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

馮西洲

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司 西安 710043 旱區地下水文與生態效應教育部重點實驗室 西安 710054）

隨著城市功能的不斷完善、城市空間的不斷拓展，顯現出對城市軌道交通方面的旺盛需求，對于城市軌道交通的開發建設已是勢在必行，為此，我們要關注和重視城市軌道交通巖土工程地質勘察工作中存在的問題，全面了解和把握城市軌道交通工程施工區域的地質、地貌等情況，對其進行翔實的、全面的勘察和評估，并提供相關的數據參數，采用切實有效的解決措施和對策，確保城市軌道交通工程的質量和安全。

1 城市軌道交通巖土工程地質勘察相關概念及特點

要了解城市軌道交通巖土工程地質勘察的特點，首先要明晰城市軌道交通的特點，從線路敷設方式來看，城市軌道交通主要是為地下線、地面線和高架線；從功能來看，城市軌道交通主要是指車站、車輛段、停車場、變電站、控制中心等；從施工方法來看，城市軌道交通建設主要根據具體施工情況和環境，選取不同的盾構法、礦山法、明挖法、蓋挖法和沉管法，并突出表現為以下方面的具體特征：①環境相對復雜，有大量立體交叉的復雜地下管線，還存在諸多的城市建筑物和構造物；②工程地質、水文條件存在不確定性，具有一定的風險；③立體交叉施工方法的應用較多，給城市軌道交通施工帶來較大的難度；④有較多的結構形式，施工工期要求較緊。

城市軌道交通巖土工程地質勘察的特點主要體現于以下方面的內容：①作業線長、任務重。城市軌道交通巖土工程地質勘察的線路長度通常為幾公里，甚至幾十公里，這就要求在城市軌道交通巖土工程地質勘察工作中合理調配人員、機械和相關設備，準確把握勘察要點和關鍵性問題。②安全文明施工的要求較高。由于城市軌道交通巖土工程建設要采用鉆孔施工、開孔、泥漿循環系統等方式，且位于鬧市區域，為此，就要合理全面地統籌和布置安全警示、撤場封孔、地面清洗等工作。③由于城市軌道交通巖土工程鉆探作業要穿越城市中眾多的建筑物、地下管線等，為此加大了勘察鉆探工作的難度。④工程地質勘察的前瞻性要求較高。由于城市軌道交通相對擁擠和復雜，這就加大了巖土工程地質勘察的作業難度，要求在有限的規定時間之內完成城市軌道交通巖土地質勘察作業，因此需要工程地質勘察作業人員具有極強的預見性、前瞻性，以免增加補充勘察的困難。⑤變更頻繁。由于城市軌道交通的淺層地下空間地質環境相對復雜，具有較多的變化，加之城市道路、地面建筑物、構造物及地下管線的約束和限制，導致城市軌道交通巖土工程地質勘察中的變更相對頻繁，經常會出現移位的現象。⑥水上鉆探難度較大。由于城市軌道交通巖土工程施工線路難免存在穿越地表水體的現象，因而增大了水上鉆探的難度，具有較大的安全隱患和風險。

2 城市軌道交通巖土工程地質勘察中存在的問題分析

2.1 在環境勘察方面存在缺失

城市軌道交通巖土工程地質勘察工作對于周邊環境的勘察存在一定的缺失，由于軌道交通建設大多處于城市的繁華中心地段，其周邊道路、橋涵基礎、地下管線、人防工程、地下室的分布及使用狀態對于城市軌道交通建設極其關鍵和重要，然而一些城市軌道交通巖土工程勘察中對于環境的勘察存在一定的缺失和不足，沒有確保環境勘察的準確性和齊備性。

2.2 缺乏鉆探補充措施和方法

由于城市軌道交通的巖土工程地質勘察通常存在不具備施工條件的情形。在一些明挖車站施工中還可以在施工圍擋完成之后進行補充勘察，然而對于暗挖的盾構隧道而言，卻難以實現補充性的勘察，這就降低了巖土工程地質勘察的精度和密度，引發工程事故。

