吳竇鵬，張 恒

(中交第三航務(wù)工程局有限公司南京分公司，江蘇南京 210009)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通量急劇增加，地鐵作為一種城市軌道交通運(yùn)輸方式，由于其環(huán)保、效率高、節(jié)省土地等優(yōu)勢(shì)，越來越受到人們的重視與青睞。但在城市地鐵建設(shè)的過程中，由于工程地質(zhì)問題引發(fā)了不少安全事故，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此了解成都地區(qū)砂卵石地層的分布規(guī)律以及工程特性對(duì)城市地鐵建設(shè)具有重要意義。

江華[1]對(duì)北京地區(qū)的砂卵石分布及工程特性研究，其總結(jié)與歸納了北京典型砂卵石地層大粒徑卵石、漂石空間分布規(guī)律及力學(xué)特征；陳旭[2]研究了成都地區(qū)含水砂卵石層的工程特征；劉永勤[3]以北京地鐵9號(hào)線地質(zhì)調(diào)查資料為背景，研究了地鐵沿線卵石地層的分布特征、粒徑級(jí)配特征、卵石的強(qiáng)度、卵石地層的滲透性等工程地質(zhì)特性等。黨紅章[4]結(jié)合成都地鐵工程實(shí)踐，研究了砂卵石地層工程地質(zhì)特性。牟迪[5]依托成都地鐵4號(hào)線工程，對(duì)成都砂卵石層組分結(jié)構(gòu)、砂卵石層空間分布特征等工程地質(zhì)特性進(jìn)行深入研究。

工程上目前對(duì)砂卵石地層空間分布規(guī)律的研究成果較少，本論文以成都地鐵17號(hào)線一期工程為研究對(duì)象，采用地質(zhì)調(diào)查測繪、探井、鉆孔等方法，對(duì)其砂卵石層分布規(guī)律及工程特性進(jìn)行研究，溫江區(qū)域漂石含量較大，且分布不均勻采用盾構(gòu)法施工應(yīng)充分考慮不均勻分布的高強(qiáng)度、大粒徑漂石的影響，從而為該地區(qū)隧道的設(shè)計(jì)與施工提供地質(zhì)依據(jù)。

1 工程概況

成都地鐵17號(hào)線一期工程線路全長約26.140 km，共設(shè)置車站9座，其中高架站2座，地下站7座。最大站間距6 629.9 m，最小站間距1 472.9 m，平均站間距3 173 m，換乘站8座(圖1)。

成都軌道交通17號(hào)線一期工程位于川西成都平原岷江沖洪積扇Ⅰ級(jí)階地，為侵蝕-堆積地貌。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水豐富，地表為第四系人工填土覆蓋，其下分別為第四系全新統(tǒng)沖積層、上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積層卵石土夾中細(xì)砂。小里程段溫江區(qū)域內(nèi)全新統(tǒng)沖積層、上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積層卵石土層中卵石粒徑較大，且含有數(shù)量較多的漂石，對(duì)盾構(gòu)施工較為不利。

圖1 成都地鐵17號(hào)線一期線路走向示意

2 依托工程地質(zhì)特征

2.1 地形地貌

成都軌道交通17號(hào)線一期工程，起自成都市溫江區(qū)易園站，線路主要沿灌溫路、生態(tài)大道、鳳溪大道、鳳翔大道、香榭大道、永康路，自西向東敷設(shè)，位于川西成都平原岷江水系Ⅰ級(jí)階地，地貌上屬于岷江沖洪積扇狀平原Ⅰ級(jí)階地，為侵蝕-堆積地貌，地形開闊、平坦，地面高程501.50～574.85 m，相對(duì)高差約70 m，從線路起點(diǎn)至終點(diǎn)，高程整體逐步降低。

2.2 地層巖性

依托工程西延線沿線地表第四系堆積層廣泛分布，沿線大部分地段為第四系全新統(tǒng)人工填土(Q4ml)覆蓋；在I級(jí)階地其下分別為第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、砂層，上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積層(Q3fgl+al)卵石土夾粉細(xì)砂。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

地鐵17號(hào)線通過地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，基本地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，基本地震設(shè)計(jì)特征周期為0.45 s；本工程抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度(即Ⅷ度)的要求加強(qiáng)其抗震措施。

