樊友良

(福建省地質(zhì)工程勘察院 福建福州 350000)

1 工程概況

1.1 工程簡介

福州至長樂機場軌道交通工程是加快福州新區(qū)和濱海新城建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其功能定位為聯(lián)系福州市老城區(qū)及濱海新城的東西向的快速軌道，支撐濱海新城發(fā)展建設(shè)。該工程項目分為3 個標段勘察，福州至長樂機場軌道交通工程第一標段線路主要呈南北走向，該標段線路起于福州火車站，沿華林路→六一北路→六一中路→下穿閩江→六一南路→南臺大道（下穿二環(huán)上跨三環(huán)），終于帝封江，穿越晉安、鼓樓、臺江、倉山4 個行政區(qū)，是福州主城區(qū)內(nèi)軌道交通南北向的主干線?？辈旆秶ǜＶ莼疖囌尽^站—閩都站—國貨路站—三叉街站—蓋山路站—帝封江站、東升村停車場及出入場線，全長約14.60 km，共計7 個車站6段區(qū)間、1座停車場、1條出入場線。按結(jié)構(gòu)形式分為車站主體、出入口通道及附屬設(shè)施、換乘通道、風(fēng)井、區(qū)間隧道、區(qū)間明挖段、聯(lián)絡(luò)通道、泵房、高架線路、車輛段（或停車場）、主變電站、控制中心等。除了帝封江站外其余均為地下線，車站一般用明挖法，區(qū)間采用盾構(gòu)法或礦山法。地下區(qū)間段擬采用的施工方法有明（蓋）挖法、盾構(gòu)法、礦山法、降水、止水、注漿、凍結(jié)法、盾構(gòu)端頭加固等。

1.2 地質(zhì)條件

1.2.1 地形與地貌

擬建福州至長樂機場軌道交通工程第一標段位于福州平原區(qū)上，線路起點火車站，山前沖積平原地貌單元，線路沿線于華林路、六一北路、六一中路向南展布，主要位于沖洪積、沖淤積平原地帶，后下穿閩江，在三叉街站附近進入剝蝕殘山、丘陵地貌單元以及山前沖海積平原區(qū)域。線路穿過二環(huán)快速路后途經(jīng)高蓋山剝蝕殘丘區(qū)進入蓋山站，后繼續(xù)沿著福州沖海積平原向南敷設(shè)，直至烏龍江北岸帝封江站。

該段沿線大部分位于現(xiàn)狀道路，除二環(huán)快線以南高蓋山剝蝕殘丘區(qū)外地形上總體較平坦，相對高差較小，沿線的地貌單元以沖海積-海陸交互相地貌單元為主，局部地段為剝蝕殘山地貌單元，地形略有起伏。沿線場地多為市區(qū)主干道、住宅、寫字樓、商店等，市區(qū)段各種地下管線復(fù)雜?？傮w地勢起伏不大，地面高程主要在4～11 m間。

1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造

近場區(qū)位于北北東—北東向長樂—詔安斷裂帶、北西向閩江斷裂帶和北東東向斷裂帶的交匯地區(qū)。區(qū)內(nèi)北北東—北東向、北東東向和北北西—北西向的斷裂構(gòu)造較發(fā)育，具多期和不同性質(zhì)的活動特點。本場地地形總體較平坦，場地地質(zhì)構(gòu)造基本穩(wěn)定，距離本場地最近斷裂構(gòu)造有八一水庫—螺洲斷裂（f21）、飛鳳山—前嶼斷裂（f10）、烏山—東山斷裂（f12）及大夢山—登云水庫斷裂（f13），這些斷裂的活動時代多為前第四紀或第四紀早期，其中八一水庫—螺洲斷裂（f21）南段最新活動時代為晚更新世早期。該區(qū)域下部基巖受斷裂的影響，局部地段劈理、節(jié)理裂隙較發(fā)育，存在節(jié)理裂隙密集帶，該路段內(nèi)局部圍巖較為破碎，具有富水特征。

