廈門軌道交通1號(hào)線工程地質(zhì)條件及分析評(píng)價(jià)

譚本興

摘要：廈門軌道交通1號(hào)線全長31.265km，跨越島內(nèi)島外三個(gè)行政區(qū)，廈門地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，為獲取線路比選及工法選擇所必須的地質(zhì)資料，有針對(duì)性地進(jìn)行了工程地質(zhì)勘察，本文主要介紹了沿線工程地質(zhì)條件及分析評(píng)價(jià)，并對(duì)設(shè)計(jì)施工提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：廈門；軌道交通；工程地質(zhì)條件；分析評(píng)價(jià)；建議

Abstract:Xiamen Rail Transit Line 1full-length 31.265km, across the island off the Island three administrative district, Xiamen area with complex geological conditions, in order to obtain the line selection and method selection to geological data, puts forward the engineering geological survey, this paper mainly introduces the engineering geological condition and evaluation of along the line, and the design and construction of rationalization proposal.

Key words: XiamenRail trafficEngineering geological conditions

Analysis and evaluation ofSuggestion

中圖分類號(hào)：U412.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1、引言

廈門地處福建省東南部，與臺(tái)灣隔海相望，是閩南政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心及著名的僑鄉(xiāng)。隨著廈門市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市人口急劇增加，城市規(guī)模日益擴(kuò)大，機(jī)動(dòng)車數(shù)量迅速增長，發(fā)展軌道交通十分必要。根據(jù)《廈門市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》，廈門擬規(guī)劃建設(shè)6條城市軌道線路，這將對(duì)廈門城市格局的變化、城市發(fā)展空間的拓展、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。其中廈門軌道交通1號(hào)線起于開禾路西應(yīng)殿街，沿線經(jīng)過開禾路、升平路、中山路、文園路、湖濱南路、嘉禾路、海堤路、高集海堤、集杏海堤、杏前路、杏林北路、和美路、珩崎路、珩田路，最后到達(dá)線路終點(diǎn)廈門北站，設(shè)置有控制中心、高崎停車場、巖內(nèi)綜合維修基地等；全線長度為31.3km，其中地下線26.9km，地面線2.2km，高架線2.2km；設(shè)車站27座，其中地下站26座、地面站1座；平均站距全程1.3km，本島1.0km，跨海段3.3km，島外1.4km。

2、工作方法與目的

根據(jù)廈門復(fù)雜地質(zhì)條件，收集已有地質(zhì)資料，采用綜合勘察方法，包括鉆探、物探、原位測試（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、波速測試等）、室內(nèi)試驗(yàn)等手段，初步查明沿線區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件，并對(duì)線路通過地區(qū)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)；初步查明控制線路方案的不良地質(zhì)、特殊巖土的性質(zhì)、特征、范圍。綜合對(duì)比鉆探、測試及試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合類似工程及當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，提出正確、合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)、施工提出合理化工程措施及建議。

3、區(qū)域地質(zhì)特征

3.1 自然地理：廈門市位于福建省東南部，屬經(jīng)濟(jì)特區(qū)，是現(xiàn)代化國際港口風(fēng)景旅游城市；海西重要的中心城市，現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、科技創(chuàng)新中心和國際航運(yùn)中心。此外，國家十二五規(guī)劃明確提出推進(jìn)廈門兩岸區(qū)域性金融服務(wù)中心建設(shè)。

廈門島以中部筼筜港—鐘宅灣北東向展布的長條形洼地為界，把該島明顯地分為兩個(gè)形態(tài)不同的地貌單元，構(gòu)成南高北低、東陡西緩、港灣發(fā)育的地貌形態(tài)。北部丘陵區(qū)，以北東向狐尾山—仙岳山—圓山為主體，構(gòu)成北部分水嶺，脊圓坡緩；山前臺(tái)地、階地發(fā)育，坳溝、小型沖溝不甚發(fā)育。南部山區(qū)地形陡峻，脊尖坡陡，最高峰云頂巖海拔339.4m，是本島最大分水嶺；山脊走向北東、北西向，山坡多怪石；山前溝系呈放射狀發(fā)育，階地、臺(tái)地環(huán)布。