2.4 不良地質(zhì)作用、特殊性巖土

2.4.1 砂土液化

判定場地粉細(xì)砂大部分為液化土，液化等級(jí)在平面分布上整體呈現(xiàn)北高南低、西高東低的趨勢(shì)，永康森林公園站之前地段基本都呈中等液化，永康森林公園站呈輕微—中等液化，之后地段及南部停車場則呈不液化—中等液化。

場地內(nèi)液化土層多為薄層狀或透鏡體砂層，厚度一般較薄，深度較淺，對(duì)路基工程以及淺基礎(chǔ)工程影響較大，建議進(jìn)行換填或加固處理；對(duì)樁基工程穩(wěn)定性影響較小，但對(duì)基坑開挖和支護(hù)有一定影響，應(yīng)加強(qiáng)邊坡和坑壁防護(hù)措施。

2.4.2 有害氣體

在人口密集區(qū)域，可能存在垃圾或污水的任意堆排放行為，且起點(diǎn)至鳳翔站附近污水管線較多，填土中夾雜垃圾，污水聚集，可能形成有害氣體。

2.4.3 人工填土

本工程沿線地段表層多分布有人工填土，以雜填土為主，物質(zhì)組成主要為黏土、卵石、建渣，頂部表層多含植物根莖，雜填土含生活垃圾或磚塊等建筑垃圾，松散—中密，層厚一般0.5～3.5 m，局部地方土層厚度達(dá)5.8 m。

3 水文地質(zhì)特征

3.1 地表水

沿線隧道穿越的河流主要有江安河、江安河四支渠、戰(zhàn)備二支渠、鳳溪河、白河等地表河流，均屬岷江水系金馬河、府河支流及其次一級(jí)支流。上述河流主要受大氣降水補(bǔ)給，沿河渠等低洼處徑流，向岷江排泄，流量受豐、枯水期影響較大，在部分孔隙、裂隙或風(fēng)化裂隙發(fā)育地段入滲補(bǔ)給地下水。

3.2 地下水

地下水主要是賦存于填土層的上層滯水、孔隙水及基巖裂隙水三種類型。

3.2.1 上層滯水

上層滯水呈透鏡體狀分布于地表，賦存于地表填土層，大氣降水和附近居民的生活用水為其主要補(bǔ)給源。水量變化大，且不穩(wěn)定，對(duì)工程有一定影響。

3.2.2 第四系孔隙水

依托工程穿越的砂卵石地層較厚，且成層狀分布，其間賦存有大量的孔隙水，其為潛水，水量、水位較穩(wěn)定，在卵石土層中大氣降水和區(qū)域地表水為其主要補(bǔ)給源，對(duì)工程影響大。

3.2.3 基巖裂隙水

隧道下穿的基巖為白堊系灌口組紫紅色泥巖，基巖裂隙較發(fā)育，由于地下水的流動(dòng)，形成風(fēng)化帶含水層。該含水層地下水富集規(guī)律性較差，在一定條件下，某些地方可形成富水塊段。

4 卵漂石地層勘測方法及空間分布規(guī)律

4.1 勘測方法

4.1.1 地質(zhì)調(diào)查測繪

對(duì)線路附近既有基坑進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查測繪，分別為來鳳溪站—鳳溪大道南站區(qū)間東側(cè)天來國際，孔雀城二期基坑，基坑平面位置如圖2所示。

圖2 踏勘基坑的平面位置示意

4.1.2 探井

根據(jù)地質(zhì)測繪及初勘鉆探初步結(jié)果，先期布置兩個(gè)探井，1#探井位于來鳳路與鳳溪大道交匯處西北角，2#探井位于鳳溪大道南站鳳溪大道西側(cè)，兩個(gè)探井開挖完成后，根據(jù)漂石含量分析，對(duì)該段漂石含量重點(diǎn)核實(shí)。探井范圍設(shè)定為鳳溪大道南站以前區(qū)域，本次共設(shè)探井兩個(gè)，引用4號(hào)線二期與本線換乘位置探井1個(gè)，線路走向及探井位置示意圖如下圖3所示。

