綜合管廊工程巖土工程勘察重難點及措施

中鐵四院集團西南勘察設計有限公司,云南 昆明 650206

1 工程概況及環境背景

1.1 工程概況

昆明市南二環綜合管廊路徑總長度約為5.5km，采用盾構法施工，圓形斷面內凈空尺寸為直徑3.5m。線路范圍內設盾構始發井1座（凈尺寸為60m×7m），盾構接收井2座（凈尺寸均為15m×7m），工作井6座（凈尺寸均為7m×7m）。盾構始發、接收井采用明挖基坑結構順做法施工，6個工作井采用沉井法進行施工。

1.2 環境背景

沿線地勢東部略高于西部，地面標高為1884.5～1893.5m，最大地形相對高差為9m。地形過渡由西至東緩慢抬高，整體地勢較平緩，屬于沖湖積平原地貌，地層巖性為第四系沖湖積層，主要由黏土、粉質黏土、泥炭質土、砂類土組成。該工程沿線上穿昆明地鐵、城市主干道的下穿隧道，下穿南二環高架、高層小區等重要建構筑物，同時下穿大觀河、烏龍河、濕地公園等環境敏感區。南二環路為該市主干道，沿線城市主干管線眾多，主要有供排水、電力、通信、燃氣等重要管線。

2 勘察方法

（1）盾構隧道段。以地質調査和測繪為主，輔以代表性鉆探測試工作。工程地質測繪比例尺洞身段宜為1∶2000～1∶100，隧洞口邊坡影響范圍宜為1∶500，斷面圖宜為1∶200～1∶100。勘探點的數量和位置應根據區域地質資料分析、地質調査和測繪結果確定，隧道口布置勘探點。該工程的工程重要性等級為一級，場地復雜程度等級為一級，地基復雜程度等級為一級。勘探點在隧道紅線外側3～5m，交錯布置，水域段勘探點應在隧道紅線外側6～10m交錯布置，勘探點間距為20m。一般性勘探孔宜進入隧道底板以下不小于隧道高度的1.5倍，控制性勘探孔宜進入隧道底板以下不小于隧道高度的2.5倍。

（2）明挖段。依據《市政工程勘察規范》（CJJ 56—2012），明挖施工段勘探工作量要求參考基坑工程。依據《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001），明挖施工段沿著基坑邊線，按15m間距對稱布置勘探點。勘探孔深度宜為基坑開挖深度的2～3倍，當預定深度內有軟弱夾層時，勘探孔深度應適當增加。

3 勘察重難點及措施建議

結合所掌握地質條件，項目工程地質勘察的重難點在于填土勘察、軟土勘察、液化土判別、基坑勘察、勘察協調工作等。

（1）填土勘察。該工程在整個場區范圍內均分布有人工填土，主要由黏性土、碎石和建筑垃圾等組成。該層土均勻性差，厚度變化大，具強度較低、壓縮性高、受壓易變形的特點，明挖施工時要注意填土層的影響。填土勘察應查明如下幾點：①地形、填土來源、物質成分、堆填方式、堆填時間。②不同物質成分填土的分布、厚度、埋深、均勻性。③填土的含水量、密度、顆粒級配、有機質含量、密實度、腐蝕性、壓縮性等。勘察建議：①勘探點的密度應能查明不同種類與物質成分填土的分布范圍、厚度、工程性質及其變化，其深度應穿透填土層，并應滿足工程設計及地基加固施工的需要。②由黏性土組成的素填土，可采用鉆探取樣、輕型鉆具與原位測試相結合的方法。③對含較多粗顆粒成分的填土，宜采用動力觸探。④在具備施工條件時，可適當布置一定數量的探井。

