某工程項(xiàng)目地質(zhì)勘察實(shí)例分析

李 超

（上海同集勘察設(shè)計(jì)有限公司，上海 201899）

城市化進(jìn)程的加快促進(jìn)了軌道交通的高效發(fā)展，軌道交通線路往往會(huì)穿越地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)，地層含水量高、水壓大、管線多等不良情況會(huì)給施工帶來隱性風(fēng)險(xiǎn)。地質(zhì)勘察是軌道交通建設(shè)的探路者，通過開展城市軌道前期地質(zhì)勘探，可有效降低，甚至解決城軌交通建設(shè)線路規(guī)劃中復(fù)雜地質(zhì)條件所帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)。在項(xiàng)目建設(shè)之初結(jié)合擬建工程性質(zhì)對(duì)場地地質(zhì)及巖土情況進(jìn)行詳細(xì)勘察，在勘察作業(yè)時(shí)，對(duì)地下結(jié)構(gòu)、地下水分布、施工技術(shù)與方法選擇進(jìn)行全面考慮，并確?？辈斐晒吧疃冗_(dá)到國家、行業(yè)及地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而為施工建設(shè)提出相關(guān)建議，以滿足工程施工實(shí)際需要，為工程順利開展提供有效數(shù)據(jù)支撐與技術(shù)支撐。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為某地?cái)M建的軌道交通市域線機(jī)場聯(lián)絡(luò)線工程，線路全長68.66 km。其中隧道長56.659 km，橋梁長6.57 km，橋隧比92.1%；全線設(shè)車站9座，地面站3座，其余為地下站，并新設(shè)動(dòng)車運(yùn)用所1處。文章依托該項(xiàng)目某一地下車站工點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)勘察工作，進(jìn)行相應(yīng)的分析與總結(jié)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，該站點(diǎn)采用明挖施工，長約691.2 m，寬度17.0～39.2 m，主體地下兩層結(jié)構(gòu)，主體埋深23.2～25.3 m，西端頭井埋深29.68 m，東端頭井埋深28.30 m；附屬出入口、風(fēng)亭等，為地下一層，埋深約為14.6 m。采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)初定為地下連續(xù)墻，基坑下設(shè)鉆孔灌注樁（立柱樁兼抗拔樁），初擬樁長30 m。

2 工程地質(zhì)勘察目標(biāo)

本次勘察以項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案及工程特點(diǎn)為依據(jù)，采用綜合勘探的手段，按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)勘察方案進(jìn)行合理布置，對(duì)場地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件詳細(xì)查明，主要包括：場地地形地貌、巖土類型及分布、巖土物理力學(xué)性質(zhì)，分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力；場地特殊性巖土的類型、成因、分布、規(guī)模、工程性質(zhì)，分析其對(duì)工程的危害程度；地下水類型、補(bǔ)給、徑流、排泄條件、歷史最高水位、地下水動(dòng)態(tài)和變化規(guī)律；工程場地不良地質(zhì)的類型、成因、分布、規(guī)模、工程性質(zhì)，分析其對(duì)工程的危害程度，從而對(duì)擬建場地的巖土工程及水文條件做出定性或定量評(píng)價(jià)，如：評(píng)價(jià)地表水與地下水的水力聯(lián)系，判斷水、土腐蝕性；評(píng)價(jià)場地和地基的地震效應(yīng)，判斷擬建場區(qū)的場地類別、場地土類型，提供抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度值、設(shè)計(jì)地震分組等；對(duì)擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性做出評(píng)價(jià)等，所提交的勘探成果應(yīng)與施工圖設(shè)計(jì)相符，并通過工程沿線環(huán)境條件勘探成果對(duì)可能影響工程建設(shè)的環(huán)境因素進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并分析可能出現(xiàn)的工程問題，提出預(yù)防措施的建議。

3 地質(zhì)勘探工作要點(diǎn)

3.1 勘探平面與深度確定

本次勘探主要采用鉆探與原位測(cè)試結(jié)合的綜合勘察方法，對(duì)所取土樣全部送至試驗(yàn)室進(jìn)行土工試驗(yàn)。由于本次勘察為詳細(xì)勘察階段，按照規(guī)范要求，勘察點(diǎn)布置于車站主體及周邊、角點(diǎn)，兼顧考慮出入口、風(fēng)亭，如距離較遠(yuǎn)，則對(duì)勘探孔應(yīng)單獨(dú)布置，并進(jìn)行嚴(yán)格控制；車站中部寬度較寬，在其中間部位布置一排勘探孔，其間距應(yīng)保證在35 m范圍內(nèi)。其次，對(duì)一般性勘探孔深度與控制性勘探孔深度在滿足抗拔樁、中柱樁設(shè)計(jì)深度要求的情況下，勘探孔的深度分別滿足2.5倍和3倍基坑開挖深度要求，并分別確定為65～70 m和70～84 m深度。

