富含砂姜黏土層地下工程施工安全風險評估

摘要：為降低富含砂姜黏土層地下工程施工風險，本文通過分析區域歷史地質資料，根據富水性、黏土層厚度等條件將研究區分為四種類型，同時結合風險發生的可能性、損失等對相應區域進行風險評估，劃分風險分級，并通過實際在建工程驗證分級成果的科學性。在此基礎上，對后續工程進行風險預測，并分別從勘察、設計、施工等方面提出不同風險等級的應對措施，以降低施工風險，為后期施工提供參考。

關鍵詞：富含砂姜黏土；地下工程；風險評估

中圖分類號：U231.3 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）03-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.034

Abstract： In order to reduce the risk of underground engineering construction in clay layer containing rich lime concretion， based on the analysis of regional historical geological data， the study area is divided into four types according to the conditions of water abundance and clay layer thickness， at the same time， risk assessment is carried out for the corresponding areas in combination with the possibility of risk occurrence and loss， and the risk classification is divided， and the scientific nature of the classification results is verified through the actual construction in progress in this paper. On this basis， risk prediction is carried out for subsequent projects， and corresponding measures with different risk levels are proposed from the aspects of survey， design， construction， etc. to reduce construction risks and provide reference for later construction.

Keywords： clay containing rich lime concretion; underground engineering; risk assessment

富含砂姜黏土（鈣質結核黏土）是華北平原的一種區域性特殊土[1]，該土層局部富含承壓水，給地下工程建設帶來一系列問題[2]。本文根據含砂姜黏土層分布，結合水文地質背景、富水性及滲透性等要素，對研究區含砂姜黏土層進行綜合風險評價，并結合工程經驗對風險進行分級，分別從勘察、設計、施工等方面提出不同風險等級的應對措施，以保障正常施工。

1 研究區分區

為合理進行分區，本文收集研究區歷史地下工程的鉆孔數據（約2 672個），并對含砂姜黏土厚度、頂埋深、底埋深進行立體分析，同時對比分析研究區古河道、斷裂帶分布、區域地貌、巖溶發育、區域淺層孔隙水等工程水文地質條件[3-6]。通過對上述條件進行深入分析，結合地下工程建設特點，尤其是基坑工程與盾構工程的施工深度，進行綜合分區。Ⅰ類區古河道、部分斷裂帶淺層富水性好，層厚不小于15 m，層頂埋深不小于15 m；Ⅱ類區淺層富水性中等，層厚為8～15 m，層頂埋深為10～15 m；Ⅲ類區層厚為3～8 m，層頂埋深為5～10 m；Ⅳ類區層厚小于3 m，層頂埋深小于5 m；其他區域是基巖出露區。依據上述分區條件，對研究區進行綜合分區，如圖1所示。

2 風險劃分

以《城市軌道交通地下工程建設風險管理規范》（GB 50652—2011）為依據，開展風險等級評估，劃分風險等級。

2.1 富含砂姜黏土層風險等級劃分

Ⅰ級主要分布于Ⅰ類區，滲透性好、埋深大、厚度大，工程地質、水文地質條件復雜；Ⅱ級主要分布于Ⅰ類區、Ⅱ類區，滲透性較好、埋深較大、厚度較大，工程及水文地質條件較復雜；Ⅲ級主要分布于Ⅱ類區、Ⅲ類區，滲透性一般、埋深一般、厚度不大，水文地質條件一般；Ⅳ級主要分布于Ⅲ類區、Ⅳ類區，滲透性差、埋深不大、厚度較小，水文地質條件簡單。

2.2 已竣工項目風險等級劃分

徐州市軌道交通1號線共設18站，有17個區間，其工程風險分區如圖2所示。根據線路走向，結合綜合分區，路窩村站至杏山子站、工農北路站至西安路站、文化宮站至徐州火車站站為Ⅰ類區，對應的風險等級為Ⅰ級、Ⅱ級；彭城廣場站、慶豐路站至一號路站為Ⅱ類區，對應的風險等級為Ⅱ級、Ⅲ級；其他區域為基巖出露區或Ⅳ類區，對應的風險等級為Ⅳ級。

徐州市軌道交通1號線施工過程中，遇到富含砂姜黏土層難題的大部分為Ⅰ類區，部分為Ⅱ類區，基本與綜合評價區域相符。尤其在工農北路、人民廣場、蘇堤北路，該層位富含承壓水，對工程施工影響較大。