1.2.3 地基土構(gòu)成及特征

我國許多城市，尤其是東南和西南地區(qū)地質(zhì)情況十分復(fù)雜，地質(zhì)類型多樣，工程性質(zhì)多變，需要對勘察點進行加密，精確地測量勘探點之間的距離、深度和特征。而地下水的檢測和取樣技術(shù)要求也很高，實施起來也比較困難，在地層均勻性、確定地層階段的承載力等方面，更需要先進的技術(shù)和儀器來進行有效的輔助，這就給地質(zhì)勘探的控制和實施帶來了很多困難。根據(jù)沿線所揭露地層的地質(zhì)時代、成因類型、巖性特征、風(fēng)化程度等工程特性，將沿線巖土層分為9 個工程地質(zhì)層，各層內(nèi)根據(jù)地層情況細分為多個工程地質(zhì)亞層，主要土層參數(shù)見表1。

表1 地層物理力學(xué)性質(zhì)指標建議值

2 勘察工作

2.1 利用既有勘察成果，提高勘察質(zhì)量

巖土工程勘察工作既能為地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計、技術(shù)方案的規(guī)劃和實施提供必要的地質(zhì)、力學(xué)建議，又要考慮到具體的規(guī)劃實施目標、結(jié)構(gòu)設(shè)計與美感創(chuàng)新、技術(shù)優(yōu)化實施等問題。目前的地鐵車站結(jié)構(gòu)形式一般涉及明挖、全暗挖站等，其截面設(shè)計型制、平面布置、荷載大小、基底壓力、層數(shù)規(guī)劃、柱梁形式及數(shù)目，在施工質(zhì)量、管線分布、美感營造、客流暢通率等多維度考慮，就需要巖土工程勘察在有效迎合工程建設(shè)意圖上達到實施技術(shù)與方法的精準助力[1]。

另外，考慮到各區(qū)域的運輸特征和調(diào)度效率的需要，地鐵隧道的結(jié)構(gòu)也會考慮到單線、雙線隧道、正線、折返線、渡線、臨時停車線、聯(lián)絡(luò)通道等隧道的結(jié)構(gòu)，同時考慮到前期地質(zhì)測繪、施工成本、工期等多方面因素，會在明、暗施工法，淺埋暗挖法，盾構(gòu)法等施工方法進行靈活的選擇與組合，而這些施工結(jié)構(gòu)和技術(shù)的選擇對巖土勘察的內(nèi)容、區(qū)域、方法、試驗精度和范圍等方面的要求也會有所不同，從而對巖土勘察的工作產(chǎn)生不同的影響。

此次城市軌道交通巖土勘察主要位于市區(qū)，線位周邊建筑物相對密集，同時現(xiàn)場地下市政管線密布，地表地下障礙物較多，施工中存在諸多約束因素。為了進一步提高勘察工作，此次勘察充分利用了現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，通過形成巖土勘察數(shù)據(jù)庫便于模擬勘察及后續(xù)施工，有利于隨意調(diào)取現(xiàn)相關(guān)材料，在減少勘察工程量及規(guī)避勘察破壞地下設(shè)施等方面發(fā)揮著重要價值。

2.2 綜合利用各項勘察手段

該次勘察工作采用地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、原位測試（包括標準貫入試驗、圓錐動力觸探、靜力觸探試驗、旁壓試驗、十字板剪切試驗）、物理探測（波速測試、電阻率測試、微動探測）、取樣、室內(nèi)試驗、鉆孔抽水試驗（帶觀測孔）及地溫測試、有毒有害氣體測試等多種勘探手段相結(jié)合的綜合勘察手段，充分結(jié)合地質(zhì)條件選擇科學(xué)探測技術(shù)。如場內(nèi)城市管線分布復(fù)雜，地下管線一般多埋深2～3 m，通過人工挖探，在開孔前采用洛陽鏟挖深至3.0 m 后，下2.0 m 長直徑160 mmPVC 管后再開孔鉆進，有效規(guī)避了鉆探對地下管線的破壞。如因場地房屋密集、位于道路或輸電線附近而無法采用大型鉆機施工的鉆孔開展微動探測工作，以查明各地層厚度，進行巖土分層，為下一步工作提供依據(jù)，有效地解決了場地條件不允許無法鉆孔探測的缺點。

