巖土勘察工作中工程地質條件及地層特性研究

劉大偉

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣州 510010）

1 工程概況

廣州地鐵18 號線的起始點在南沙萬頃沙樞紐，終點在廣州東站，全線長61.3 km，為地下線路；共有9 個站點，其中包含8 個換乘站。站點的平均間距為7.6 km，最大距離為25.9 km，為橫瀝至番禺區間。站點的最小路基為2.3 km，位于石榴崗到琵洲西區之間。

2 地質條件及地層特性分析

2.1 人工填土層（Q4ml）

1）雜填土。該層在本線路內零星分布，共2 孔揭露，揭露層厚范圍在1.10～6.20 m，厚度平均值為2.47 m，層頂埋深在0.00～0.00 m（標高4.74～6.42 m），層底埋深1.10～6.20 m（標高0.12～4.10 m）。

2）素填土。該層在本線路內普遍分布，共59 孔揭露，揭露層厚范圍在0.70～6.30 m，厚度平均值為2.73 m，層頂埋深0.00～1.30 m（標高3.44～8.45 m），層底埋深0.70～6.30 m（標高0.72～4.51 m）。對該層一共展開了9 次標貫試驗，實測擊數N=6～18 擊，平均值9.0 擊。

3）耕植土。該層在本線路普遍分布，共68 孔揭露，揭露層厚范圍在0.40～1.90 m，厚度平均值為0.83 m，層頂埋深的范圍為0.00～0.00 m（標高4.26～5.36 m），層底埋深0.40～1.90 m（標高2.99～4.60 m）。該層共推行了18 次標貫試驗，實測擊數N=3～6 擊，平均值4.3 擊。

2.2 海陸交互相層（Q4mc）

1）淤泥。該層在本線路均有分布，共202 孔揭露，揭露層厚0.50～24.90 m，平均厚度9.36 m，層頂埋深0.00～15.80 m（標高-10.94～5.52 m），層底埋深1.10～30.50 m（標高-23.75～3.76 m）。

2）淤泥質土。該層在本線路普遍分布，共60 孔揭露，揭露層厚范圍在0.60～8.10 m，厚度平均值為3.79 m，層頂埋深7.00～20.50 m（標高-19.17～-4.46 m），層底埋深10.80～24.70 m（標高-20.56～-8.88 m）。

3）淤泥質粉細砂層。該層在本線路普遍分布，共86 孔揭露，揭露層厚范圍在0.60～11.20 m，厚度平均值為3.79 m，層頂埋深在0.00～24.70 m（標高-17.17～4.60 m），層底埋深2.90～31.20 m（標高-23.57～2.10 m）。

4）淤泥質中粗砂。該層在本線路普遍分布，共43 孔揭露，揭露層厚范圍在0.70～11.40 m，厚度平均值為3.22 m，層頂埋深1.30～22.60 m（標高-17.45～3.37 m），層底埋深3.90～30.00 m（標高-23.99～0.77 m）。

2.3 沖積- 洪積砂層

1）粉細砂層。主要呈灰色、灰黃色兩個類型，砂質飽和、級配較好。粉細砂層的主要成分為石英，內部含有些許黏粒。該層在本線路局部分布，共19 孔揭露，揭露層厚0.50～3.60 m，厚度平均值為2.36 m，層頂埋深為9.00～25.60 m（標高-17.98～11.78 m），層底埋深12.50～27.90 m（標高-21.18～-14.28 m）。

2）中粗砂層。主要呈灰黃色、灰色兩個類型，砂質飽和，級配較好，中粗砂層的主要成分為石英顆粒，內部含有些許黏粒。該層在本線路普遍分布，共69 孔揭露，揭露層厚范圍在0.60～9.30 m，厚度平均值為3.09 m，層頂埋深6.90～27.50 m（標高-20.59～-9.16 m），層底埋深8.00～32.10 m（標高-24.95～-12.87 m）。該層前后共組織了92 次標貫試驗，實測擊數N=11～30 擊，平均值18.6 擊。

3）礫砂層。主要呈灰黃色、灰色兩個類型，砂質飽和，級配良好，內部成分主要為石英顆粒，含有些許黏粒。在本線路中，礫砂層的分布比較零星，共3 孔揭露，揭露層厚范圍0.70～3.20 m，厚度平均值為1.80 m，層頂埋深9.90～26.90 m（標高-19.73～-13.97 m），層底埋深13.10～28.40 m（標高-21.23～-16.95 m）。

2.4 沖積- 洪積土層（Q3a+l 4+pl）

1）可塑狀粉質黏土。該層在本線路普遍分布，共87 孔揭露，揭露層厚范圍在0.60～10.90 m，厚度平均值為3.37 m，層頂埋深6.10～26.20 m（標高-19.50～-9.29 m），層底埋深8.10～28.10 m（標高-23.33～-11.31 m）。

2）硬塑狀粉質黏土。在本工程中，硬塑狀粉質黏土的分布非常零星，共2 孔揭露，揭露層厚范圍在1.60～2.80 m，平均厚度2.20 m，層頂埋深21.80～23.90 m（標高-19.08～-16.75 m），層底埋深24.60～25.50 m（標高-20.68～-19.55 m）。

3 特殊性巖土層評價

本工程涉及的特殊巖土層主要包括4 種：填土、軟土、風化巖、殘積土。

3.1 填土

根據鉆探資料分析，填土層在各鉆孔均有揭露，主要為素填土和耕植土，局部為雜填土，素填土主要成分為黏性土和砂土，雜填土主要成分為中粗砂及磚塊、碎石、混凝土塊等建筑垃圾；耕植土主要成分為黏性土，含植物根系。填土層松散～欠壓實，為近代人工填土，未完成自重固結，填土壓實程度不同導致其性質變化較大，整體性而言填土結構松散，地基承載力低，變形較大且不均勻，因此，具有孔隙率大、局部透水性稍強的特點[1]。

