謝 霖

(北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101)

0 引言

城市軌道交通工程是城市發(fā)展水平的象征，地鐵工程建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為確保地鐵工程建設(shè)的施工質(zhì)量，地鐵巖土工程勘察作為地鐵建設(shè)的排頭兵，其重要性不言而喻。

1 工程概況

呼和浩特市地鐵1號(hào)線將軍衙署站為地下2層島式站臺(tái)車站，車站總長(zhǎng)199.75 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.2 m，車站主體結(jié)構(gòu)底板埋深為19.3 m，為單柱雙跨箱型框架結(jié)構(gòu)，擬采用明挖法施工。本車站附屬結(jié)構(gòu)共設(shè)有4個(gè)出入口，2個(gè)風(fēng)亭組，均為地下1層結(jié)構(gòu)，埋深為0 m～11.3 m，擬采用明挖法施工。

2 勘察方案

城市軌道交通工程明挖車站為基坑工程，依據(jù)的規(guī)范主要有《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》《巖土工程勘察規(guī)范》《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》等。

2.1 鉆孔布置情況

綜合分析，場(chǎng)地按中等復(fù)雜場(chǎng)地考慮，鉆孔間距按20 m～40 m布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)附近，優(yōu)先控制基坑的陽(yáng)角等角點(diǎn)部位和結(jié)構(gòu)主體與通道、風(fēng)道相接的位置，附屬結(jié)構(gòu)都布有鉆孔控制。

鉆孔分為控制性鉆孔和一般性勘探孔，控制性鉆孔數(shù)量不少于勘探孔總數(shù)的1/3，并且取樣、原位測(cè)試孔不少于總孔數(shù)的1/2。

控制性勘探孔進(jìn)入底板以下25 m，一般性勘探孔進(jìn)入底板以下15 m。

2.2 原位測(cè)試

本次勘察期間主要的原位測(cè)試試驗(yàn)有：

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：對(duì)砂土、粉土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，測(cè)試間距2.0 m。

動(dòng)力觸探試驗(yàn)：重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)在碎石類土層中進(jìn)行，測(cè)試間距2.0 m。

波速測(cè)試：波速測(cè)試采用單孔法，在控制性勘探孔中進(jìn)行，測(cè)試深度不小于40 m。

視電阻率測(cè)試：視電阻率測(cè)試在控制性勘探孔中進(jìn)行，測(cè)試深度不小于30 m。

2.3 室內(nèi)試驗(yàn)

本次勘察期間主要的室內(nèi)試驗(yàn)有：巖土的物理性質(zhì)試驗(yàn)(含水量、密度、液塑限、顆分試驗(yàn)和熱物理試驗(yàn)等)和巖土的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)(壓縮、剪切、基床系數(shù)、回彈再壓縮和靜止側(cè)壓力系數(shù)等)。

3 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

3.1 工程地質(zhì)條件

3.2 水文地質(zhì)條件

本次勘察期間，在45 m的深度范圍內(nèi)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，本場(chǎng)地賦存一層地下水，地下水類型為潛水(二)，水位埋深為8.20 m～9.25 m，水位標(biāo)高為1 049.20 m～1 052.54 m。含水層為粉土③3層、細(xì)砂③5層、粗砂③7層、礫砂③8層、圓礫③9層、卵石③10層。

4 巖土參數(shù)的分析和選用

巖土物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)，主要包括巖土的天然含水量ω、密度ρ、孔隙比е、黏聚力c、內(nèi)摩擦角φ、壓縮系數(shù)av1-2、壓縮模量Es1-2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N、基床系數(shù)K、熱物理指標(biāo)、地基土承載力特征值Fak等，這些物理力學(xué)指標(biāo)是根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和原位測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后按有關(guān)規(guī)范計(jì)算和查表所獲得的。其中各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，按不利組合考慮；當(dāng)該組合無(wú)意義時(shí)，則空缺，如統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)不足6個(gè)，只提供統(tǒng)計(jì)平均值，異常值按95%置信水平剔除。統(tǒng)計(jì)提供數(shù)據(jù)有：參與統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)、最大值、最小值、平均值、變異系數(shù)。

巖土物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)是巖土工程分析評(píng)價(jià)和后續(xù)設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)依據(jù)，因此，勘察工作應(yīng)提供科學(xué)詳實(shí)的參數(shù)指標(biāo)，表1為本項(xiàng)目部分巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的參數(shù)值，供后續(xù)工作使用。

