鄭州市龍湖地區下穿隧道巖土問題分析與思考

賈黎君

（鄭州市市政工程勘測設計研究院，河南 鄭州 450046）

鄭州市龍湖地區下穿隧道巖土問題分析與思考

賈黎君

（鄭州市市政工程勘測設計研究院，河南 鄭州 450046）

以鄭州市鄭東新區龍湖地區建成后在水下通車運行的三條下穿隧道勘察為工程實例，探討在無明確勘察規范的情況下，如何確定勘察工作依據。分析勘察工作的重點、難點，提出設計及施工中應特別注意的問題。通過剖析問題，總結經驗，為今后類似工程勘察項目提供參考。

下穿隧道；巖土問題；分析

0 引言

龍湖地區位于鄭州市區東北部，是鄭東新區的重要組成部分。規劃范圍西起中州大道，東至東四環快速路（107輔道），北臨連霍高速公路，南依東風渠，總規劃用地面積約39.3km2。龍源十三街—如意東路隧道，自南向北從龍湖湖底貫通，隧道路面在湖底以下約13m，在規劃龍湖水面下約20m，是河南省第一條建成后在水下通車運行的隧道，無類似工程借鑒。作者有幸負責組織了龍湖地區多條市政道路及下穿隧道的巖土工程勘察工作，本文以此工程為實例，剖析問題，總結經驗，為今后類似工程勘察項目提供參考。

1 龍湖地區三條下穿隧道工程概況

龍湖區擬規劃建設的下穿隧道有北三環下穿隧道：西起如意西路西側，東至龍湖內環路東側，全長約4500m。其中隧道暗埋段約4080m，隧道引坡段約420m。

龍翼四街隧道工程南起北三環，北至龍湖內環路，全長1160m。其中隧道暗埋段長741m，隧道引坡段長419m。

龍源十三街—如意東路隧道工程，南起鑫惠路北側，北至龍北一路南側，沿線分別與鑫融路、北三環、龍湖、副CBD環路、龍行街、龍湖內環路交叉，全長約3150m。其中隧道暗埋段約2630m，隧道引坡段約520m。規劃為雙向6車道。主隧道采用雙孔拱形現澆混凝土箱涵結構，單涵凈寬12.90m。擋墻為重力式擋墻或U型槽結構，明挖法施工。工程位置如圖1所示。

圖1 鄭州龍湖區三條下穿隧道工程位置示意圖

2 地貌及地層概況

該區域地貌單元為黃河泛濫沖積平原。地勢平坦，總體趨勢呈西高東低、南高北低，現地面標高約81.0～86.0m。地下水位較高，魚塘遍布。現分布有抽沙坑和垃圾堆。地面下80m深度范圍內：除表層分布有厚度不均的素填土、雜填土外，約30m以淺為第四紀全新世沖積形成的地層，主要為粉質黏土、粉土、粉砂、細砂和中砂層，約30m以深為第四紀晚更新世沖積形成的地層，主要為粉質黏土及粉土層。

地下水情況：該場地在60m范圍內地下水主要為潛水。2011年6月勘察實測水位標高約78.5～81.8m，以大氣降水補給為主，蒸發排泄和開采排泄。該工程影響深度范圍內，上部為粉質黏土和粉土弱透水層夾粉砂和細砂強透水層組成，且粉土與粉質黏土呈互層結構，下部為細砂、中砂層為強透水層，夾粉土及粉質黏土層為弱透水層，土的綜合滲透系數0.6m/d，砂土層綜合滲透系數為8.0m/d。

3 勘察工作重難點分析

設計擬按隧道引坡段、主體段由淺到深分段采用混凝土擋墻、“U”型槽，雙孔矩形混凝土箱涵結構形式；地下水位埋藏淺、降水量大；大開挖施工，開挖深度約20m，開挖深度范圍內主要為砂層夾粉質黏土和粉土層；砂層為強透水層，粉土及粉質黏土層為弱透水層。

以工程的性質、功能（一類、二類城市交通隧道）、擬定的施工方案（放坡明挖施工）等確定勘察所依據的規范，并進一步明確了工作量的布置。以《巖土工程勘察規范》（GB50021—2001）（2009年版）、《市政工程勘察規范》（CJJ56—94）為主，同時參考《公路工程地質勘察規范》(JTJ064—98)、《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63—2007)、《建筑地基處理技術規范》(JGJ79—2002)、《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120—99)、《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330—2002)。結合場地條件和地區勘察經驗，確定分別沿隧道兩側對稱布置，擋墻或U型槽段按不大于50m間距，暗埋段按40m間距布孔，地層變化較大時，增加勘探點，一般孔孔深按不小于2倍預計基坑開挖深度，控制孔深50m，波速測試孔深80m鉆探。保證外業鉆探工作量，嚴格“監控”地層變化。要求勘察不但要滿足隧道主體工程詳細勘察要求，還要滿足施工中形成的邊坡和基坑工程設計、施工的勘察要求。

除常規勘察技術要求外，還提出勘察工作和分析評價重點：

（1）要求提供各土層的滲透系數（水平、垂直）、土的剪切指標（直剪、三軸CU、三軸UU）、基床系數（水平、豎向）、土壓力系數、土基的回彈指標等地下工程可能涉及到的技術參數。