巖土工程勘察工作既能為地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計、技術(shù)方案的規(guī)劃和實施提供必要的地質(zhì)、力學(xué)建議，又要考慮到具體的規(guī)劃實施目標、結(jié)構(gòu)設(shè)計與美感創(chuàng)新、技術(shù)優(yōu)化實施等問題。目前的地鐵車站結(jié)構(gòu)形式一般涉及明挖、明挖、明挖、全暗挖站等，其截面設(shè)計型制、平面布置、荷載大小、基底壓力、層數(shù)規(guī)劃、柱梁形式與數(shù)目，在施工質(zhì)量、管線分布、美感營造、客流暢通率等多維度考慮，就需要巖土工程勘察在有效迎合工程建設(shè)意圖上達到實施技術(shù)與方法的精準助力。另外，考慮到各區(qū)域的運輸特征和調(diào)度效率的需要，地鐵隧道的結(jié)構(gòu)也會考慮到單線、雙線隧道、正線、折返線、渡線、臨時停車線、聯(lián)絡(luò)通道等隧道的結(jié)構(gòu)，同時考慮到前期地質(zhì)測繪、施工成本、施工工期等多方面因素，會在明、暗施工法，淺埋暗挖法，盾構(gòu)法等施工方法中進行靈活的選擇與組合，而這些施工結(jié)構(gòu)和技術(shù)的選擇對巖土勘察的內(nèi)容、區(qū)域、方法、試驗精度和范圍等方面的要求也會有所不同，從而對巖土勘察的工作產(chǎn)生不同的影響[2-6]。

2.3 統(tǒng)籌考慮施工方法對勘察的要求

在城市中心，特別是建筑物基礎(chǔ)及基坑工程，基坑的開挖不僅改變了巖土自然平衡，也改變了地下水埋深較淺地段的水位，這些改變要求勘察前需調(diào)查清楚周圍已建建筑物和地下設(shè)施與軌道交通工程之間的關(guān)系，例如：已建建筑物和地下設(shè)施與軌道交通工程之間的關(guān)系，已建建筑物的基礎(chǔ)形式和埋深、與擬建建筑物有無安全距離、管線埋設(shè)、埋深、地下有無防空洞等。另外，城市地質(zhì)勘察工作在一定程度上會對周圍的環(huán)境和生活產(chǎn)生一定的影響，從而使勘察工作更好地適應(yīng)和維護周圍的環(huán)境。

地質(zhì)勘探的主要目標是工程地區(qū)及其附近的地形地貌、地質(zhì)狀況（包括水文地質(zhì)），因而地形地質(zhì)狀況的復(fù)雜性直接影響到勘測范圍（路線、寬度等），以及勘探的戰(zhàn)略和方法（精度）的選取，從而影響勘探工作的質(zhì)量和效益。

城市軌道交通工程的施工方法一般有明（蓋）挖法、礦山法、盾構(gòu)法；明（蓋）挖法又可細分為明挖法、蓋挖法，明挖施工的支護體系一般有樁（墻）加內(nèi)支撐支護、樁（墻）加錨桿（索）支護、土釘墻支護、自然放坡等；蓋挖又分蓋挖順作法和蓋挖逆作法；礦山法的施工工藝一般包括全斷面法、上斷面臨時封閉正臺階法、正臺階環(huán)形開挖法、單側(cè)壁導(dǎo)坑正臺階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等；盾構(gòu)法施工的盾構(gòu)類型一般包括敞開式盾構(gòu)、半敞開式和密閉式盾構(gòu)，密閉式盾構(gòu)根據(jù)其力學(xué)平衡原理又可分為土壓平衡盾構(gòu)和泥水平衡盾構(gòu)；此外，還有一些輔助工法，包括降水施工、止水施工、注漿施工、冷凍法施工、盾構(gòu)始發(fā)井和接收井加固施工等。施工方法眾多，施工工藝復(fù)雜，不同方法對應(yīng)的巖土勘察側(cè)重點不同，為滿足不同工法的需求，僅提供常規(guī)的物理力學(xué)指標是不能滿足的，還應(yīng)根據(jù)需要提供基床系數(shù)、靜止側(cè)壓力系、數(shù)熱物理指標、無側(cè)限抗壓、泊松比、圍巖級別、巖土施工工程分級等特殊參數(shù)和指標[7-8]。

3 結(jié)語

綜上所述，該文深入討論城市軌道交通項目涉及內(nèi)容廣、專業(yè)針對性強及勘察手段多樣等特點，勘察方法需根據(jù)場地環(huán)境、建筑類型、結(jié)構(gòu)形式等特點具有針對性。筆者通過福州至長樂機場軌道交通工程第一標段巖土工程勘察實例，探討分析城市軌道交通工程建設(shè)中巖土工程勘察特點，以期為今后類似工程勘察提供參考與借鑒。