3.2 原位測(cè)試孔布置

（1）原位測(cè)試孔應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、場地地質(zhì)條件、規(guī)范規(guī)定、勘察技術(shù)要求等進(jìn)行布置。本次原位測(cè)試試驗(yàn)主要包括：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)、電阻率測(cè)試、波速試驗(yàn)、地溫觀測(cè)試驗(yàn)等。鉆探過程中遇到粉土、砂土層時(shí)均進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，鉆孔中標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)過程如圖1所示。車站中部寬度較寬處中間區(qū)域勘探孔布置時(shí)以靜力觸探孔為主，水上區(qū)域采用鉆探孔。本工點(diǎn)選擇代表性地段布置3個(gè)孔深為25 m的十字板剪切試驗(yàn)孔，以穿過軟黏性土為控制原則。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

（2）本工點(diǎn)選擇部分具有代表性地段布置3個(gè)孔深為50 m的扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)孔，其實(shí)際深度以地層和試驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行確定；部分代表性位置還布置了2個(gè)深度為63～65 m的電阻率測(cè)試孔，其試驗(yàn)點(diǎn)間距1.0 m；布置4個(gè)試驗(yàn)深度為66～80 m波速試驗(yàn)孔，其測(cè)試點(diǎn)間距為1.0 m（如圖2）。此外，本工點(diǎn)實(shí)施1個(gè)測(cè)試深度為50.0 m的地溫孔，測(cè)試點(diǎn)間距為1.0 m。

圖2 剪切波速測(cè)試

（3）對(duì)淺層部位進(jìn)行勘探，沿車站周邊布置間距為15 m的小螺紋孔，對(duì)明浜和暗浜邊界布置間距為2.0～3.0 m小螺紋孔，為了可正常進(jìn)入土層應(yīng)不小于0.5 m，小螺紋孔深應(yīng)為4.0 m。

3.3 周邊環(huán)境勘察

本工點(diǎn)位于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)園內(nèi)，地表水較發(fā)達(dá)，生態(tài)園綠地內(nèi)含多條明浜。根據(jù)現(xiàn)場踏勘，現(xiàn)狀河道為人工岸坡，河流沖刷平穩(wěn)，岸坡處于穩(wěn)定狀態(tài)（如圖3）；車站西段北側(cè)為現(xiàn)狀變電站，車站主體距離變電站約50 m，場地內(nèi)有較多電纜。另根據(jù)物探成果，本工程車站距離現(xiàn)狀南干線最近處約14.7 m，現(xiàn)場條件復(fù)雜。因此，工程明挖施工時(shí)，對(duì)基坑開挖有一定影響，一方面要注意地下管線的影響，一方面要采取防止施工造成河岸邊坡失穩(wěn)的有效措施。

圖3 場地環(huán)境

3.4 區(qū)域地質(zhì)條件勘察

（1）基于對(duì)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件相關(guān)資料的查閱及實(shí)際查探，該區(qū)域土性差異較大，地層自中更新世至全新世均有發(fā)育，成因類型以海相、河湖相沉積為主。同時(shí)，現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究表明，現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)仍表現(xiàn)為繼承性下沉，由于屬于長江三角洲徐緩沉降區(qū)之內(nèi)，地殼沉降較緩慢且穩(wěn)定，年沉降速率平均為0.06～0.15 mm。其次，擬建工程場地內(nèi)未發(fā)育在全新世以來有活動(dòng)跡象的斷裂，因而對(duì)本工程建設(shè)無影響；由于本工程處于華北地震區(qū)的長江—黃海地震帶，根據(jù)以往資料表明，建筑場地附近雖然有感地震不少，但總體上歷史地震影響強(qiáng)度不高，且本區(qū)覆蓋層較厚，故不會(huì)造成地表破壞。但經(jīng)過場地抗震地段類別劃分，綜合判別場地屬抗震不利地段。

（2）對(duì)廠區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)進(jìn)行調(diào)查分析，根據(jù)本次勘察和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，場區(qū)主要不良地質(zhì)為明暗浜、淺層沼氣等，沼氣一般呈不連續(xù)分布，擬建場地局部景觀堆土導(dǎo)致填土厚度較厚，最厚處達(dá)5.3 m。此外，場地內(nèi)主要特殊性巖土表現(xiàn)為軟土，③1、④、⑤1層土靈敏度高，故對(duì)本工程建筑結(jié)構(gòu)變形控制、基坑邊坡穩(wěn)定性具有很大影響。擬建場地揭露的地下水分為賦存于淺部土層中的潛水以及中下部⑤32、⑦2層（局部同⑧2層連通）中的承壓水。

5 地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與建議

5.1 地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)

（1）本次勘察作業(yè)完成后對(duì)擬建場地地質(zhì)情況進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，擬建場地為穩(wěn)定場地，適宜本工程建設(shè)。擬建場地地形較為平坦，并無大型活動(dòng)性斷裂、顯著的地面沉降而影響路線穩(wěn)定性，雖然場地內(nèi)淺部軟土、沼氣等不良地質(zhì)情況會(huì)對(duì)施工設(shè)計(jì)造成一定影響，但采取相應(yīng)對(duì)策處理后即可開啟項(xiàng)目建設(shè)。