3.2 氣象特征：廈門地區(qū)屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣侯，多年平均氣溫20.8℃；降水主要集中于4～8月，多年年平均年降水量為1183.4mm，多年平均蒸發(fā)量1910.4mm；3～8月較潮濕，多年平均相對(duì)濕度78%；本地區(qū)春、夏兩季以SE向風(fēng)為主，秋、冬兩季以NE向風(fēng)為主，廈門每年7～10月為臺(tái)風(fēng)季節(jié)，瞬時(shí)最大風(fēng)速曾達(dá)80m/s（5914號(hào)臺(tái)風(fēng)），臺(tái)風(fēng)中心海平面氣壓最高900mb。

3.3 河流水文：島內(nèi)河流不發(fā)育，無常年性河流水系分布，局部沖溝地帶分布有季節(jié)性短小溪溝，水量一般較小，均呈放射狀匯流入海。廈門灣潮流屬正規(guī)半日潮流，以往復(fù)流為主，主流向與深槽等深線一致。其中高崎海域及集杏海堤外側(cè)海域?qū)俑蹫承蛷?qiáng)潮海區(qū)，潮汐性質(zhì)屬正規(guī)半日潮型。

3.4 地形地貌：廈門軌道交通1號(hào)線呈南北走向，島內(nèi)跨越思明區(qū)和湖里區(qū)，一標(biāo)范圍全長約14.6km。沿線地貌有濱海堆積區(qū)、沖洪積階地區(qū)、殘積臺(tái)地區(qū)及低山丘陵區(qū)。島內(nèi)經(jīng)人類工程活動(dòng)改造，線路地形總體較為平緩，局部一般傾斜，沿線地面標(biāo)高1.7～37.4m。

3.5 地質(zhì)構(gòu)造：廈門島處于“閩東燕山斷坳帶”東側(cè)與閩東沿海變質(zhì)帶相接部位的中部。廈門島的四周由幾組不同方向的斷裂所圍限，為斷裂帶切割形成的典型的斷塊島嶼。本區(qū)中生代末期此后轉(zhuǎn)入喜瑪拉雅構(gòu)造活動(dòng)期，主要表現(xiàn)為斷塊差異升降運(yùn)動(dòng)及局部老斷裂的重新復(fù)活與新斷裂的產(chǎn)生。自晚白堊紀(jì)以來的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)，本區(qū)地殼表現(xiàn)為繼續(xù)隆升，造成白堊紀(jì)、老第三紀(jì)、新第三紀(jì)沉積缺失，第四紀(jì)地層直接超覆于上侏羅統(tǒng)南園組火山巖之上。本工程場地近場區(qū)處于長樂—詔安斷裂帶中段與九龍江下游北西向斷裂帶及漳州—廈門近東西向構(gòu)造帶的交匯地區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。場區(qū)附近較有代表性的主要斷裂為：

a文灶－五通斷裂帶（F4），該斷裂帶由兩條分支斷裂（F4-1、F4-2）組成。推測F4-1在蓮坂圓環(huán)附近、F4-2在嘉禾路與松柏路交叉路口附近穿過軌道交通1號(hào)線；

b狐尾山－鐘宅斷裂帶（F5），該斷裂由兩條分支斷裂（F5-1、F5-2）組成。推測F5-1在觀音寺東門附近、F5-2在SM城市廣場附近穿過軌道交通1號(hào)線；

c筼筜港斷裂（F6），由筼筜港向海域延伸，長約2.5km，寬約3.5km，沿場區(qū)西北側(cè)通過；

d濠頭—塔頭斷裂（F21），該斷裂在湖濱南路與后埭溪路交叉路口附近穿過軌道交通1號(hào)線。

根據(jù)區(qū)域資料及地震安評(píng)資料，以上斷裂均為第四紀(jì)早期斷裂，更新世晚期以來不活動(dòng)。本次勘察在上述斷裂帶附近勘察過程中未揭示明顯斷裂破碎帶，僅局部風(fēng)化加劇。