（2）軟土勘察。該工程場區局部地段分布泥炭質土，因其特有的巖土工程特性，工程性質差，對工程的建設有一定的影響。詳細勘察階段，泥炭質土和有機質土勘察應查明如下幾點：①泥炭質土、有機質土的成因類型、成層條件、分布規律、層理特征、水平向和垂直向的均勻性。②地表硬殼層的分布與厚度、下伏硬土層的埋深和起伏。③固結歷史、應力水平和結構破壞對強度和變形的影響。④開挖、回填、支護、工程降水、打樁等對軟土應力狀態、強度和壓縮性的影響。勘察建議：①采用搜集當地工程經驗、鉆探取樣、原位測試和室內試驗相結合的勘察方法，查明泥炭質土、有機質土的巖土工程力學性質。②鉆探深度應滿足地基壓縮層的計算深度和維護結構計算的要求，控制性勘探孔應穿透軟土層，現場鉆探組應及時將現場情況反饋給勘察技術組和結構專業。③對于重要工點，每個工程地質單元中每層的試樣數量應不少于10組。④考慮施工方法及程序、時空效應（基坑開挖步序及開挖后暴露時間）對基坑變形的影響。⑤地基承載力的確定應根據室內試驗、原位測試和當地工程經驗，并綜合考慮地層的成層條件、應力歷史、靈敏度等力學特性和排水條件，以及上部建筑物的類型、剛度、規模和基礎類型等因素。

（3）液化土判別。該場區內分布有砂土層，場區范圍內局部地段可能存在地震液化。勘察建議：詳細勘察階段應加強場地地震液化判別，進一步分析場地地形地貌、地層、地下水等與液化有關的場地條件，液化層有臨空面時應評價液化引起的土體滑移可能。重點查明砂土液化范圍，上下地層的含水及隔水性質，粉細砂層的埋深和層厚情況，依據《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010），并結合原位試驗和土工數據，進一步準確判斷液化土及其等級。

（4）基坑勘察。應針對基坑工程設計的要求，綜合考慮建筑類型、基礎形式和施工方法、工序等進行勘察。詳勘應符合下列要求：①勘察應針對以下內容進行，并提供有關計算參數和建議，如邊坡和坑底抗隆起穩定性，坑底和側壁的滲流穩定性，擋土結構和邊坡可能發生的變形，降水效果和降水對環境的影響，開挖和降水對鄰近建筑物和地下設施的影響。②在受基坑開挖影響和設置支護結構的范圍內，應查明巖土分布，分層提供支護設計所需的抗剪強度指標。③如果場地水文地質條件復雜，在基坑開挖過程中需要降水或隔滲，且已有資料不能滿足要求時，應進行專門的水文地質勘察。④當基坑開挖可能產生流砂、流土、管涌等滲透性破壞時，應通過滲流實驗針對性勘察。⑤查明鄰近建筑和地下設施的現狀、結構特點以及對開挖變形的承受能力。⑥特殊性巖土的勘察應符合《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）的規定，評價特殊性巖土對基坑的影響。⑦根據基坑開挖深度、巖土和地下水條件以及環境要求，對基坑邊坡的處理方式提出建議。勘察建議：①有針對性地進行勘察布孔，勘探孔應在擬建場地結構線邊緣外側3～5m處布置，孔深應滿足基坑深度的2～3倍且滿足基坑支護、坑底抗滲流抗隆起、主體地下結構基礎和格構柱基礎檢算的需要。②設置長期水文觀測孔，搜集周邊水文資料，在水文地質情況相對典型的基坑范圍內進行水文地質試驗，計算地層滲透系數和基坑涌水量。③如果遇深厚軟土層，現場勘探組應及時與勘察技術組、結構專業協商，必要時適當擴大勘察深度和范圍。④設計參數的確定應綜合當地工程經驗、鉆探取樣、原位測試和室內試驗等的結果。

（5）現場協調工作。該工程地處城區以及出入城干道，人口密集，車輛及行人交通流量大，工作面廣線長，受工作環境限制以及來自不同方面的干擾和影響較多。場地建設涉及諸多行政管理部分，包括交管部門、城管部門、環保部門、市政審批局、各管線單位等。辦理協調手續時間和現場協調順利程度涉及勘察進度。因此，對外協調與溝通、施工現場的組織和管理既是此次勘察工作的難點，同時也是此次勘察工作的重點。

4 結束語

在國家沒有對管廊工程勘察制定相應規范之前，明挖工程建議采用明挖法施工的管廊工程勘察可參考《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）中的基坑工程，采用盾構法施工的管廊工程勘察可參照《市政工程勘察規范》（CJJ 56—2012）中的隧道工程。對綜合管廊工程的巖土工程分析應針對不同工法，結合擬建場地的工程地質條件有針對性地分析其勘察重難點，從而采取有效的勘察措施，查明建設場地的工程地質條件、水文地質條件，為設計提供可靠的巖土工程參數。