廣州地鐵12號線K24+506.989～K30+721.742工程概況及地質分析

中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000

1 工程概況

廣州市軌道交通12號線工程自白云區金沙洲起，主要經過白云區、越秀區、海珠區、黃埔區、番禺區大學城，線路全長37.6km，全為地下線。K24+506.989～K30+721.742工程含2站5區間及1處中間風井，分別是恒福路站、烈士陵園站、景云路站—廣園新村站區間、廣園新村站—恒福路站區間、恒福路站—建設六馬路站區間、建設六馬路站—烈士陵園站區間、烈士陵園站—東湖站區間及廣園新村站—恒福路站中間風井，其中烈士陵園站為換乘站，總長6.2km。總體平面布置見圖1。

圖1 總體平面布置圖

工程施工范圍包含的前期工程：綠化遷移、砍伐、回遷、恢復、保護、養護、修枝及配合行政手續的申報工作，管線遷改施工、管線回遷施工、道路開挖及恢復、安全文明施工、特殊管線補償，交通疏解，場地準備；車站主體及附屬結構工程（含出入口通道、風井、風亭、風道、冷卻塔）的圍護結構、土石方工程、主體結構、預留結構等施工，盾構區間主體、端頭加固、聯絡通道、泵站（房）、中間風井、緊急疏散通道、疏散平臺等施工；還有其他如補充勘探、防水工程、綜合接地、地基處理、施工監測、鄰近建（構）物及管線保護及監測、道路的保護及監測、管線懸吊保護工程、預留預埋、文物勘探及保護（含專項施工方案等）。車站及區間的基本情況見表1、表2。

表1 車站基本情況

表2 區間基本情況

2 技術標準

結構設計使用年限為100年，結構安全等級為一級。區間抗震設防烈度為7度，抗震設施按8度設防；按甲類人防工程設計。區間采用復合式土壓平衡盾構，區間襯砌外徑為6400mm，內徑為5800mm。

3 地形、地貌及周邊環境

該工程恒福路站屬于丘陵地貌單元，車站主要位于麓湖公園內。恒福路車流量較大，交通繁忙，附近有廣州藝術博物院廣場、圓形花壇、博物院、標志性雕塑、停車場及廣州市兒童樂園等。

4 車站及區間地質

4.1 恒福路站

車站范圍內地質沿地層由上往下依次為<1>人工填土層、<5N-2>粉質黏土、<5F-2>粉土、<7-1>強風化粗砂巖、<8-3>中風化泥質粉砂巖、<9-1>微風化粗砂巖。

4.2 烈士陵園站

車站范圍內地質沿地層由上往下依次為<1>人工填土層、<5N-2>泥質粉砂巖層、<6>全風化泥質粉砂巖、砂巖、<7>強風化泥質粉砂巖、<8>中風化泥質粉砂巖、<9>微風化泥質粉砂巖。車站主體采用洞樁法開挖，地層主要是紅層地質，巖面較高，巖面以上為不透水層粉質黏土，由上至下不含透水層，具備礦山法施工地質條件。場地地下水為第四系松散層孔隙水（潛水或承壓水）、層狀基巖裂隙水。

4.3 盾構區間

（1）景云路站—廣園新村站區間。景云路站—廣園新村站區間隧道主要穿越<5C-1B>粉質黏土、<9C-1>微風化炭質灰巖、<7-2>強風化炭質頁巖、<9C-2>微風化石灰巖。區間穿越三元里溫泉斷裂帶，區間線路縱斷面為單坡形坡，最大坡度為16.68‰

（2）廣園新村站—恒福路站區間。廣園新村站—恒福路站區間主要穿越<5N-1>粉質黏土、<7-3>強風化泥質粉砂巖、<8-3>中風化泥質粉砂巖、<9Z>微風化混合花崗巖、<7Z>強風化混合花崗巖。微風化混合花崗巖天然單軸抗壓強度為47.8～167.0MPa，平均89.7MPa。區間穿越麓湖斷裂帶和廣從斷裂帶。