4、地層巖性

4.1 第四系覆蓋層：場區(qū)沿線均有分布，主要地層為近代人工填筑土層（Qs）、第四系全新統(tǒng)海積層（Q4m）、海陸交互相沉積層（Q4mc）、第四系沖洪積層（Q3-4al+pl）及坡殘積層（Qdl+el）等。巖性、分布、厚度及性能變化較大。

4.2 基巖：場區(qū)沿線基巖埋藏于第四系地層之下，主要為燕山晚期侵入巖—中粗?；◢弾r（γ53(1)b），城市廣場站～火炬園站區(qū)間段揭示侏羅系上統(tǒng)南園組火山凝灰熔巖（J3n）。局部巖脈（γδ）穿插，巖性主要為輝綠巖、正長巖及閃長玢巖。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和風(fēng)化作用影響，基巖全、強(qiáng)風(fēng)化帶的厚度變化較大，中等～微風(fēng)化巖埋藏深度差異大。

5、不良地質(zhì)與特殊巖土

5.1 場區(qū)不良地質(zhì)主要為砂土液化及軟土震陷。

局部地段分布飽和中粗砂層，根據(jù)標(biāo)貫試驗(yàn)成果，按《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ50111-2006，2009年版）介紹的液化判定算法進(jìn)行計(jì)算，飽和砂土為可液化土；根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）進(jìn)行計(jì)算，液化等級(jí)為輕微～中等。

場區(qū)部分地段分布軟土層淤泥或淤泥質(zhì)土，通過波速測試，淤泥層剪切波速值Vs=95～129m/s，平均剪切波速Vs=113m/s，淤泥質(zhì)土平均剪切波速Vs=185m/s，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001），場區(qū)軟土層在Ⅶ度地震時(shí)不會(huì)發(fā)生震陷。

5.2 特殊性土：場區(qū)分布特殊性土主要有軟土、人工填土、花崗巖殘積土與風(fēng)化帶。

軟土主要為淤泥及淤泥質(zhì)土，厚度變化較大，揭示層厚0.60～9.50m。軟土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低、易發(fā)生觸變和流變等不良特性。

人工填土場區(qū)均有分布，為新近人工堆填，厚度0.50～8.60m。分為素填土及雜填土，成份為筑路用中粗砂、黏性土夾碎石、塊石、建筑垃圾及生活垃圾等，結(jié)構(gòu)疏密不均，透水性及力學(xué)性能差異較大。

花崗巖殘積土一般呈灰黃與灰白相雜的花斑色，除石英顆粒外，其它礦物基本風(fēng)化為高嶺土；土中礫石級(jí)顆粒一般占15～35%，大多屬礫質(zhì)黏性土，少部分為砂質(zhì)黏性土，為不連續(xù)級(jí)配土；土體孔隙率高，干燥狀態(tài)顆粒間有一定結(jié)合力，遇水后強(qiáng)度急劇降低；地下水位以下，0.5mm以下細(xì)粒土多呈流塑狀態(tài)。

花崗巖風(fēng)化帶的顯著特點(diǎn)是差異風(fēng)化特別明顯，全～強(qiáng)風(fēng)化帶中普遍存在中等～微風(fēng)化殘余體（球狀風(fēng)化特征），中等風(fēng)化帶中也會(huì)有強(qiáng)風(fēng)化巖體囊狀風(fēng)化特征，風(fēng)化帶的均勻性差，風(fēng)化界面復(fù)雜，增加了巖土工程勘察和施工的難度。本次研究過程中鉆孔遇殘余體比例18.3%，殘余體主要為中等風(fēng)化或微風(fēng)化巖體，厚度0.55～14.1m，殘余體厚度占全～強(qiáng)風(fēng)化層總厚度的比例為25.3%。

6、水文地質(zhì)條件

場區(qū)地表水系不發(fā)育，僅在K9+165左右存在一水溝，底面高程1.5m左右，水深0.3～0.5m。場區(qū)地面總體呈東高西低態(tài)勢，地表水多從東向西排泄。