（2）提供抗浮設計水位建議值，提供施工降水的有關技術參數及施工降水方法的建議；評價地下水對工程的影響。

（3）提供基坑開挖邊坡穩定性計算、支護設計所需參數；提供在基坑施工中可能采取的支護方式的建議。

（4）對邊坡和基坑工程可能的影響范圍、破壞模式、穩定性和危害性進行評價；對基坑及邊坡工程設計、施工、監測提出合理的建議。

（5）提供基坑開挖過程中應注意的問題及其防治措施的建議。

（6）分析評價龍湖蓄水后對工程運行的影響。

以上幾點對地下結構設計需要，專項的降水設計和支護設計，施工過程需注意的問題及其防治措施都已包括，可以說要求高且全面。

4 經驗總結

（1）工作依據的確定

三條隧道在2011年5月至8月同時開展，當時1994版《市政工程勘察規范》（CJJ56—94）中對城市隧道工程勘察還沒有專門的明確要求，幾經討論，確定了以《巖土工程勘察規范》（GB50021—2001）（2009年版）、《市政工程勘察規范》（CJJ56—2002）為主，同時參考現行《公路工程地質勘察規范》(JTJ064—98)、《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63—2007)、《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2002)、《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120—99)、《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330—2002)作為勘察依據的思路。通過以上幾本相關規范的參照運用，現在對照起來，工作思路及工作量的布設和2012新版《市政工程勘察規范》（CJJ56—2002）中對城市隧道工程勘察的要求也是完全一致的。

（2）該區域抗浮設防水位的確定

鄭東龍湖區，過去為稻田、魚塘和采沙坑，低洼易澇，地下水位高。2011年6至8月勘察時，實測水位在現地面以下3.2～8.0m，標高78.5～81.8m。以往資料表明，該區域場地內近3～5a的地下水最高水位在現自然地表下約2.0m,抗浮設防水位應按設計基準期最高平均水位或歷史最高水位。經反復討論，考慮龍湖蓄水后的不利影響，建議按地表計抗浮設防水位（埋深0.0m）。

（3）龍湖正常蓄水水位標高85.5m，龍湖深水區湖底高程78.5m，現水位標高約78.5～81.8m，隧道頂面在湖水以下約12m，因此，應特別注意龍湖湖水的防滲漏問題，以及由此引起的周圍地下水位的上升、砂土液化加重、土體強度降低、地下水浮力增大及龍湖水位驟然升降對隧道產生的附加應力等工程地質問題。

（4）建議采用管井加輕型井點降水，局部設止水帷幕，合理確定降水井點深度，合理控制降水速度，保證效果，避免因降水過快，出現地面沉陷、開裂、支護樁位移等事故發生。

（5）現龍湖區域的西南部地面垃圾堆填雜亂，魚塘、采沙坑分布廣；龍湖區域的東北部為拆遷區，地面堆積及房屋基礎等情況復雜。勘察工作不能僅局限于探孔鉆探、編錄，還應深入、耐心、細致地調查和走訪；勘察工作也不能僅局限于規范要求的工作，還應認真負責地為設計收集所在場地的工程經驗，提供第一手準確可靠的資料。

5 工程施工過程中的思考

（1）關于工程經驗

由于地層的獨特性和不確定性，有了理論及經驗的積累，才會有區域性和規律性可循，才會有對工程的預見性。現行規范只是對強制條文的嚴格控制，對承載力等巖土工程參數的選取不再做出硬性的規定。因此，在很多情況下，在很大程度上需要由經驗得到的工程判斷來解釋現場勘察的結果，并獲得用于設計的代表性數據[2]。這是工程經驗，也就是對工程特點和要求的理解，對工程設計、施工要害的把握。現場的鉆探及取樣是確定了的土樣狀態，如土的含水量、密度、應力等，但施工過程中土的物性指標是在變化的，工作中需要準確地把握和判斷[3]。如該工程中各土層的滲透系數、靜止土壓力系數、基床系數、土層基底摩擦系數等的確定，有試驗，也有區域性的設計施工經驗在里面。

（2）勘察與設計技術上要進一步溝通融合

勘察不僅僅要達到滿足規范要求，更重要的是為設計的實際要求而做，設計也應該把勘察的結論自然融入到設計中去。這樣的勘測設計產品才是安全的、經濟的。但由于地下情況的不確定性，勘察的評價及結論需要在設計過程中不斷完善、補充。怎樣從設計的角度考慮巖土參數的提取，怎樣從地質的觀點考慮設計參數的運用，比如勘察報告中對施工降水設計、基坑支護參數的確定等。這是巖土勘察人員應該具備的技術工作思路[3]。

6 結 語

現龍湖已經蓄水，隧道已通車。隧道運行良好。龍湖區三條隧道的勘察，從踏勘、與設計人員的充分溝通，到搜集查找資料、編制勘察綱要、座談、專家評審和中間多次的技術溝通會等，其工作方法、技術思路和勘察成果對龍湖區及其他相似工程具有較好的借鑒和指導意義。

[1]鄧曉穎,陳鴻漢,龔曉凌,等.鄭州龍湖工程建設中的環境地質問題分析[J].水利水電科技進展,2009,29(1)：66-68.

[2]張在明.巖土工程的工作方法 [C]//全國巖土與工程學術大會. 2006.

[3]高大釗,孫鈞.巖土工程的回顧與前瞻[M].北京：人民交通出版社,2001.

U452

：B

：1009-7716（2017）02-0172-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.02.053

2016-11-28

賈黎君（1973-），女，河南滑縣人，工程碩士，高級工程師 ，從事巖土勘察及技術管理工作。