段擬采用的施工方法有明（蓋）挖法、盾構法、礦山法、降水、止水、注漿、凍結法、盾構端頭加固等。
　　
　　
　　擬建福州至長樂機場軌道交通工程第一標段位于福州平原區上，線路起點火車站，山前沖積平原地貌單元，線路沿線于華林路、六一北路、六一中路向南展布，主要位于沖洪積、沖淤積平原地帶，后下穿閩江，在三叉街站附近進入剝蝕殘山、丘陵地貌單元以及山前沖海積平原區域。線路穿過二環快速路后途經高蓋山剝蝕殘丘區進入蓋山站，后繼續沿著福州沖海積平原向南敷設，直至烏龍江北岸帝封江站。
　　該段沿線大部分位于現狀道路，除二環快線以南高蓋山剝蝕殘丘區外地形上總體較平坦，相對高差較小，沿線的地貌單元以沖海積-海陸交互相地貌單元為主，局部地段為剝蝕殘山地貌單元，地形略有起伏。沿線場地多為市區主干道、住宅、寫字樓、商店等，市區段各種地下管線復雜?？傮w地勢起伏不大，地面高程主要在4～11m間。
　　
　　近場區位于北北東―北東向長樂―詔安斷裂帶、北西向閩江斷裂帶和北東東向斷裂帶的交匯地區。區內北北東―北東向、北東東向和北北西―北西向的斷裂構造較發育，具多期和不同性質的活動特點。本場地地形總體較平坦，場地地質構造基本穩定，距離本場地最近斷裂構造有八一水庫－螺洲斷裂（f）、飛鳳山―前嶼斷裂（f）、烏山―東山斷裂（f）及大夢山―登云水庫斷裂（f），這些斷裂的活動時代多為前第四紀或第四紀早期，其中八一水庫―螺洲斷裂（f）南段最新活動時代為晚更新世早期。該區域下部基巖受斷裂的影響，局部地段劈理、節理裂隙較發育，存在節理裂隙密集帶，該路段內局部圍巖較為破碎，具有富水特征。
　　
　　我國許多城市，尤其是東南和西南地區地質情況十分復雜，地質類型多樣，工程性質多變，需要對勘察點進行加密，精確地測量勘探點之間的距離、深度和特征。而地下水的檢測和取樣技術要求也很高，實施起來也比較困難，在地層均勻性、確定地層階段的承載力等方面，更需要先進的技術和儀器來進行有效的輔助，這就給地質勘探的控制和實施帶來了很多困難。根據沿線所揭露地層的地質時代、成因類型、巖性特征、風化程度等工程特性，將沿線巖土層分為九個工程地質層，各層內根據地層情況細分為多個工程地質亞層，主要土層參數見表1。

　　
　　
　　巖土工程勘察工作既能為地鐵結構設計、技術方案的規劃和實施提供必要的地質、力學建議，又要考慮到具體的規劃實施目標、結構設計與美感創新、技術優化實施等問題。目前的地鐵車站結構形式一般涉及明挖、全暗挖站等，其截面設計型制、平面布置、荷載大小、基底壓力、層數規劃、柱梁形式及數目，在施工質量、管線分布、美感營造、客流暢通率等多維度考慮，就需要巖土工程勘察在有效迎合工程建設意圖上達到實施技術與方法的精準助力。另外，考慮到各區域的運輸特征和調度效率的需要，地鐵隧道的結構也會考慮到單線、雙線隧道、正線、折返線、渡線、臨時停車線、聯絡通道等隧道的結構，同時考慮到前期地質測繪、施工成本、工期等多方面因素，會在明、暗施工法，淺埋暗挖法，盾構法等施工方法進行靈活的選擇與組合，而這些施工結構和技術的選擇對巖土勘察的內容、區域、方法、試驗精度和范圍等方面的要求也會有所不同，從而對巖土勘察的工作產生不同的影響。
　　此次城市軌道交通巖土勘察主要位于市區，線位周邊建筑物相對密集，同時現場地下市政管線密布，地表地下障礙物較多，施工中存在諸多約束因素，為了進一步提高勘察工作，此次勘察充分利用了現代化信息技術手段，通過形成巖土勘察數據庫便于模擬勘察及后續施工，有利于隨意調取現相關材料，在減少勘察工程量及規避勘察破壞地下設施等方面發揮著重要價值。
　　
　　該次勘察工作采用地質調繪、鉆探、原位測試（包括標準貫入試驗、圓錐動力觸探、靜力觸探試驗、旁壓試驗、十字板剪切試驗）、物理探測（波速測試、電阻率測試、微動探測）、取樣、室內試驗、鉆孔抽水試驗（帶觀測孔）及地溫測試、有毒有害氣體測試等多種勘探手段相結合的綜合勘察手段，充分結合地質條件選擇科學探測技術。如場內城市管線分布復雜，地下管線一般多埋深2～3 m，通過人工挖探，在開孔前采用洛陽鏟挖深至3.0 m后，下2.0 m長直徑160 mmPVC管后再開孔鉆進，有效規避了鉆探對地下管線的破壞。如因場地房屋密集、位于道路或輸電線附近而無法采用大型鉆機施工的鉆孔開展微動探測工作，以查明各地層厚度，進行巖土分層，為下一步工作提供依據。有效地解決了場地條件不允許無法鉆孔探測的缺點。
