廣州地鐵12號(hào)線K24+506.989～K30+721.742工程概況及地質(zhì)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(hào)線工程自白云區(qū)金沙洲起，主要經(jīng)過白云區(qū)、越秀區(qū)、海珠區(qū)、黃埔區(qū)、番禺區(qū)大學(xué)城，線路全長(zhǎng)37.6km，全為地下線。K24+506.989～K30+721.742工程含2站5區(qū)間及1處中間風(fēng)井，分別是恒福路站、烈士陵園站、景云路站—廣園新村站區(qū)間、廣園新村站—恒福路站區(qū)間、恒福路站—建設(shè)六馬路站區(qū)間、建設(shè)六馬路站—烈士陵園站區(qū)間、烈士陵園站—東湖站區(qū)間及廣園新村站—恒福路站中間風(fēng)井，其中烈士陵園站為換乘站，總長(zhǎng)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(fù)、保護(hù)、養(yǎng)護(hù)、修枝及配合行政手續(xù)的申報(bào)工作，管線遷改施工、管線回遷施工、道路開挖及恢復(fù)、安全文明施工、特殊管線補(bǔ)償，交通疏解，場(chǎng)地準(zhǔn)備；車站主體及附屬結(jié)構(gòu)工程（含出入口通道、風(fēng)井、風(fēng)亭、風(fēng)道、冷卻塔）的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土石方工程、主體結(jié)構(gòu)、預(yù)留結(jié)構(gòu)等施工，盾構(gòu)區(qū)間主體、端頭加固、聯(lián)絡(luò)通道、泵站（房）、中間風(fēng)井、緊急疏散通道、疏散平臺(tái)等施工；還有其他如補(bǔ)充勘探、防水工程、綜合接地、地基處理、施工監(jiān)測(cè)、鄰近建（構(gòu)）物及管線保護(hù)及監(jiān)測(cè)、道路的保護(hù)及監(jiān)測(cè)、管線懸吊保護(hù)工程、預(yù)留預(yù)埋、文物勘探及保護(hù)（含專項(xiàng)施工方案等）。車站及區(qū)間的基本情況見表1、表2。

表1 車站基本情況

表2 區(qū)間基本情況

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。區(qū)間抗震設(shè)防烈度為7度，抗震設(shè)施按8度設(shè)防；按甲類人防工程設(shè)計(jì)。區(qū)間采用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)，區(qū)間襯砌外徑為6400mm，內(nèi)徑為5800mm。

3 地形、地貌及周邊環(huán)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(nèi)。恒福路車流量較大，交通繁忙，附近有廣州藝術(shù)博物院廣場(chǎng)、圓形花壇、博物院、標(biāo)志性雕塑、停車場(chǎng)及廣州市兒童樂園等。

4 車站及區(qū)間地質(zhì)

4.1 恒福路站

車站范圍內(nèi)地質(zhì)沿地層由上往下依次為<1>人工填土層、<5N-2>粉質(zhì)黏土、<5F-2>粉土、<7-1>強(qiáng)風(fēng)化粗砂巖、<8-3>中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<9-1>微風(fēng)化粗砂巖。

4.2 烈士陵園站

車站范圍內(nèi)地質(zhì)沿地層由上往下依次為<1>人工填土層、<5N-2>泥質(zhì)粉砂巖層、<6>全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、砂巖、<7>強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<8>中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<9>微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。車站主體采用洞樁法開挖，地層主要是紅層地質(zhì)，巖面較高，巖面以上為不透水層粉質(zhì)黏土，由上至下不含透水層，具備礦山法施工地質(zhì)條件。場(chǎng)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(gòu)區(qū)間

（1）景云路站—廣園新村站區(qū)間。景云路站—廣園新村站區(qū)間隧道主要穿越<5C-1B>粉質(zhì)黏土、<9C-1>微風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r、<7-2>強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖、<9C-2>微風(fēng)化石灰?guī)r。區(qū)間穿越三元里溫泉斷裂帶，區(qū)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(qū)間。廣園新村站—恒福路站區(qū)間主要穿越<5N-1>粉質(zhì)黏土、<7-3>強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<8-3>中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<9Z>微風(fēng)化混合花崗巖、<7Z>強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖。微風(fēng)化混合花崗巖天然單軸抗壓強(qiáng)度為47.8～167.0MPa，平均89.7MPa。區(qū)間穿越麓湖斷裂帶和廣從斷裂帶。

（3）恒福路站—建設(shè)六馬路站區(qū)間。恒福路站～建設(shè)六馬路站區(qū)間隧道主要穿越<9-1>微風(fēng)化礫巖；在建設(shè)六馬路站端頭穿越<7-3>強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<6>全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。線路縱斷面為雙V形坡，線路上跨地鐵5號(hào)線區(qū)間。

（4）建設(shè)六馬路站—烈士陵園站區(qū)間。建設(shè)六馬路站～烈士陵園站區(qū)間隧道主要穿越<9-1>微風(fēng)化含礫砂巖。區(qū)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(qū)間。烈士陵園站～東湖站區(qū)間主要穿越地層為<7-3>泥質(zhì)粉砂巖、<8-3>泥質(zhì)粉砂巖、<9-3>泥質(zhì)粉砂巖，根據(jù)初勘地質(zhì)，顯示區(qū)間穿越清泉街?jǐn)嗔褞В瑫r(shí)下穿密集建（構(gòu)）筑物與河涌，區(qū)間隧道在平面以及豎向避讓建筑物樁基。