2.3 設計與勘察的關聯性缺失

一些城市軌道交通巖土工程地質勘察工作極其復雜，要涉及巖溶、斷裂、不整合面、承壓含水層等不同地質條件，設計方由于缺乏與勘察單位的合理有效的溝通，導致設計難以達到施工要求，從而引發嚴重的墻體開裂、鋼管撐斷裂等事故。

2.4 施工與勘察的關聯性缺失

由于城市軌道交通中的施工采用常規性的土石開挖措施和方法，而缺乏對地質勘察條件和數據的全面了解，這就極大地降低了施工的效率，存在施工方案變更的現象和問題。

2.5 缺乏對不良地質作用的重視

由于一些城市軌道交通工程建設中存在不良地質作用，一些區域受到斷層、巖溶的影響較大，使城市軌道交通巖土工程的地質成分相對復雜，部分勘察單位和施工沒有充分重視這些不良地質作用，導致施工的難度增大。

2.6 缺乏預見性的工作量設置

在部分城市軌道交通巖土工程勘察工作中，存在預見性、前瞻性不足的問題和現象，如：某綜合基地的初始勘察階段，主觀性地確定了基礎類型，采用預應力管樁的基礎類型，這就對后續的勘探孔的深度造成了限制性的影響，隨后出現后期的跨線高架、抗震設防超限等問題，不得不重新進行勘察，這就導致勘察工作量增大，也使勘察成果分析的評價不夠準確和完善。

3 城市軌道交通巖土工程勘察的解決措施和對策

3.1 明確城市軌道交通巖土工程勘察程序

城市軌道交通巖土工程勘察分為不同的階段，具體來說包括有：可行性研究、初步勘察、詳細勘察、施工勘察。其中，初步勘察、詳細勘察是極其關鍵和重要的環節，初步勘察主要是將勘察的相關數據應用于線路平面布置、地鐵車站埋深、出入口布設、圍護結構、隧道施工方案、襯砌方法等方面；詳細勘察階段則主要是將勘察的相關數據應用于施工圖設計、各專業設計和計算之中，較好地掌握城市軌道工程施工運營中的沉降、變形及位移情況，并據此采用適宜有效的預測方案和控制方法。

城市軌道交通巖土工程勘察的主要程序和流程主要包括以下內容：①根據已經掌握的工程地質資料，按照技術要求和標準確定勘察重點內容；②編撰工程地質勘察綱要，使之符合技術要求；③在布置協調好鉆探工作場地的前提下，采用現場鉆探的方式進行鉆探施工，并實施巖土工程測試、室內土工試驗等作業；④進行資料整理，并將工程地質勘察結果納入到計算機自動化系統之中，最后輸出并提交使用。

3.2 加強不良地質條件的勘察

由于城市軌道交通建設會采用不同的線路敷設方式、結構形式，因而要求采用不同的工程地質勘察，尤其對于不良的、復雜的地質條件和地段，要加強重點地質勘察，具體來說，主要包括以下不良地質條件的勘察：

（1）地質構造的勘察。要全面查清線路所經的斷層走向、傾向、傾角，并對破碎帶的寬度、充填物的膠結狀態、富水狀況等進行全面的了解和勘察，全面了解城市軌道交通建設的地質構造，并對其勘察結果進行評價，提出合理控制不良地質構造的方案和建議。

（2）不良地質及特殊土的勘察。要全面查清城市軌道交通線路經過的不良地質及特殊土體，尤其要關注人工填土、地震可液化層、軟土、膨脹土、殘積土等不良地質狀況，并根據不同的特殊土體提出合理的控制措施和對策：①人土填土的勘察對策。這是城市軌道交通工程施工中極其常見的特殊土體，可以分為素填土、雜填土、填筑土等，它們具有不同的分布狀態、層厚變化，要采用增加勘探孔密度的方法，加大對人工填土這種特殊土體的勘察，全面了解和獲悉人工填土的分布范圍和埋深狀態。②軟土的勘察對策。要全面查清軟土的物理力學性能，并對軟土進行固結試驗、滲透試驗，在獲取試驗數據和參數的前提下，進行準確的沉降計算。并查清軟土是否存在震陷的可能性，通過靈敏度試驗、靜三軸試驗、動三軸試驗等方式，準確地計算并獲取軟土的震陷量。另外，在采用室內土工試驗的同時，還要采用標貫、十字板剪切試驗、靜力觸探等原位測試技術和方法，全面把握軟土的物理力學性能。③砂土液化的勘察對策。對于可能存在液化的區域開展重點勘察，利用標準貫入法檢測其液化狀態，在確保標準貫入的器具、操作合乎標準和要求的前提下，加強試驗現場的把控，確保其準確性。