3.2 軟土

本場地軟土層為海陸交互相淤泥<2-1A> 和淤泥質土<2-1B>，淤泥、淤泥質土層呈流塑狀，局部軟塑狀，并具有含水量特高、透水性差、壓縮性高、高靈敏性、抗剪強度低、承載力低等特征，當發生地震或受其他振動影響時，土層結構容易受到破壞，使土層的抗剪強度、承載力大大降低，造成土體下陷或變形，并引起建筑物的下陷。

3.3 風化巖和殘積土

場地范圍內部揭露巖層的主要成分是花崗巖。這類巖石在天然環境中具備較好的力學特性，壓縮性也有較好表現。但是如果遇到水分侵蝕，強度會迅速下降。

隧道結構底板如果正好位于花崗巖風化層時，隧道由于多組節理切割形成的花崗巖塊狀巖石出露地表附近接受風化作用時，由于塊狀巖石的突出棱角部位易受風化，故棱角逐漸縮減，并趨向球形，最終形成橢球狀孤石與土狀風化物混雜的球狀風化體。

4 巖土工程勘測中面臨的問題

4.1 野外勘探問題

在野外展開巖土工程勘測時，如果有關工作人員出現了失誤，會造成后續測試數據無效，從而延長巖土勘測工程的工期。如果溫度比較高，測試數據失誤的概率會更大。

同時，還需注意的是，如果工作人員在勘察時遭到復雜狀況時，有必要增加勘測點位與勘測次數，這樣才能更好地保證巖土工程勘測數據的準確性。但在具體勘測時，有些工作人員并沒有增加勘測點的數量，并且缺少耐心，工作較為隨意，不能及時發現檢測過程中存在的問題，導致檢測數據誤差較大，延遲了勘測工程的進展。

4.2 巖土工程的分析評價問題

首先，地基均勻性評估中存在不規范、不準確等問題。進行地基均勻性評估時，工作人員必須根據實際情況并遵循特定的規范。但從現階段的行業發展狀況來看，項目具體的地基評估不夠規范、準確，日常工作中缺乏有效的政策引導，導致均勻性評估具有一定的盲目性，部分施工單位未充分考慮到項目的實際狀況，可能由于方法適用性不足而影響評估的有效性。

其次，地震效應問題。按照規范，應由專員在巖土工程施工現場測試，采集地層的剪切波速數據，再將其作為巖土工程施工的重要依據，保證設計與施工方案的合理性。但是，部分單位并未嚴格執行，過度依賴工作經驗，或是雖然安排地層剪切波速的測試但方法缺乏可行性，此時難以為現場施工提供重要的數據支持。

5 巖土勘察工作中工程地質條件研究

5.1 原位測試試驗

在勘察巖土工程時，原位測試是不可或缺的內容。相關工作人員在選擇測試方法時，必須嚴格依據地層條件以及具體的技術標準，尤其是面對復雜多變的地質條件時，一般會選擇多種原位測試方法。例如，在沿海區域，上部地層結構主要包括黏性土、粉土、軟土等，進行試驗時，涉及標準貫入試驗、十字板剪切試驗、靜力觸探等方法。有關工作人員在進行測試時，必須保證各項操作符合標準。分析土質的各項力學性能時，應選擇合宜的試驗形式，以全方位反映復雜地質條件中的各巖土層的特點，確保試驗數據的精準度。

5.2 采用巖層鉆探技術

如果工程的地質條件比較復雜多變，在勘察過程中會用到多種巖土工程勘察技術，其中，應用頻率最高的是鉆探技術。該技術主要解決的是建筑物基礎均勻性評價問題。在巖層鉆探中，DPP-201 汽車鉆機常用設備，其不僅具有較強的施工能力，而且具有較高的鉆進能力。另外，還需要使用臺式鉆機，數量在20～30 臺為宜[2]。

實際操作時，如遇砂層，應采取護壁、旋挖、全芯開采等措施。巖層鉆探技術與地下水位的關系非常密切。根據鉆孔位置的不同可以利用不同的器具進行處理，地下水位以上宜采用無襯薄壁采樣器；地下水位以下宜采用活動閥采樣器和雙壁芯管。為了保證巖土工程勘察的順利進行，必須對土層變化情況進行記錄，特別是在垂直方向上的變化，從而確保復雜情況下巖石層的精準勘察與評價。

5.3 原位測試技術

1）相關工作人員必須對觸探桿的位置進行精準測定，允許存在誤差，但是誤差要保證在2%之內。

2）操作人員在施行觸探桿錘擊貫入作業時，必須保持觸探桿垂直，以避免觸探桿位置偏移，而且要保證作業連續進行，中間不能停頓。

3）如果勘測范圍在0～10 m，工作人員每錘擊1 m，需要將觸探桿旋轉540°，勘測范圍在10 m 以外，工作人員每錘擊0.2 m，需要將觸探桿旋轉360°。

4）如果在錘擊觸探桿50 次后，觸探桿的觸探深度還未達到0.15 m，操作人員可以停止原位測試工作。

4 結語

綜上，巖土工程勘察不僅決定了設計與施工方案的可行性，而且決定了工程的安全性。然而基于多種成因，地質勘察時會面臨很多困難。這就要求相關工作人員自始至終保持初心，不忘責任，對可能出現的各類情況進行詳細分析與靈活處理，力爭尋找到最積極穩妥的解決途徑。嚴格遵守專業的規章制度，注意獲取最新的準確信息，嚴格落實管理和監督制度，提高測量人員的業務水平。