5 水文

根據(jù)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(wěn)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(bǔ)給、排泄關(guān)系，沖積砂層透水性強(qiáng)，經(jīng)分層水位觀測(cè)，各透水層地下水水位標(biāo)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(fēng)化裂隙水、塊狀基巖風(fēng)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(fēng)化裂隙水。局部裂隙發(fā)育地段或構(gòu)造破碎帶，其水量較豐富，具承壓性。（3）塊狀基巖風(fēng)化裂隙水。局部裂隙發(fā)育地段或構(gòu)造破碎帶，其水量較豐富，具承壓性。

5.2 地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件

站址內(nèi)地表水較發(fā)育，砂層等中等～強(qiáng)透水層發(fā)育，施工時(shí)應(yīng)注意。

6 不良地質(zhì)

（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(zhì)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(fù)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(dāng)，易導(dǎo)致側(cè)壁坍塌或樁體不完整。

（2）軟土。淤泥和淤泥質(zhì)土具有天然含水量高（均大于液限）、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小等物理力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)原狀土受震動(dòng)后，會(huì)很快變成稀釋狀態(tài)，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降及基底變形等現(xiàn)象。軟土除排水固結(jié)引起變形外，在剪應(yīng)力作用下還會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)久的剪切變形，對(duì)建筑地基沉降及地基穩(wěn)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(dǎo)致地面和建筑物沉降。因軟土透水性弱，對(duì)地基排水固結(jié)不利，不僅會(huì)影響地基強(qiáng)度，還會(huì)延長(zhǎng)地基趨于穩(wěn)定的沉降時(shí)間。該類土平面位置及厚度分布不均，極易產(chǎn)生不均勻沉降。除此之外，該類土pH值偏低，有機(jī)質(zhì)和富里酸含量偏高，對(duì)地基處理會(huì)有一定影響。

（3）殘積土和風(fēng)化巖。根據(jù)類型的不同，場(chǎng)地范圍內(nèi)殘積土和風(fēng)化巖可劃分為三類：碎屑巖殘積土和風(fēng)化巖，花崗巖、混合花崗巖殘積土和風(fēng)化巖，灰?guī)r殘積土和風(fēng)化巖。

（4）斷裂。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該段發(fā)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?jǐn)嗔选?/p>

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

斷裂是地下水活動(dòng)的通道，同時(shí)又是地下水賦存的場(chǎng)所，斷裂帶通常巖石較破碎，在盾構(gòu)施工時(shí)應(yīng)采取足夠的保護(hù)措施，避免事故的發(fā)生。

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

區(qū)間下伏石炭系石磴子組、測(cè)水組灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r和石炭系壺天群石灰?guī)r地層巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，以表層溶蝕發(fā)育為主要特點(diǎn)，分布規(guī)律性差，形態(tài)規(guī)模各異，巖溶洞體約三分之一呈無充填或半充填狀態(tài)，其余呈充填狀，充填物工程性質(zhì)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(wěn)定洞體，對(duì)線路的穩(wěn)定性很不利。地鐵隧道穿越溶洞、土洞和溶溝、溶槽發(fā)育地段前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行預(yù)先處理，否則易引起盾構(gòu)機(jī)偏位、坑道突涌、塌陷等工程事故，甚至引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。車站基坑開挖前，應(yīng)預(yù)先采取充填、注漿等措施，防止基坑側(cè)壁失穩(wěn)或基底塌陷，并有溶洞突涌的預(yù)防措施。

（6）軟硬不均地層景云路站—廣園新村站—恒福路站區(qū)間穿越上軟下硬地層，上部中風(fēng)化花崗巖，下部為微風(fēng)化花崗巖。盾構(gòu)機(jī)穿越軟硬復(fù)合地層，往往導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)困難，并易使周邊環(huán)境受到不利影響。

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中，上部軟弱地層較容易被刀盤切削進(jìn)入土艙，但下部堅(jiān)硬巖層不易被刀盤破碎，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)有向上偏移的趨勢(shì)。隧道斷面下部堅(jiān)硬巖層致使盾構(gòu)機(jī)的滾刀較快磨損，而上部軟弱地層自穩(wěn)性差，或遇水軟化崩解，給開艙換刀帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)。隧道上部地層穩(wěn)定性差，容易坍塌，且刀具與巖面發(fā)生周期性的碰撞，刀盤振動(dòng)大，掘進(jìn)速度緩慢，對(duì)上部地層擾動(dòng)較大。地表沉降難以控制，易造成地表不均勻沉降。盾構(gòu)刀盤破除下部硬巖時(shí)邊緣滾刀、超挖刀等容易嚴(yán)重磨損，造成盾構(gòu)開挖洞徑縮小，從而可能導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)卡殼。

7 結(jié)論

受地質(zhì)構(gòu)造影響，廣州地鐵12號(hào)線K24+506.989～K30+721.742工程沿線地質(zhì)條件和水文條件復(fù)雜。為了確保地鐵12號(hào)線K24+506.989～K30+721.742建設(shè)的順利實(shí)施，通過文章研究，得到如下結(jié)論：

（1）廣州地鐵12號(hào)線K24+506.989～K30+721.742工程沿線不良地質(zhì)以人工填土、軟土、殘積土和風(fēng)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(bǔ)給主要靠大氣降水和珠江水，且受潮汐影響。

（2）盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，盾構(gòu)刀盤破除下部硬巖時(shí)邊緣滾刀、超挖刀等容易嚴(yán)重磨損，可能造成盾構(gòu)開挖洞徑縮小，甚至導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)卡殼，施工中應(yīng)注意防止此類現(xiàn)象發(fā)生。