3.3 加強對地下水的勘察

地下水可能會導致基坑突涌、流砂、腐蝕建筑材料等問題，因而要注重對地下水的勘察，包括地下水的類型、埋藏深度、含水層特征、滲透系數、影響半徑、水的腐蝕性、歷史最高水位等相關數據，當運用降水施工技術時，還要重點查清所需了解的地下水補給來源、排泄條件、地下水與地表水體的聯系、含水層中細粒土層的分布、類似工程的降水實例及經驗等情況。

（1）地下水位量測。要通過野外實地量測的方式獲悉鉆探的初見水位、穩定水位及各含水層水位。其中：鉆探過程的初見水位主要是指干鉆過程中第一時間看到的真實水位，在毛細作用的影響之下，初見水位的確定通常比實際水位要高。穩定水位主要是指鉆探時的地下水逐漸恢復到天然狀態時的水位，地質勘察人員要熟悉場地的水文情況，明確鉆孔混合水位是什么水位，要重點查清場地內的潛水位及對施工有影響的承壓水水頭，必要時專門打淺孔量測孔隙潛水水位。同時，要采用測壓管法量測承壓水水頭，要在解決隔水問題的前提下進行量測，以確保量測的準確性。

（2）地下水試樣的采取。要采取地下水樣以進行水質分析試驗，確定地下水試樣采取的數量，以準確地判定地下水的腐蝕性。同時，傳統的地下潛水水樣是在鉆孔中實施，是一種泥漿靜置后取的水樣，它難免受到鉆探用水及其他含水層的干擾和影響，為此，應當考慮量測水位的要求，采用分層取水的方式，以確保地下水試樣的采取符合要求。

（3）水文地質試驗。城市軌道交通巖土工程勘察的野外試驗主要是指單孔或多孔的抽水試驗、注水試驗、承壓水水頭觀測等，同時還要提供其他的水文地質參數，以全面改進和完善勘察成果。

（4）室內試驗。城市軌道交通巖土工程水文勘察中的室內試驗主要是指室內滲透試驗和水質分析試驗。

3.4 注重選取和采用綜合勘察技術

對于城市軌道交通巖土工程勘察而言，還要依循統籌規劃、適度超前、合理布局的原則，采用綜合勘察技術和手段，具體包括有以下內容：

（1）GPS技術。可以采用動態式測量的方式開展城市軌道交通巖土工程勘察工作，通過GPS定位導航生成坐標系統，準確地獲悉勘探的具體位置相關信息，實現對場地環境的勘察。

（2）高密度電阻率技術。通過供電電極向下輸送直流電流，實現對地面電場變化規律的探測，準確地獲悉地表的電阻率，由此判斷巖土的特性。

（3）橫波反射技術。利用安裝于地表的檢波器，根據地震波在地下不同介質中的傳播速度，可以獲悉勘察位置的反射波相位、速度、振幅等信息，由此判斷巖土的特性。

（4）大地電場巖性檢測技術。利用探測儀點頻接收地表不同深度反射回來的電磁波信息，獲悉其電阻率、速度、幅度等，探測并判斷巖土的性質、含水層、礦體等。

（5）多瞬息態面波技術。利用面波在不同介質表面的傳播速度不同，在瞬態沖擊力的作用下向地面發出面波，實現對巖土地質的勘察。

總之，城市軌道交通巖土工程勘察極其重要和關鍵，要分析其中存在的問題，采用科學合理、切實有效的勘察技術和不同措施，較好地提升勘察的質量和效果。

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