呼和浩特某明挖地鐵車站勘察要點分析

謝 霖

(北京城建勘測設計研究院有限責任公司，北京 100101)

0 引言

城市軌道交通工程是城市發展水平的象征，地鐵工程建設環境復雜，場地工程地質和水文地質條件復雜，為確保地鐵工程建設的施工質量，地鐵巖土工程勘察作為地鐵建設的排頭兵，其重要性不言而喻。

1 工程概況

呼和浩特市地鐵1號線將軍衙署站為地下2層島式站臺車站，車站總長199.75 m，標準段寬21.2 m，車站主體結構底板埋深為19.3 m，為單柱雙跨箱型框架結構，擬采用明挖法施工。本車站附屬結構共設有4個出入口，2個風亭組，均為地下1層結構，埋深為0 m～11.3 m，擬采用明挖法施工。

2 勘察方案

城市軌道交通工程明挖車站為基坑工程，依據的規范主要有《城市軌道交通巖土工程勘察規范》《巖土工程勘察規范》《建筑地基基礎設計規范》和《建筑基坑支護技術規范》等。

2.1 鉆孔布置情況

綜合分析，場地按中等復雜場地考慮，鉆孔間距按20 m～40 m布置在圍護結構附近，優先控制基坑的陽角等角點部位和結構主體與通道、風道相接的位置，附屬結構都布有鉆孔控制。

鉆孔分為控制性鉆孔和一般性勘探孔，控制性鉆孔數量不少于勘探孔總數的1/3，并且取樣、原位測試孔不少于總孔數的1/2。

控制性勘探孔進入底板以下25 m，一般性勘探孔進入底板以下15 m。

2.2 原位測試

本次勘察期間主要的原位測試試驗有：

標準貫入試驗：對砂土、粉土進行標準貫入試驗，測試間距2.0 m。

動力觸探試驗：重型動力觸探試驗在碎石類土層中進行，測試間距2.0 m。

波速測試：波速測試采用單孔法，在控制性勘探孔中進行，測試深度不小于40 m。

視電阻率測試：視電阻率測試在控制性勘探孔中進行，測試深度不小于30 m。

2.3 室內試驗

本次勘察期間主要的室內試驗有：巖土的物理性質試驗(含水量、密度、液塑限、顆分試驗和熱物理試驗等)和巖土的力學性質試驗(壓縮、剪切、基床系數、回彈再壓縮和靜止側壓力系數等)。

3 工程地質和水文地質條件

3.1 工程地質條件

3.2 水文地質條件

本次勘察期間，在45 m的深度范圍內，經現場實測，本場地賦存一層地下水，地下水類型為潛水(二)，水位埋深為8.20 m～9.25 m，水位標高為1 049.20 m～1 052.54 m。含水層為粉土③3層、細砂③5層、粗砂③7層、礫砂③8層、圓礫③9層、卵石③10層。

4 巖土參數的分析和選用

巖土物理力學參數指標，主要包括巖土的天然含水量ω、密度ρ、孔隙比е、黏聚力c、內摩擦角φ、壓縮系數av1-2、壓縮模量Es1-2、標準貫入試驗擊數N、基床系數K、熱物理指標、地基土承載力特征值Fak等，這些物理力學指標是根據室內試驗和原位測試的數據進行統計后按有關規范計算和查表所獲得的。其中各指標的標準值，按不利組合考慮；當該組合無意義時，則空缺，如統計個數不足6個，只提供統計平均值，異常值按95%置信水平剔除。統計提供數據有：參與統計樣本數、最大值、最小值、平均值、變異系數。

巖土物理力學參數指標是巖土工程分析評價和后續設計工作的基礎依據，因此，勘察工作應提供科學詳實的參數指標，表1為本項目部分巖土物理力學性質指標的參數值，供后續工作使用。

表1 巖土參數建議值表

5 巖土工程分析評價和建議

明挖地鐵車站，一般埋深較大，屬于深大基坑。地基以及基坑側壁涉及地層較多，地層之間的差異性較大；地下水位與地鐵車站的位置關系以及地下水自身的復雜性；地鐵明挖車站所處的周邊環境條件都會對明挖地鐵車站的建設形成極大影響，因此，主要從以下幾方面進行明挖地鐵車站巖土工程分析和方案建議(以本項目為例說明)。

5.1 地基均勻性分析及基礎方案建議

根據本次勘察成果，車站結構基底位于粉質黏土③2層、細砂③5層、中砂③6層、圓礫③9層和卵石③10層，為中～低壓縮性土層，地基土整體穩定性好，可視為均勻性地基，承載力滿足設計要求，建議采用天然地基方案。出入口出地面部分位于雜填土①1層和素填土①2層，填土層松散、均勻性差，厚度不均，可清除后換填處理。

5.2 基坑側壁穩定性分析及基坑支護方案建議

根據本次勘察成果，車站基坑側壁土層從上到下主要為雜填土①1層、素填土①2層、粉質黏土③2層、粉土③3層、細砂③5層、中砂③6層、粗砂③7層、礫砂③8層、圓礫③9層和卵石③10層。其中填土層，固結程度差，結構松散，自穩性差。粉土及砂層，土體自穩能力較差，且本站地下水位穩定水位埋深8.20 m～9.25 m，高于結構底板，上述土層為地下水含水層，在地下水作用下易發生水土流失、滲透破壞，造成基坑坍塌，故本車站基坑開挖應采取合理的地下水控制和基坑支護措施，建議采用地下連續墻的方式。

5.3 地下水影響分析及控制措施建議

根據本次勘察成果，本站地下水位高于結構底板，如果帶水作業以及開挖，易造成滲透破壞，產生流土、流砂導致邊坡失穩造成基坑坍塌；故本車站基坑開挖應采取合理的地下水控制措施，建議采用坑外地下連續墻止水加坑內降水的控制措施。

根據本次水位實測資料，結合收集的本場地歷史水位資料，抗浮設防水位標高建議按1 058.9 m考慮，設計時應進行車站的抗浮驗算，當抗浮驗算不能滿足要求時，可在車站底部設置抗拔樁或采取相應的結構配重措施。

5.4 工程建設和周邊環境的相互影響分析及建議

擬建場地位于新華西街與哲理木路交叉路口東側，相互影響較大的周邊環境主要有：道路下的眾多地下管線；車站的東北側為中國工商銀行，西北側為將軍衙署，南側的6層底商商住樓，車站西側的鼓樓立交橋。

深基坑開挖易造成周圍土體的應力環境發生很大變化，尤其是降水開挖使邊坡土層中的有效應力減小，產生沉降以及不均勻沉降，易造成周邊地面變形、路面開裂等，施工過程中，應加強對周圍環境、道路、既有建筑物(如鼓樓立交橋的橋樁)的變形監測，及時反饋監測數據，信息化施工，本工點緊挨鼓樓立交橋，設計和施工過程中需考慮采用合理的橋樁保護措施。

施工對道路下方的眾多管線影響較大，施工易引起地面沉降，造成管線破裂，施工應考慮對地下管線的影響。建議施工前詳細查明地下管線，對重大市政管線部位在施工時采取地層加固、超前預支護措施，減少側壁變形和地面沉降，確保管線安全。

6 結語

城市軌道交通工程發展迅速，越來越多的城市都在開展此項建設，為了保證軌道交通工程建設安全有序的進行，就必須做好建設前期的勘察工作。地鐵勘察過程中，必須結合工法進行勘察方案的編制、室內試驗、參數的分析和選用、巖土工程分析評價和方案建議，指導后續的設計和施工。