付磊，王獻(xiàn)明，梁戚丹

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

1 引言

隨著南寧城市軌道交通工程的發(fā)展， 線路逐漸遠(yuǎn)離南寧盆地，巖層由漸新統(tǒng)變?yōu)楣?始新統(tǒng)半成巖層，巖性主要為泥巖、砂巖和礫巖。 局部受地質(zhì)構(gòu)造影響形成角礫巖，發(fā)育巖溶，工程和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，基坑施工時(shí)容易出現(xiàn)地基沉降、基坑側(cè)壁失穩(wěn)、基坑涌水等問題。 地基發(fā)生沉降后，處理難度大，維護(hù)成本極高。 基坑側(cè)壁失穩(wěn)、基坑涌水等，會(huì)造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，最終影響施工進(jìn)度和軌道交通工程形象。 在《廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》中，將古-始新統(tǒng)半成巖層歸類為邕寧群和鳳凰山組，將邕寧群定義為代表廣西許多研究不夠、尚未細(xì)分的始新世沉積。 基坑工程經(jīng)驗(yàn)少，基坑支護(hù)、降水、止水沒有成熟經(jīng)驗(yàn)，因此，需要結(jié)合工程和水文地質(zhì)條件提出切實(shí)可行的地基處理、基坑支護(hù)、降水、止水措施。

2 巖性特征

古-始新統(tǒng)半成巖層主要分布在南寧盆地周邊，為一套陸相碎屑巖沉積，不整合于古生界、中生界地層之上。巖性為泥巖、砂巖和礫巖，局部受地質(zhì)構(gòu)造影響形成角礫巖，未完全成巖。

2.1 泥巖

泥巖為褐紅色，其成巖程度較深，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。 巖層層理清晰，節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化后沿節(jié)理破碎呈角礫狀，殘坡積物中可見泥巖角礫。礦物成分以高嶺土、蒙脫石為主，具中等脹縮性。飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1～3 MPa，屬于極軟巖，黏聚力c 為53～127 kPa，標(biāo)準(zhǔn)值為68 kPa，內(nèi)摩擦角φ 為15°～33°，標(biāo)準(zhǔn)值為23°。

2.2 砂巖

砂巖為紅褐色、黃褐色，砂狀結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)較硬。風(fēng)化后手捏易散，泡水極易破壞原巖結(jié)構(gòu)，多與泥巖互層分布。室內(nèi)定名為中細(xì)粒長(zhǎng)石石英雜砂巖。 主要礦物成分為石英、絹云母、高嶺石、綠泥石、蒙脫石等。 巖石由碎屑物和雜基、膠結(jié)物組成，碎屑物約占巖石的70%。飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1.5～5 MPa，屬于極軟巖。 全～強(qiáng)風(fēng)化砂巖層直接剪切試驗(yàn)黏聚力c 為5～18 kPa，標(biāo)準(zhǔn)值為10 kPa，內(nèi)摩擦角φ 為17°～32°，標(biāo)準(zhǔn)值為22°。中風(fēng)化砂巖層直接剪切試驗(yàn)黏聚力c 為14～100 kPa，標(biāo)準(zhǔn)值為51 kPa，內(nèi)摩擦角φ 為13°～34°，標(biāo)準(zhǔn)值為20°。

2.3 角礫巖

角礫巖為黑色、灰白色，礫狀結(jié)構(gòu)，角礫成分為灰?guī)r、硅質(zhì)巖、砂巖等，礫徑0.5～10 cm，膠結(jié)物以砂質(zhì)、泥質(zhì)為主，巖質(zhì)較硬，受斷裂構(gòu)造影響形成，分布于不同時(shí)代巖層交界面附近。室內(nèi)定名為含砂角礫巖。 主要礦物成分為方解石、石英、絹云母、 蒙脫石、 綠泥石、 高嶺石等。 巖石中碎屑物約占巖石的75%。飽和單軸抗壓強(qiáng)度為7～22 MPa，標(biāo)準(zhǔn)值為12 MPa，屬于較軟巖。 角礫巖黏聚力c 經(jīng)驗(yàn)值為100 kPa，內(nèi)摩擦角φ 經(jīng)驗(yàn)值為42°。巖層中發(fā)育有溶洞，巖溶中等～強(qiáng)烈發(fā)育，溶洞以空洞為主，局部見有充填溶洞，溶洞多位于地下水位以下。

2.4 礫巖

礫巖屬邕寧群，沉積相為干旱半干旱山麓洪積相[1]。 紅褐色，礫狀結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造。 礫石成分以灰?guī)r、硅質(zhì)巖、砂巖為主，局部可見泥巖、鈣質(zhì)砂巖風(fēng)化物呈土狀，礫間充填有黏性土和砂土，硅泥質(zhì)膠結(jié)較松，磨圓度好，粒徑大小不一，礫徑一般為10～30 cm，最大礫徑約為70 cm，級(jí)配良好，天然狀態(tài)下自穩(wěn)能力較好，形成8～12 m 高長(zhǎng)期穩(wěn)定直立邊坡。