表1 巖土參數(shù)建議值表

5 巖土工程分析評(píng)價(jià)和建議

明挖地鐵車站，一般埋深較大，屬于深大基坑。地基以及基坑側(cè)壁涉及地層較多，地層之間的差異性較大；地下水位與地鐵車站的位置關(guān)系以及地下水自身的復(fù)雜性；地鐵明挖車站所處的周邊環(huán)境條件都會(huì)對(duì)明挖地鐵車站的建設(shè)形成極大影響，因此，主要從以下幾方面進(jìn)行明挖地鐵車站巖土工程分析和方案建議(以本項(xiàng)目為例說(shuō)明)。

5.1 地基均勻性分析及基礎(chǔ)方案建議

根據(jù)本次勘察成果，車站結(jié)構(gòu)基底位于粉質(zhì)黏土③2層、細(xì)砂③5層、中砂③6層、圓礫③9層和卵石③10層，為中～低壓縮性土層，地基土整體穩(wěn)定性好，可視為均勻性地基，承載力滿足設(shè)計(jì)要求，建議采用天然地基方案。出入口出地面部分位于雜填土①1層和素填土①2層，填土層松散、均勻性差，厚度不均，可清除后換填處理。

5.2 基坑側(cè)壁穩(wěn)定性分析及基坑支護(hù)方案建議

根據(jù)本次勘察成果，車站基坑側(cè)壁土層從上到下主要為雜填土①1層、素填土①2層、粉質(zhì)黏土③2層、粉土③3層、細(xì)砂③5層、中砂③6層、粗砂③7層、礫砂③8層、圓礫③9層和卵石③10層。其中填土層，固結(jié)程度差，結(jié)構(gòu)松散，自穩(wěn)性差。粉土及砂層，土體自穩(wěn)能力較差，且本站地下水位穩(wěn)定水位埋深8.20 m～9.25 m，高于結(jié)構(gòu)底板，上述土層為地下水含水層，在地下水作用下易發(fā)生水土流失、滲透破壞，造成基坑坍塌，故本車站基坑開(kāi)挖應(yīng)采取合理的地下水控制和基坑支護(hù)措施，建議采用地下連續(xù)墻的方式。

5.3 地下水影響分析及控制措施建議

根據(jù)本次勘察成果，本站地下水位高于結(jié)構(gòu)底板，如果帶水作業(yè)以及開(kāi)挖，易造成滲透破壞，產(chǎn)生流土、流砂導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)造成基坑坍塌；故本車站基坑開(kāi)挖應(yīng)采取合理的地下水控制措施，建議采用坑外地下連續(xù)墻止水加坑內(nèi)降水的控制措施。

根據(jù)本次水位實(shí)測(cè)資料，結(jié)合收集的本場(chǎng)地歷史水位資料，抗浮設(shè)防水位標(biāo)高建議按1 058.9 m考慮，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行車站的抗浮驗(yàn)算，當(dāng)抗浮驗(yàn)算不能滿足要求時(shí)，可在車站底部設(shè)置抗拔樁或采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配重措施。

5.4 工程建設(shè)和周邊環(huán)境的相互影響分析及建議

擬建場(chǎng)地位于新華西街與哲理木路交叉路口東側(cè)，相互影響較大的周邊環(huán)境主要有：道路下的眾多地下管線；車站的東北側(cè)為中國(guó)工商銀行，西北側(cè)為將軍衙署，南側(cè)的6層底商商住樓，車站西側(cè)的鼓樓立交橋。

深基坑開(kāi)挖易造成周圍土體的應(yīng)力環(huán)境發(fā)生很大變化，尤其是降水開(kāi)挖使邊坡土層中的有效應(yīng)力減小，產(chǎn)生沉降以及不均勻沉降，易造成周邊地面變形、路面開(kāi)裂等，施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周圍環(huán)境、道路、既有建筑物(如鼓樓立交橋的橋樁)的變形監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，信息化施工，本工點(diǎn)緊挨鼓樓立交橋，設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需考慮采用合理的橋樁保護(hù)措施。

施工對(duì)道路下方的眾多管線影響較大，施工易引起地面沉降，造成管線破裂，施工應(yīng)考慮對(duì)地下管線的影響。建議施工前詳細(xì)查明地下管線，對(duì)重大市政管線部位在施工時(shí)采取地層加固、超前預(yù)支護(hù)措施，減少側(cè)壁變形和地面沉降，確保管線安全。

6 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通工程發(fā)展迅速，越來(lái)越多的城市都在開(kāi)展此項(xiàng)建設(shè)，為了保證軌道交通工程建設(shè)安全有序的進(jìn)行，就必須做好建設(shè)前期的勘察工作。地鐵勘察過(guò)程中，必須結(jié)合工法進(jìn)行勘察方案的編制、室內(nèi)試驗(yàn)、參數(shù)的分析和選用、巖土工程分析評(píng)價(jià)和方案建議，指導(dǎo)后續(xù)的設(shè)計(jì)和施工。