（3）恒福路站—建設六馬路站區間。恒福路站～建設六馬路站區間隧道主要穿越<9-1>微風化礫巖；在建設六馬路站端頭穿越<7-3>強風化泥質粉砂巖、<6>全風化泥質粉砂巖。線路縱斷面為雙V形坡，線路上跨地鐵5號線區間。

（4）建設六馬路站—烈士陵園站區間。建設六馬路站～烈士陵園站區間隧道主要穿越<9-1>微風化含礫砂巖。區間線路縱斷面為單坡形坡，最大坡度為15.59‰。

（5）烈士陵園站—東湖站區間。烈士陵園站～東湖站區間主要穿越地層為<7-3>泥質粉砂巖、<8-3>泥質粉砂巖、<9-3>泥質粉砂巖，根據初勘地質，顯示區間穿越清泉街斷裂帶，同時下穿密集建（構）筑物與河涌，區間隧道在平面以及豎向避讓建筑物樁基。

5 水文

根據初步勘察資料，線路沿線地下水水位埋藏深淺不一，初見地下水位一般埋深為0.40～3.80m（高程為4.11～11.47m），穩定地下水一般埋深為1.70～2.83m（高程為3.61～11.27m）。

沿線地表水較豐富，地下水主要由地表水下滲而成，一般與地表水具有直接的補給、排泄關系，沖積砂層透水性強，經分層水位觀測，各透水層地下水水位標高基本相近，僅局部填土中的上層滯水水位偏高。

5.1 地下水類型、賦存方式

地下水按賦存方式分為第四系潛水、層狀基巖風化裂隙水、塊狀基巖風化裂隙水。（1）第四系潛水。第四系海陸交互相沉積砂層、沖積-洪積砂層為第四系潛水主要含水層。（2）層狀基巖風化裂隙水。局部裂隙發育地段或構造破碎帶，其水量較豐富，具承壓性。（3）塊狀基巖風化裂隙水。局部裂隙發育地段或構造破碎帶，其水量較豐富，具承壓性。

5.2 地下水的補給、徑流和排泄條件

站址內地表水較發育，砂層等中等～強透水層發育，施工時應注意。

6 不良地質

（1）人工填土。人工填土層主要為雜填土和素填土，顏色較雜，素填土主要為人工堆填的粉質黏土、中粗砂、碎石等，雜填土則含有磚塊、混凝土塊等建筑垃圾或生活垃圾。該層在水平方向上分布廣泛，沿線地段均有揭露；在垂直方向上分布不均勻，局部可能存在土層滯水。人工填土成分復雜，一般比較松散，成分不均，在基坑開挖和樁成孔過程中若處理不當，易導致側壁坍塌或樁體不完整。

（2）軟土。淤泥和淤泥質土具有天然含水量高（均大于液限）、孔隙比大、壓縮性高、強度低、滲透系數小等物理力學性質。當原狀土受震動后，會很快變成稀釋狀態，易產生側向滑動、沉降及基底變形等現象。軟土除排水固結引起變形外，在剪應力作用下還會發生緩慢而長久的剪切變形，對建筑地基沉降及地基穩定性均有不利影響。軟土屬高壓縮性土，極易因其體積的壓縮而導致地面和建筑物沉降。因軟土透水性弱，對地基排水固結不利，不僅會影響地基強度，還會延長地基趨于穩定的沉降時間。該類土平面位置及厚度分布不均，極易產生不均勻沉降。除此之外，該類土pH值偏低，有機質和富里酸含量偏高，對地基處理會有一定影響。