3 構(gòu)造

南寧盆地位于廣西的南部， 系華南地塊自晚三疊世初絕大部分地區(qū)升起為陸后， 受到太平洋板塊與印度板塊的夾持?jǐn)D壓，在廣西境內(nèi)形成北西和北東向兩組主要斷裂帶。 之后，受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)第一幕的影響， 在北西和北東向兩組斷裂交匯處，形成的早第三紀(jì)內(nèi)陸斷陷盆地[2]。因此，褶皺和斷裂都比較發(fā)育，而且普遍具有繼承性和多期活動(dòng)的特點(diǎn)。

3.1 褶皺

南寧市地處南華加里東地槽褶皺系西部地區(qū)， 南寧市區(qū)范圍及邕寧區(qū)部分地區(qū)形成由漸新統(tǒng)、 古- 始新統(tǒng)組成的向斜盆地，是本區(qū)的主要構(gòu)造形跡。 向斜盆地形似紡錘，呈近東西向展布，長(zhǎng)約45 km，寬度5～15 km，巖層傾角較平緩，一般為5°～20°，北翼因受斷層切割的影響，斷層旁側(cè)巖層傾角增大至25°～30°，使兩翼不對(duì)稱，軸部向北偏移。冀部的次級(jí)褶皺較發(fā)育， 盆地的西部被大片第四系覆蓋。 沿邕江南寧盆地兩側(cè)古-始新統(tǒng)巖層受構(gòu)造影響較大，巖層產(chǎn)狀變化大，傾角多為25°～30°，局部受褶皺和斷裂影響，傾角可達(dá)到40°～50°。

3.2 斷裂

南寧地區(qū)主要斷裂為桂林～南寧斷裂帶次級(jí)斷裂。桂林～南寧斷裂帶東北起于全州縣大西江附近， 往西南經(jīng)桂林、永福、來賓、南寧、扶綏、崇左、寧明，而后進(jìn)入越南境內(nèi)。 全長(zhǎng)約600 km，大致以北東40°～50°的走向斜貫廣西，分東北段與西南段。 西南段憑祥～武鳴斷裂帶由數(shù)條大致平行的斷裂組成，傾向以南東為主，傾角45°～80°不等，切割泥盆系至古近系，斷距大者達(dá)700 m；斷裂破碎帶數(shù)米至數(shù)十米，帶內(nèi)擠壓透鏡體、角礫巖、糜棱巖、硅化、片理化及擦痕等構(gòu)造現(xiàn)象發(fā)育。 桂林～南寧斷裂帶形成于燕山亞旋回，后期有不同程度的復(fù)活，是長(zhǎng)期活動(dòng)的繼承性活動(dòng)斷裂，新生代以來有明顯的活動(dòng)。 桂林～南寧斷裂帶在南寧地區(qū)邕江南岸形成， 如蘇盆斷裂、 方村斷裂、新江斷裂等次級(jí)斷裂，斷裂附近多發(fā)育有角礫巖。

4 水文

古-始新統(tǒng)巖層中地下水按含水巖組的巖性、地下水賦存條件以及地下水含水介質(zhì)特征分類，分為礫巖中的松散巖類孔隙潛水、砂巖中的碎屑巖類孔隙裂隙水和角礫巖中的巖溶水。

4.1 松散巖類孔隙潛水

該層水主要分布在古-始新統(tǒng)礫巖層孔隙中，屬水量貧乏的孔隙水，含水層厚度變化大，一般為5～50 m，局部地段厚度大于80 m。 補(bǔ)給面積小，水量貧乏，單井涌水量10～100 m3/d，一般11 月份以后干涸無水，受季節(jié)影響明顯。 滲透系數(shù)建議值為8 m/d，屬中等透水層。

4.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

碎屑巖類孔隙裂隙水主要賦存于古-始新統(tǒng)砂巖層，砂巖層孔隙比約為0.3～0.8，具有孔隙水和裂隙水的雙重特性。該層水具承壓性，富水性中等，全～ 強(qiáng)風(fēng)化砂巖滲透系數(shù)建議值為2 m/d，屬中等透水層；中風(fēng)化砂巖層滲透系數(shù)建議值為0.5 m/d，屬弱透水層。

4.3 裂隙巖溶水

裂隙巖溶水賦存于古-始新統(tǒng)角礫巖發(fā)育的溶洞及溶蝕裂隙中，透水性強(qiáng)，富水性中等，出水量一般為15～30 t/h，具承壓性。 巖面埋深起伏較大，裂隙及溶蝕裂隙中等～強(qiáng)發(fā)育時(shí)水位相對(duì)較低，地下水水位與大氣降雨補(bǔ)給密切相關(guān)。