地下水按成因劃分，主要分為三類：第四系松散巖類孔隙水，賦存于第四系及沖洪積地層中；風(fēng)化殘積巖孔隙裂隙水賦存于風(fēng)化殘積層中；基巖裂隙水主要賦存于基巖中。第四系沖洪積砂層中水量較豐富，中等～強(qiáng)透水性；殘積土、全～散體狀強(qiáng)風(fēng)化帶水量較少，富水程度較低，弱透水性；碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化帶因卸荷裂隙較發(fā)育，是基巖裂隙水相對(duì)突出地層，水量較豐富，中等透水性。

7、工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

7.1 場地的穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

廈門島的基底絕大部分為燕山晚期形成的剛性花崗巖體組成，巖體形成時(shí)代為113～92百萬年。稍后期（燕山期末，大約在70百萬年左右）的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)結(jié)果是在已成巖的剛體巖中產(chǎn)生以北東向?yàn)橹鞯臄嗔巡殡S有小規(guī)模的巖漿沿?cái)嗔沿炄?。?jù)調(diào)查分析，這些斷裂形成后，在喜瑪拉雅構(gòu)造旋回期間的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)它們影響甚微，即斷裂自形成之后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。擬建軌道交通1號(hào)線經(jīng)過構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)—構(gòu)造基本穩(wěn)定區(qū)—構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)，場地穩(wěn)定。場區(qū)沿線地勢總體平緩、開闊，未見有崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害，另據(jù)《廈門市軌道交通1號(hào)線地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告》，場地適宜本工程建設(shè)。

7.2 工法選擇分析與建議

地下車站

地下車站開挖深度范圍內(nèi)地層主要為松散地層或全強(qiáng)風(fēng)化層，線路經(jīng)過市區(qū)，無放坡條件，車站施工應(yīng)以明挖施工為主，對(duì)局部交通疏解困難地段，可采用局部蓋挖或蓋挖施工。支護(hù)方式可采用排樁加坑內(nèi)支撐，基坑降水宜采取坑內(nèi)管井降水方式。對(duì)填土較厚段或揭露砂層地段，宜在設(shè)置地連墻或止水帷幕，地連墻的槽段或排樁搭接處宜實(shí)施旋噴補(bǔ)強(qiáng)，以防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉不嚴(yán)導(dǎo)致坑內(nèi)降水效果不理想、開挖時(shí)出現(xiàn)流砂、周邊土體沉降過大等弊端。

區(qū)間隧道

起點(diǎn)～升平路站：區(qū)間主要穿越地層為全風(fēng)化～散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，建議采用盾構(gòu)法，在拆遷順利的情況下，也可考慮淺埋暗挖法或明挖法。

升平路站～將軍祠站：隧道穿越地層主要為碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化、中～微風(fēng)化花崗巖，圍巖分級(jí)多屬Ⅱ～Ⅲ級(jí)，區(qū)間隧道建議選用礦山法施工。

將軍祠站～城市廣場站：隧道穿越地層主要為殘積土、全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，圍巖分級(jí)多屬Ⅴ～Ⅵ級(jí)，上覆地層為中粗砂及粉質(zhì)黏土，區(qū)間隧道建議選用盾構(gòu)法施工。

城市廣場站～高崎站：隧道穿越地層主要為殘積土、全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，局部穿越中等～微風(fēng)化花崗巖，但全～強(qiáng)風(fēng)化帶中普遍分布中等～微風(fēng)化殘余體，對(duì)盾構(gòu)法施工不利，區(qū)間隧道建議選用礦山法施工。

高崎站～巖內(nèi)北廣場站：島外地質(zhì)條件簡單，隧道穿越地層主要為殘積土、全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖，局部穿越?jīng)_洪積的砂層、黏性土，中等～微風(fēng)化巖面整體上埋藏深，區(qū)間隧道優(yōu)先采取盾構(gòu)法施工，局部孤石分布段可明挖施工。

8、施工中可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題

8.1 擬建工程多屬城市淺埋隧道，鄰近建（構(gòu)）筑物較多，施工過程中會(huì)引起圍巖松弛，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起塌方、冒頂?shù)仁鹿?，施工降水加劇了受影響范圍土體的固結(jié)沉降，類似工程往往會(huì)導(dǎo)致鄰近建筑物、地下管線等出現(xiàn)下沉、開裂，甚至更嚴(yán)重的破壞。