2.3 正在實施項目風險等級劃分

徐州市軌道交通4號線共設19站，有18個區間，其工程風險分區如圖3所示。根據線路走向，結合綜合分區，土山寺站至汽車南站站為Ⅰ類區，對應的風險等級為Ⅰ級、Ⅱ級；劉灣村站至螺山路站、一號路站至土山寺站、汽車南站站至七里溝站為Ⅱ類區，對應的風險等級為Ⅱ級、Ⅲ級；金橋路站至一號路站、七里溝站至臺上村站為Ⅲ類區、Ⅳ類區，對應的風險等級為Ⅲ級、Ⅳ級。

土山寺站至汽車南站站為Ⅰ類區，地層富含地下水，勘察階段要查明地下水蘊藏情況，分析滲透性和砂姜含量的關系，并根據地下水水位、滲透系數等水文地質參數，優化設計，考慮施工風險，確保線路施工安全；沿線區間為盾構區間，盾構掘進過程受地下水影響較大，應進行針對性設計。劉灣村站至螺山路站、一號路站至土山寺站、汽車南站站至七里溝站為Ⅱ類區，該層位對地下工程影響較大，根據地下水蘊藏情況，優化設計，確保線路施工安全。金橋路站至一號路站、七里溝站至臺上村站為Ⅲ類區和Ⅳ類區，含砂姜黏土層對建設的影響有限，勘察、設計和施工過程需要采取恰當措施處置局部影響較大的區域。

3 應對措施

3.1 勘察措施

Ⅰ級風險區域采用重點勘察+詳細水文勘察，勘察時宜增加現場原位測試和室內試驗，查明層位分布與特性，采集水文地質參數；Ⅱ級風險區域采用加強勘察+水文勘察，勘察時宜增加現場原位測試；Ⅲ級風險區域采用常規勘察+簡易水文勘察，必要時可增加簡易的水文地質勘察；Ⅳ級風險區域按常規手段進行勘察。

3.2 設計措施

Ⅰ級風險區域采用圍護結構選型+加強圍護+加強止水措施，增加止水帷幕深度，采用水土分算，圍護接縫止水帷幕，必要時坑底加固；Ⅱ級風險區域采用加強圍護+加強止水措施，增加止水帷幕深度，采用水土分算，圍護接縫止水帷幕；Ⅲ級風險區域采用常規圍護+加強監測，增加止水帷幕深度，采用水土混算，必要時圍護接縫止水帷幕；Ⅳ級風險區域采用常規圍護，進行水土混算。

3.3 施工措施

Ⅰ級風險區域采用降壓降水+圍護止水方案，補充抽水試驗驗證、數值模擬驗證、專家論證；Ⅱ級風險區域采用降壓降水+疏干降水+圍護止水方案，補充抽水試驗驗證、專家論證；Ⅲ級風險區域采用疏干降水+圍護止水方案，補充降水方案專家論證；Ⅳ級風險區域采用常規降水措施。

4 結論

富含砂姜黏土是華北平原的一種區域性特殊土，該土層局部富含承壓水，給地下工程建設帶來一系列問題。根據含砂姜黏土層分布，本文結合水文地質背景、富水性及滲透性等要素，對徐州市含砂姜黏土層進行綜合風險評價，并結合工程經驗對風險進行分級，分別從勘察、設計、施工等方面提出不同風險等級的應對措施，以期為徐州市軌道交通建設提供基礎支持。

參考文獻

1 鐘軒明.安徽省淮北地區鈣質結核土的工程性質研究[D].合肥：合肥工業大學，2007：15-16.

2 左德祥.含砂姜黏土賦水性及其對地鐵施工的影響[J].工程勘察，2017（5）：37-40.

3 黃敬軍，陳建華，周賢金，等.徐州城市地質調查工作模式及展望[J].地質學刊，2020（1）：177-184.

4 姜 素，黃敬軍，武 鑫，等.徐州城市地質調查成果及其在城市建設中的應用[J].城市地質，2018（4）：1-7.

5 熊彩霞，劉沂軒.徐州市城市地質調查驅動因素及關鍵問題分析[J].西部探礦工程，2018（9）：145-146.

6 繆世賢，黃敬軍，武 鑫，等.徐州巖溶地質調查及其發育特征分析[J].水文地質工程地質，2017（2）：172-177.