　　巖土工程勘察工作既能為地鐵結構設計、技術方案的規劃和實施提供必要的地質、力學建議，又要考慮到具體的規劃實施目標、結構設計與美感創新、技術優化實施等問題。目前的地鐵車站結構形式一般涉及明挖、明挖、明挖、全暗挖站等，其截面設計型制、平面布置、荷載大小、基底壓力、層數規劃、柱梁形式與數目，在施工質量、管線分布、美感營造、客流暢通率等多維度考慮，就需要巖土工程勘察在有效迎合工程建設意圖上達到實施技術與方法的精準助力。另外，考慮到各區域的運輸特征和調度效率的需要，地鐵隧道的結構也會考慮到單線、雙線隧道、正線、折返線、渡線、臨時停車線、聯絡通道等隧道的結構，同時考慮到前期地質測繪、施工成本、施工工期等多方面因素，會在明、暗施工法，淺埋暗挖法，盾構法等施工方法進行靈活的選擇與組合，而這些施工結構和技術的選擇對巖土勘察的內容、區域、方法、試驗精度和范圍等方面的要求也會有所不同，從而對巖土勘察的工作產生不同的影響。
　　
　　在城市中心，特別是建筑物基礎及基坑工程，基坑的開挖不僅改變了巖土自然平衡，也改變了地下水埋深較淺地段的水位，這些改變要求勘察前需調查清楚周圍已建建筑物和地下設施與軌道交通工程之間的關系，例如：已建建筑物和地下設施與軌道交通工程之間的關系，已建建筑物的基礎形式和埋深、與擬建建筑物有無安全距離、管線埋設、埋深、地下有無防空洞等。另外，城市地質勘察工作在一定程度上會對周圍的環境和生活產生一定的影響，從而使勘察工作更好地適應和維護周圍的環境。
　　地質勘探的主要目標是工程地區及其附近的地形地貌、地質狀況（包括水文地質），因而地形地質狀況的復雜性直接影響到勘測范圍（路線、寬度等），以及勘探的戰略和方法（精度）的選取，從而影響勘探工作的質量和效益。
　　城市軌道交通工程的施工方法一般有明（蓋）挖法、礦山法、盾構法；明（蓋）挖法又可細分為明挖法、蓋挖法，明挖施工的支護體系一般有樁（墻）加內支撐支護、樁（墻）加錨桿（索）支護、土釘墻支護、自然放坡等；蓋挖又分蓋挖順作法和蓋挖逆作法；礦山法的施工工藝一般包括全斷面法、上斷面臨時封閉正臺階法、正臺階環形開挖法、單側壁導坑正臺階法、雙側壁導坑法等；盾構法施工的盾構類型一般包括敞開式盾構、半敞開式和密閉式盾構，密閉式盾構根據其力學平衡原理又可分為土壓平衡盾構和泥水平衡盾構，此外，還有一些輔助工法，包括降水施工、止水施工、注漿施工、冷凍法施工、盾構始發井和接收井加固施工等。施工方法眾多，施工工藝復雜，不同方法對應的巖土勘察側重點不同，為滿足不同工法的需求，僅提供常規的物理力學指標是不能滿足的，還應根據需要提供基床系數、靜止側壓力系、數熱物理指標、無側限抗壓、泊松比、圍巖級別、巖土施工工程分級等特殊參數和指標。
　　
　　綜上所述，該文深入討論城市軌道交通項目涉及內容廣、專業針對性強及勘察手段多樣等特點，勘察方法需根據場地環境、建筑類型、結構形式等特點具有針對性。筆者通過福州至長樂機場軌道交通工程第一標段巖土工程勘察實例，探討分析城市軌道交通工程建設中巖土工程勘察特點，以期為今后類似工程勘察提供參考與借鑒。
　　
　　[1]唐超，侯海倩，馬全明，等.軌道交通巖土工程勘察數據采集服務系統設計與實現[J].都市快軌交通，2021，34（3）：113-118.
　　[2]朱棟梁.基于光纖傳感技術的軌道交通工程監測技術研究[D].南寧：廣西大學，2021.
　　[3]張乾坤.濱海區軌道交通深基坑健康自動化監測技術應用研究[D].北京：中鐵道科學研究院，2020.
　　[4]何維山.城市軌道交通建設中巖土工程勘察特點分析[J].工程技術研究，2019，4（18）：249-250.
　　[5]李正坤.淺析城市軌道交通建設中巖土工程勘察特點[J].巖土工程技術，2018，32（2）：96-99.
　　[6]馮西洲.淺談城市軌道交通巖土工程勘察中存在的問題及解決措施建議[J].建材與裝飾，2018（10）：261-262.
　　[7]劉秀麗.巖溶地區軌道交通巖土工程勘察的分析與評價：以長沙市軌道交通三號線穿越湘江段為例[J].城市建設理論研究（電子版），2018（7）：121.
　　[8]柯卉. 基于GIS的南寧市巖土工程勘察數據庫系統開發與應用[D].南寧：廣西大學，2018.


轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/8/view-15445625.htm