圖3 探井位置示意

4.1.3 鉆孔統(tǒng)計(jì)分析方法

根據(jù)成都地區(qū)砂卵石鉆進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，西延線鉆探過程中，采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)，植物膠護(hù)壁、單動(dòng)雙管等方法，對(duì)垮孔、埋鉆及采取率不足等問題進(jìn)行了有效控制，收孔時(shí)對(duì)大于18 cm的巖芯進(jìn)行標(biāo)記、統(tǒng)計(jì)及綜合分析，按照每區(qū)間作鉆孔漂石分布統(tǒng)計(jì)分析散點(diǎn)圖，統(tǒng)計(jì)不同深度漂石長度占鉆孔總米數(shù)比。

4.1.4 現(xiàn)場測量

現(xiàn)場對(duì)線路附近既有基坑及初勘階段所挖探井井壁、井內(nèi)大于20 cm的漂石進(jìn)行測量，對(duì)剖面進(jìn)行拍照；對(duì)鉆孔所取巖芯大于18 cm的漂石進(jìn)行測量分析，進(jìn)行標(biāo)記記錄。

4.2 卵漂石地層空間分布規(guī)律

4.2.1 卵漂石地層空間總體分布規(guī)律

依托工程地下淺層巖石主要以砂卵石為主，砂卵石層夾有6 %～22 %不等的漂石，局部地段富集，漂石多為花崗巖、砂巖質(zhì)，巖質(zhì)硬，漂石多為扁平狀、渾圓狀，磨圓度較好，分選性差，如圖4所示；砂層呈透鏡體發(fā)育，規(guī)律性差，經(jīng)鉆探及探井揭示一般厚0～3.5 m。

圖4 旋挖出的砂層

4.2.2 卵石沿線路分布規(guī)律

由圖5可知，漂石最大粒徑沿線路分布不均勻，由國色天香站向鳳翔站呈波浪曲線特征，漂石的最大粒徑總體上呈現(xiàn)由西向東波浪式遞減的趨勢(shì)，所統(tǒng)計(jì)工點(diǎn)的漂石最大粒徑都超過了430 mm，粒徑最大值為600 mm。

圖5 卵石最大粒徑沿線路分布規(guī)律

表1 探井內(nèi)漂石粒徑及體積比

表2 鉆孔漂石沿平面分布 %

由表1可知，該段漂石粒徑多集中在20～40 cm區(qū)間，大于40 cm的漂石較少。從整體上來說，成都軌道交通17號(hào)線一期工程溫江區(qū)域小里程端國色天香站向大里程端鳳溪大道南站漂石含量呈由高至低的趨勢(shì)。

4.2.3 卵石縱向分布規(guī)律

探井內(nèi)漂石數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果及卵漂石體積比縱向分布結(jié)果見表3、表4。

由表3可知，4號(hào)線鳳溪站附近1-5#探井漂石含量最高，漂石在3～25 m富集，隧道洞身范圍內(nèi)漂石含量較高，對(duì)盾構(gòu)影響較大；來鳳路站2#與鳳溪大道南站2#探井漂石含量較低，漂石也都在3～25 m富集。由表4可知，從整體上來說，溫江區(qū)向大里程端鳳溪大道南站漂石含量有逐漸減小的特征，尤其國色天香站-來鳳路站鳳溪站區(qū)間較其他區(qū)間漂石含量高。

表3 探井內(nèi)漂石數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表4 卵漂石體積比縱向分布

5 結(jié)論

(1)盾構(gòu)區(qū)間穿越的卵石層為透鏡體砂層及漂石，卵石含量較高；砂層呈透鏡體發(fā)育，規(guī)律性差。

(2)依托工程國色天香站—鳳南大道南站區(qū)間漂石含量有逐漸減小的特征，尤其國色天香站—鳳溪站區(qū)間較其他區(qū)間漂石含量高。

(3)漂石最大粒徑沿線路分布不均勻，由國色天香站向鳳翔站呈波浪曲線特征，來鳳路站至鳳溪站沿線漂石粒徑最大，施工中應(yīng)采取開倉取石等技術(shù)措施。

(4)漂石粒徑多集中在20～40 cm區(qū)間，且在3～25 m富集，對(duì)盾構(gòu)施工極為不利。