（3）殘積土和風化巖。根據類型的不同，場地范圍內殘積土和風化巖可劃分為三類：碎屑巖殘積土和風化巖，花崗巖、混合花崗巖殘積土和風化巖，灰巖殘積土和風化巖。

（4）斷裂。根據區域地質資料，該段發育的斷裂主要有三元里溫泉斷裂、廣從斷裂、麓湖斷裂、清泉街斷裂。

破碎帶與風化深槽往往是褶皺構造和斷裂帶的伴生體，褶皺構造的背斜軸部張性節理、裂隙發育往往形成破碎巖帶，此類破碎帶一般地下水活動劇烈，在灰巖地段容易形成溶洞和土洞；褶皺構造的向斜槽部和擠壓性斷層附近往往存在閉合狀節理裂隙發育，易形成風化深槽、儲水帶，在灰巖地段也容易形成溶洞和土洞；斷層發育的部位或附近，由于斷層雙盤巖石的互相擠壓或錯動，兩盤巖石被擠壓錯動形成大量的節理裂隙，巖體破碎，加之地下水活動，往往會形成風化深槽。

斷裂是地下水活動的通道，同時又是地下水賦存的場所，斷裂帶通常巖石較破碎，在盾構施工時應采取足夠的保護措施，避免事故的發生。

（5）巖溶景云路站—廣園新村站區間分布有灰巖，發育有溶洞、土洞及溶溝等。地層分界線交界處巖溶更發育，水量較豐富，且發育風化深槽，深槽處堆積較厚的砂層。

區間下伏石炭系石磴子組、測水組灰巖、炭質灰巖和石炭系壺天群石灰巖地層巖溶發育強烈，以表層溶蝕發育為主要特點，分布規律性差，形態規模各異，巖溶洞體約三分之一呈無充填或半充填狀態，其余呈充填狀，充填物工程性質軟弱，易被水流沖蝕，局部洞體充填物夾碎石，為近期塌落物，多屬于不穩定洞體，對線路的穩定性很不利。地鐵隧道穿越溶洞、土洞和溶溝、溶槽發育地段前，應對其進行預先處理，否則易引起盾構機偏位、坑道突涌、塌陷等工程事故，甚至引發地質災害。車站基坑開挖前，應預先采取充填、注漿等措施，防止基坑側壁失穩或基底塌陷，并有溶洞突涌的預防措施。

（6）軟硬不均地層景云路站—廣園新村站—恒福路站區間穿越上軟下硬地層，上部中風化花崗巖，下部為微風化花崗巖。盾構機穿越軟硬復合地層，往往導致盾構掘進困難，并易使周邊環境受到不利影響。

盾構機掘進過程中，上部軟弱地層較容易被刀盤切削進入土艙，但下部堅硬巖層不易被刀盤破碎，導致盾構機姿態有向上偏移的趨勢。隧道斷面下部堅硬巖層致使盾構機的滾刀較快磨損，而上部軟弱地層自穩性差，或遇水軟化崩解，給開艙換刀帶來較大的風險。隧道上部地層穩定性差，容易坍塌，且刀具與巖面發生周期性的碰撞，刀盤振動大，掘進速度緩慢，對上部地層擾動較大。地表沉降難以控制，易造成地表不均勻沉降。盾構刀盤破除下部硬巖時邊緣滾刀、超挖刀等容易嚴重磨損，造成盾構開挖洞徑縮小，從而可能導致盾構機卡殼。

7 結論

受地質構造影響，廣州地鐵12號線K24+506.989～K30+721.742工程沿線地質條件和水文條件復雜。為了確保地鐵12號線K24+506.989～K30+721.742建設的順利實施，通過文章研究，得到如下結論：

（1）廣州地鐵12號線K24+506.989～K30+721.742工程沿線不良地質以人工填土、軟土、殘積土和風化巖、斷裂、巖溶和軟硬不均地層為主，線路沿線第四系孔隙潛水主要賦存在第四系砂層中，其補給主要靠大氣降水和珠江水，且受潮汐影響。

（2）盾構掘進過程中，盾構刀盤破除下部硬巖時邊緣滾刀、超挖刀等容易嚴重磨損，可能造成盾構開挖洞徑縮小，甚至導致盾構機卡殼，施工中應注意防止此類現象發生。