鄭州地鐵工程勘察的重要方法與重難點分析

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司鄭州設計院，河南鄭州　450001)

鄭州的交通擁擠狀況日趨嚴重，地面交通已無法適應現有經濟活動和人民生活產生的日益增長的運量需求，交通問題日趨嚴重，因此投資建設地鐵，發展以軌道交通為骨干，以常規公交為主體的公共交通體系，將成為解決交通緊張狀況最理想的交通方式。按照規劃，鄭州市軌道交通規劃線網由6條線路組成，呈“三橫兩縱一環”的棋盤放射狀結構，總長202.53 km。計劃2013年建成1號線，2015年建成2號線一期工程，初步形成“十”字形骨架。大規模的地鐵建設過程中存在大量的地質風險因素，從鄭州工程地質條件出發，對勘察中的重難點進行分析評價，提出相應的勘察方法和措施。

1　鄭州市區的工程地質條件

鄭州市區位于河南省西部黃土丘陵與東部黃河沖積平原的交接地帶，為華北平原的一部分，地勢由西南向東北傾斜，地貌單元自西向東依次如下。

(1)黃河沖積二級階地：地面高程110～145 m，向東北傾斜，坡度0.13左右，階地面波狀起伏，沖溝發育，主要呈東南向展布，切割深度1.5～20.0 m，階地前緣在乳牛廠、六廠、電廠一線。

(2)黃河沖積一級階地：地面高程96～120 m，階地面較平坦，地勢向東北傾，坡度0.09～0.18。發育沖溝，北東向展布，切割深度1.5～6.0 m，多被人工改造、填平，階地前緣位于火力發電廠、肉聯廠、大石橋、老趙寨、鳳凰臺一線。

(3)黃河沖積平原：地面高程89～100 m，傾向北東，坡度為0.017左右。地表大部分被黃河新近沉積粉土覆蓋，東風渠以北、二里崗一帶分布有風成沙丘，在老城區分布有厚度不等的人工填土。

鄭州市區的地基土層：第四系松散堆積物總厚度280～300 m，從西向東變厚，從整體上看地層層序比較清楚。依據鄭州地鐵1號線、2號線資料及以往的資料總結，市區內地基土層埋深、厚度、分布特征和一般工程特性見表1。

鄭州市區內的淺層地下水以潛水類型為主，局部地段賦存不連續分布的上層滯水。潛水位：東北部1～10 m，西南部10～40 m。東部水位變化主要受季節性降水和灌溉的影響，水位變化幅度為1.0～1.5 m；西部水位變化主要受地下水的開采影響，鄭州東部20 m以下的地下水為承壓水，初見水位20 m左右，穩定水位3.0 m左右。根據鉆孔抽水試驗測定，粉土層的滲透系數K=0.54 m/d；粉細砂層的滲透系數K=6.6 m/d。在降水工程中，由于上層粉土中夾有數層薄粉質黏土，因此常用綜合滲透系數K=0.5 m/d。

表1　鄭州市區地基土層

2　地鐵工程勘察特點

地鐵工程為復雜的系統工程，同時具有線路工程、建筑工程、地下工程、環境工程的特點，結構類型多，按照線路敷設形式可分為地下線路、地面線路和高架線路，按照結構類型可分為車站主體、出入口通道、風道、風井、人防工程、區間隧道、聯絡通道、渡線、出入線、泵房、高架線路、橋梁、涵洞等，地下施工方法有明挖、蓋挖及盾構法等不同的施工方法。勘察的目的是查明地鐵包含全部內容的工程地質及水文地質條件，查明巖土工程設計施工所需的參數，對場地作出巖土工程評價，對地基基礎形式、基坑開挖邊坡穩定性、工程降水和不良地質現象的防治作出分析論證，并提出建議。地鐵勘察既包含鐵路隧道的某些特點，又包含城市建筑地基及深基坑地質勘察的特點，強調水文地質勘察的內容，又涉及管線探測的相關內容。總之，涉及內容廣泛，其結構類型多，施工方法復雜，對巖土工程勘察要求極高，應引起勘察工作者的高度重視。

3　鄭州地鐵工程勘察方法

在地質調繪的基礎上，因地制宜，根據工程項目特點、設計計算參數要求、工程施工方法，結合不同段落的地層和工程特點，確定勘察重點，編寫勘察大綱，采用鉆探取樣、物探、原位測試、室內試驗及水文地質實驗相結合的綜合勘察手段，并對所取得的成果進行綜合分析，為設計及施工提供翔實的巖土參數。鄭州地鐵工程勘察采取的主要方法如下所述。

(1)工程地質調繪

從線路中心向兩側擴展寬度100 m，不良地質和特殊巖土發育地段，對線路穩定性產生影響的地段應擴展調查范圍，目的是為了查明線路區域地質條件，了解地下管線、建筑物分布，尤其是建(構)筑物基礎形式等，調查收集附近深基坑支護方式與降水處理措施等。

(2)鉆探取樣及物探

鉆探取樣是工程勘察的重要組成部分，涉及地鐵工程勘察的各個項目環節，物探方法是地鐵不可缺少的勘察內容，作用意義重大，鉆探及物探方法見表2。

(3)原位測試

原位測試是在保持巖土體天然結構、天然含水率以及天然應力狀態的條件下，測試巖土體在原有位置上工程性質的測試手段，從而可避免取土擾動和取土卸荷回彈等對試驗結果的影響，其測試結果更具有代表性。地鐵工程對巖土參數的真實性要求較高，原位測試對地鐵工程獲取參數的手段尤為重要。各種原位測試方法已在地鐵工程勘察中受到越來越廣泛的重視和應用，并向多功能和綜合測試方面發展。鄭州地鐵采用的原位測試方法見表3。

(4)土工試驗及水文地質試驗

土工試驗及水文地質試驗是對巖土或水文進行測試，并獲得巖土的物理性指標、力學性指標、滲透性指標以及動力性指標等的實驗工作，是正確評價工程地質條件不可缺少的依據。

鄭州地鐵工程勘察的重難點分析及勘察處理措施意見見表4。

表2　鉆探及物探方法

表3　原位測試法

表4　重難點分析及勘察處理措施意見

5　結束語

鄭州地鐵建設較晚，地鐵工程勘察工作經驗較少。地鐵工程勘察綜合性較強，有其特殊要求，這就要求我們不斷總結經驗，注重技術積累，采用綜合勘察方法，相互驗證，滿足設計要求。同時不斷采用新技術、新方法，使鄭州地鐵工程勘察更上新臺階。

[1]GB50307—2012城市軌道交通巖土工程勘察規范[S]

[2]GB50021—2001巖土工程勘察規范[S]

[3]GB/T50123—1999土工試驗方法標準[S]

[4]JGJ/T87—-2012建筑工程地質勘探與取樣技術規程[S]

[5]TB10012—2007鐵路工程地質勘察規范[S]

[6]TB 10018—2003鐵路工程地質原位測試規程[S]

[7]焦清杰.北京地鐵勘察的重要特點及重難點分析[J].鐵道建筑技術，2010(增)

[8]劉付海.地鐵項目巖土工程勘察的重點和難點[J].城市建設，2010(5)

[9]葛帆.地鐵勘察現場監理重難點淺析[J].廣東土木，2010(11)