鄭州市龍湖地區(qū)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(shè)計研究院，河南 鄭州 450046）

鄭州市龍湖地區(qū)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(shè)計研究院，河南 鄭州 450046）

以鄭州市鄭東新區(qū)龍湖地區(qū)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(guī)范的情況下，如何確定勘察工作依據(jù)。分析勘察工作的重點、難點，提出設(shè)計及施工中應(yīng)特別注意的問題。通過剖析問題，總結(jié)經(jīng)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(qū)位于鄭州市區(qū)東北部，是鄭東新區(qū)的重要組成部分。規(guī)劃范圍西起中州大道，東至東四環(huán)快速路（107輔道），北臨連霍高速公路，南依東風渠，總規(guī)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(guī)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(qū)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(jié)經(jīng)驗，為今后類似工程勘察項目提供參考。

1 龍湖地區(qū)三條下穿隧道工程概況

龍湖區(qū)擬規(guī)劃建設(shè)的下穿隧道有北三環(huán)下穿隧道：西起如意西路西側(cè)，東至龍湖內(nèi)環(huán)路東側(cè)，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(huán)，北至龍湖內(nèi)環(huán)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(cè)，北至龍北一路南側(cè)，沿線分別與鑫融路、北三環(huán)、龍湖、副CBD環(huán)路、龍行街、龍湖內(nèi)環(huán)路交叉，全長約3150m。其中隧道暗埋段約2630m，隧道引坡段約520m。規(guī)劃為雙向6車道。主隧道采用雙孔拱形現(xiàn)澆混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，單涵凈寬12.90m。擋墻為重力式擋墻或U型槽結(jié)構(gòu)，明挖法施工。工程位置如圖1所示。

圖1 鄭州龍湖區(qū)三條下穿隧道工程位置示意圖

2 地貌及地層概況

該區(qū)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(xiàn)地面標高約81.0～86.0m。地下水位較高，魚塘遍布。現(xiàn)分布有抽沙坑和垃圾堆。地面下80m深度范圍內(nèi)：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(zhì)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(zhì)黏土及粉土層。

地下水情況：該場地在60m范圍內(nèi)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(fā)排泄和開采排泄。該工程影響深度范圍內(nèi)，上部為粉質(zhì)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(zhì)黏土呈互層結(jié)構(gòu)，下部為細砂、中砂層為強透水層，夾粉土及粉質(zhì)黏土層為弱透水層，土的綜合滲透系數(shù)0.6m/d，砂土層綜合滲透系數(shù)為8.0m/d。

3 勘察工作重難點分析

設(shè)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(jié)構(gòu)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(nèi)主要為砂層夾粉質(zhì)黏土和粉土層；砂層為強透水層，粉土及粉質(zhì)黏土層為弱透水層。

以工程的性質(zhì)、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(jù)的規(guī)范，并進一步明確了工作量的布置。以《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2001）（2009年版）、《市政工程勘察規(guī)范》（CJJ56—94）為主，同時參考《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTJ064—98)、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTGD63—2007)、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2002)、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ120—99)、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330—2002)。結(jié)合場地條件和地區(qū)勘察經(jīng)驗，確定分別沿隧道兩側(cè)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(yù)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(yè)鉆探工作量，嚴格“監(jiān)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(shè)計、施工的勘察要求。

除常規(guī)勘察技術(shù)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(shù)（水平、垂直）、土的剪切指標（直剪、三軸CU、三軸UU）、基床系數(shù)（水平、豎向）、土壓力系數(shù)、土基的回彈指標等地下工程可能涉及到的技術(shù)參數(shù)。

（2）提供抗浮設(shè)計水位建議值，提供施工降水的有關(guān)技術(shù)參數(shù)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(wěn)定性計算、支護設(shè)計所需參數(shù)；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(wěn)定性和危害性進行評價；對基坑及邊坡工程設(shè)計、施工、監(jiān)測提出合理的建議。

（5）提供基坑開挖過程中應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計需要，專項的降水設(shè)計和支護設(shè)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(jīng)驗總結(jié)

（1）工作依據(jù)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(guī)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(jīng)討論，確定了以《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2001）（2009年版）、《市政工程勘察規(guī)范》（CJJ56—2002）為主，同時參考現(xiàn)行《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTJ064—98)、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTGD63—2007)、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79—2002)、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ120—99)、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330—2002)作為勘察依據(jù)的思路。通過以上幾本相關(guān)規(guī)范的參照運用，現(xiàn)在對照起來，工作思路及工作量的布設(shè)和2012新版《市政工程勘察規(guī)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(qū)域抗浮設(shè)防水位的確定

鄭東龍湖區(qū)，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(xiàn)地面以下3.2～8.0m，標高78.5～81.8m。以往資料表明，該區(qū)域場地內(nèi)近3～5a的地下水最高水位在現(xiàn)自然地表下約2.0m,抗浮設(shè)防水位應(yīng)按設(shè)計基準期最高平均水位或歷史最高水位。經(jīng)反復(fù)討論，考慮龍湖蓄水后的不利影響，建議按地表計抗浮設(shè)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(qū)湖底高程78.5m，現(xiàn)水位標高約78.5～81.8m，隧道頂面在湖水以下約12m，因此，應(yīng)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(chǎn)生的附加應(yīng)力等工程地質(zhì)問題。

（4）建議采用管井加輕型井點降水，局部設(shè)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(xiàn)地面沉陷、開裂、支護樁位移等事故發(fā)生。

（5）現(xiàn)龍湖區(qū)域的西南部地面垃圾堆填雜亂，魚塘、采沙坑分布廣；龍湖區(qū)域的東北部為拆遷區(qū)，地面堆積及房屋基礎(chǔ)等情況復(fù)雜。勘察工作不能僅局限于探孔鉆探、編錄，還應(yīng)深入、耐心、細致地調(diào)查和走訪；勘察工作也不能僅局限于規(guī)范要求的工作，還應(yīng)認真負責地為設(shè)計收集所在場地的工程經(jīng)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(guān)于工程經(jīng)驗

由于地層的獨特性和不確定性，有了理論及經(jīng)驗的積累，才會有區(qū)域性和規(guī)律性可循，才會有對工程的預(yù)見性。現(xiàn)行規(guī)范只是對強制條文的嚴格控制，對承載力等巖土工程參數(shù)的選取不再做出硬性的規(guī)定。因此，在很多情況下，在很大程度上需要由經(jīng)驗得到的工程判斷來解釋現(xiàn)場勘察的結(jié)果，并獲得用于設(shè)計的代表性數(shù)據(jù)[2]。這是工程經(jīng)驗，也就是對工程特點和要求的理解，對工程設(shè)計、施工要害的把握。現(xiàn)場的鉆探及取樣是確定了的土樣狀態(tài)，如土的含水量、密度、應(yīng)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(shù)、靜止土壓力系數(shù)、基床系數(shù)、土層基底摩擦系數(shù)等的確定，有試驗，也有區(qū)域性的設(shè)計施工經(jīng)驗在里面。

（2）勘察與設(shè)計技術(shù)上要進一步溝通融合

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

6 結(jié) 語

現(xiàn)龍湖已經(jīng)蓄水，隧道已通車。隧道運行良好。龍湖區(qū)三條隧道的勘察，從踏勘、與設(shè)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(shù)溝通會等，其工作方法、技術(shù)思路和勘察成果對龍湖區(qū)及其他相似工程具有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。

[1]鄧曉穎,陳鴻漢,龔曉凌,等.鄭州龍湖工程建設(shè)中的環(huán)境地質(zhì)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(shù)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(shù)管理工作。