5 工程影響

5.1 泥巖

古-始新統(tǒng)泥巖層抗風(fēng)化能力弱，易沿節(jié)理破碎，再吸水便完全崩解，強(qiáng)度急劇降低，特別是在遇水和失水的情況下，工程力學(xué)性質(zhì)變化大，導(dǎo)致基坑側(cè)壁失穩(wěn)，基坑開挖過程中不宜暴露過久，應(yīng)及時(shí)采取支護(hù)措施。

5.2 砂巖

古-始新統(tǒng)砂巖層風(fēng)化后多呈土狀、散沙狀，局部塊狀巖芯破碎，節(jié)理和裂隙發(fā)育，與上下巖層性質(zhì)相差較大。 由于砂巖層性質(zhì)變化大， 同一地層風(fēng)化程度差異較大， 地層軟硬不均，對(duì)地基均勻性有不利影響。 巖層經(jīng)水泡后強(qiáng)度急劇降低，基坑開挖過程中不宜暴露過久，應(yīng)及時(shí)采取支護(hù)措施。 砂巖風(fēng)化層中富含地下水，滲透系數(shù)為2 m/d，地下水對(duì)車站深基坑施工影響較大，需要采取有針對(duì)性地的地下水控制措施。 以南寧某車站出入口基坑為例進(jìn)行試算， 以上控制措施滿足工程需求。 如圖1、圖2 所示。

圖1 南寧某車站出入口通道圍護(hù)剖面圖

圖2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：m）

基坑施工設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容為：

1）基坑支護(hù)安全等級(jí)：二級(jí)；

2）基坑深度11.0～15.0 m；

3）兩道支撐（局部3 道支撐）：第一、第二道支撐為φ609 mm，壁厚t=16 mm 的鋼管撐；

4）圍護(hù)擋土結(jié)構(gòu)采用直徑0.8 m@1.1 m 圍護(hù)樁+樁間旋噴，嵌固深度4.5～6.0 m；

5）坑外降水；

6）計(jì)算使用軟件：理正深基坑7.5 版；

7）彈性計(jì)算方法：M 值法；

8）土壓力：按照主動(dòng)土壓力考慮；

9）水壓力：填土、粉土、砂巖層采用水土分算；黏性土、泥巖層采用水土合算；

10）超載：地面設(shè)計(jì)超載取值為20 kPa；

11）圖中①、③、⑤、⑥、⑧代表基坑開挖工況，②、④代表內(nèi)支撐架設(shè)工況，⑦、⑨代表內(nèi)支撐拆除工況。

5.3 角礫巖

古-始新統(tǒng)角礫巖多位于斷裂帶附近，勘察設(shè)計(jì)階段需評(píng)價(jià)斷裂活動(dòng)性。 古-始新統(tǒng)角礫巖中，巖溶中等～強(qiáng)烈發(fā)育，對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性、地基穩(wěn)定性有較大的影響。 角礫巖的滲透性取決于巖溶發(fā)育程度，且地下水多沿溶洞、裂隙等地下管道流動(dòng)，常規(guī)的降水措施難以達(dá)到降水效果，建議對(duì)角礫巖中的溶洞采取注漿止水措施。 對(duì)無充填溶洞先灌砂后注漿，對(duì)有充填溶洞進(jìn)行注漿，以增加溶洞的充填率，增強(qiáng)充填物的自穩(wěn)能力，并起到止水作用。

5.4 礫巖

古-始新統(tǒng)礫巖天然狀態(tài)下自穩(wěn)能力較好，基坑可采用排樁加內(nèi)支撐支護(hù)型式；該層屬中等透水層，需采取有針對(duì)性的地下水控制措施。

6 結(jié)語

隨著城市建設(shè)遠(yuǎn)離南寧盆地，勘察過程中會(huì)出現(xiàn)更多不同類型的巖層、地質(zhì)構(gòu)造等，不僅有古-始新統(tǒng)半成巖層，也包括二疊系、三疊系、石炭系、泥盆系、寒武系等南寧地區(qū)不同時(shí)代的巖層。 遠(yuǎn)期規(guī)劃段由于還涉及昆侖關(guān)燕山期花崗巖等，完全依靠鉆探工作已難以查清地質(zhì)構(gòu)造、巖土類型及分布，而通過工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪、地球物理勘探能更加直觀地了解地層巖性、產(chǎn)狀、斷層性質(zhì)、巖溶分布發(fā)育規(guī)律等，為巖土工程勘察設(shè)計(jì)提供更多的依據(jù)。