（2）根據(jù)勘探揭示的土層分布、土工試驗(yàn)及原位測(cè)試結(jié)果，對(duì)地基土進(jìn)行分析總結(jié)與評(píng)價(jià)：①1層填土成份較雜，以雜填土為主，含碎磚石等建筑垃圾、植物根莖等雜物，工程性質(zhì)較差，需要經(jīng)過處理才可作為一般建構(gòu)筑物天然地基持力層；①3層浜填土含大量有機(jī)質(zhì)，生活垃圾等，工程性質(zhì)差。②1層褐黃～灰黃色黏土局部缺失，具備上硬下軟的性質(zhì)，選擇該層作為天然地基持力層時(shí)，基礎(chǔ)宜盡量淺埋。③1層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土分布穩(wěn)定，土質(zhì)很不均勻，局部夾薄層粉性土，流塑狀，高壓縮性，為擬建場地軟弱層之一；③1-1層灰色砂質(zhì)粉土，為③1層中的夾層，開挖揭露時(shí)，在一定動(dòng)水壓力下易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。④層灰色淤泥質(zhì)黏土分布穩(wěn)定，厚度較大，為本場地主要軟弱層之一。⑤1層灰色黏土，分布較為穩(wěn)定，厚度一般為5.9～7.8 m，工程性質(zhì)一般；但第⑤32層灰色粉質(zhì)黏土與粉砂互層土質(zhì)較好，可比選作為本工程的樁基持力層。該層賦含承壓水，滲透性較好，并與⑦層連通，對(duì)基坑開挖施工不利，故在設(shè)計(jì)施工中應(yīng)引起重視。此外，⑦2層灰黃～灰色粉細(xì)砂是本工程良好的中柱樁樁基持力層及抗拔樁樁端土層，但該層含承壓水，需考慮對(duì)工程的影響。⑧12層灰色粉質(zhì)黏土可比選作為本工程中柱樁樁基持力層及抗拔樁樁端土層。

5.2 施工建議

（1）基坑工程對(duì)地質(zhì)勘察的依賴性較大，故應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，對(duì)本工程施工實(shí)施提出相關(guān)建議，以降低施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)。本工點(diǎn)車站主體基坑圍護(hù)建議采用地下連續(xù)墻措施，圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用鉆孔灌注樁+止水帷幕或SMW工法；但實(shí)際開挖深度應(yīng)基于周邊環(huán)境與地層情況確定，基坑開挖必須做好支護(hù)、排水和止水措施。由于場地局部周邊環(huán)境復(fù)雜，建議適度降水并采取坑外回灌措施，以減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。其次，基于⑤32、⑦2層承壓水含水層（局部同⑧2層連通）勘察結(jié)果，可考慮結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取降壓井抽水減壓，并對(duì)承壓水頭值進(jìn)行適度控制，在施工中加強(qiáng)觀測(cè)和評(píng)估強(qiáng)承壓水頭。此外，由于擬建場地淺部明、暗浜眾多，③1、④、⑤1層具高靈敏度、高壓縮性，成槽時(shí)易縮徑，③1-1、⑤32、⑦2粉（砂）性土易產(chǎn)生流砂、坍塌，故需重視圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，注意調(diào)整泥漿性能，以防塌孔，并對(duì)垂直度嚴(yán)格控制，根據(jù)實(shí)際情況可采取適當(dāng)加固措施。

（2）本工點(diǎn)建議主體結(jié)構(gòu)抗浮采用抗拔樁措施，可于⑤32、⑤33、⑦2、⑧12作為樁端土層。附屬出入口應(yīng)根據(jù)基坑埋深、基礎(chǔ)尺寸等采用覆土+自重或抗拔樁進(jìn)行抗浮處理。其次，該工點(diǎn)可比選⑤32、⑤33、⑦2作為樁基持力層，樁型建議采用灌注樁；灌注樁施工時(shí)應(yīng)對(duì)軟土縮頸、砂土塌孔的影響予以重視，并對(duì)泥漿合理調(diào)配，對(duì)泥漿和化學(xué)漿液妥善處理，以避免污染環(huán)境。

6 結(jié)束語

綜合上述，城市軌道交通緩解了城市道路交通壓力，城市軌道交通全線需要穿越多種不同地質(zhì)條件，城軌項(xiàng)目施工活動(dòng)開展前需要嚴(yán)格的地質(zhì)勘探，充分掌握該地區(qū)的地質(zhì)情況，在地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)中要求選擇合理的地質(zhì)勘察技術(shù)，確保勘察工作順利完成，從而為軌道交通工程實(shí)施提供基礎(chǔ)支撐，以促進(jìn)施工質(zhì)量目標(biāo)。本次地質(zhì)勘察方案合理，采取有效的現(xiàn)場質(zhì)量控制，所采用的水泥漿封孔鉆孔效果良好，且對(duì)后續(xù)施工無影響；其次，原位測(cè)試實(shí)際操作按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，確保數(shù)據(jù)齊全、準(zhǔn)確；室內(nèi)土工試驗(yàn)設(shè)備精良，并保證操作規(guī)范，質(zhì)量優(yōu)良，從而促進(jìn)了工程地質(zhì)勘察任務(wù)總體完成質(zhì)量的提升。