8.2 基坑隆起變形：車站基坑在開挖后都會(huì)有不同程度的隆起變形發(fā)生，由于土體的卸載產(chǎn)生應(yīng)力失衡，土體的自重應(yīng)力的釋放，坑底土向上回彈。在基坑開挖深度不大時(shí)，坑底為彈性隆起，其特征為坑底中部隆起最高，當(dāng)開挖達(dá)到一定深度且基坑較寬時(shí)，出現(xiàn)塑性隆起，隆起量也逐漸由中部最大轉(zhuǎn)變?yōu)閮蛇叴笾虚g小的形式，但對(duì)于較窄的基坑或長條形基坑，仍是中間大，兩邊小的分布形式；本工程基坑開挖深度較大且坑底置于殘積土、全風(fēng)化層中，坑底土體會(huì)有一定的回彈，基底土體回彈后，土體松弛和蠕變的影響使土體隆起。隆起量與地基土性狀、基坑的開挖深度與寬度、基坑的擱置時(shí)間等有關(guān)。

8.3 線路較多地段分布有軟土層，其具有強(qiáng)度低、壓縮性高、易產(chǎn)生流變和觸變，無自穩(wěn)能力，易導(dǎo)致其上地層出現(xiàn)大的變形破壞。

8/.4 飽和砂層透水性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)松散，施工開挖中極易發(fā)生坍塌、涌水、涌砂等現(xiàn)象。

8.5 殘積土、全風(fēng)化花崗巖遇水強(qiáng)度降低，地下工程施工過程中，該層在動(dòng)水壓力作用下，易出現(xiàn)突泥和塌坍現(xiàn)象。由于巖體中結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度和性質(zhì)不同，透水性也不一樣，導(dǎo)致花崗巖風(fēng)化帶不均勻、風(fēng)化界面異常不規(guī)則；而且強(qiáng)~微風(fēng)化帶往往截然變化，接觸面附近透水性強(qiáng)，開挖時(shí)易引起接觸面附近的細(xì)粒土發(fā)生潛蝕現(xiàn)象。

8.6 花崗巖中存在差異風(fēng)化及球狀風(fēng)化現(xiàn)象，在盾構(gòu)施工中，應(yīng)對(duì)存在的球狀風(fēng)化體對(duì)盾構(gòu)施工產(chǎn)生的不利影響引起足夠重視。

9、工程措施建議

9.1 對(duì)明挖施工的工程措施建議：基坑開挖過程中應(yīng)盡量減少對(duì)土體的擾動(dòng)；應(yīng)嚴(yán)格控制基坑開挖造成的水平位移，以免對(duì)周邊建筑物、管線造成破壞；基坑上部分布有砂土，在基坑開挖前應(yīng)采取相應(yīng)止水措施，以防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉不嚴(yán)導(dǎo)致的坑內(nèi)降水效果不理想、開挖時(shí)出現(xiàn)流砂、周邊土體沉降過大等弊端；殘積土及全風(fēng)化基巖遇水強(qiáng)度急劇降低，基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后宜及時(shí)封底。

9.2 本區(qū)間地下水較發(fā)育，隧道開挖過程中，在砂層及巖土變化差異大的地段施工時(shí)應(yīng)備足抽水設(shè)備及止水材料，防止隧道涌水、突水。

9.3 本區(qū)間地下水、地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土中的鋼筋具腐蝕性、侵蝕性，建議采取相應(yīng)的防腐措施處理。

9.4 現(xiàn)場監(jiān)測建議：隧道施工前應(yīng)建立完善的變位監(jiān)測系統(tǒng)，施工期間需加強(qiáng)對(duì)地面沉降、既有建筑物、地下管線變形進(jìn)行監(jiān)測；隧道施工會(huì)破壞地下水系統(tǒng)原有的平衡，施工段水質(zhì)有可能發(fā)生變化，需加強(qiáng)采取水樣，進(jìn)行腐蝕性復(fù)查；施工期間需加強(qiáng)對(duì)支護(hù)體系、墻體和樁基等的應(yīng)力和應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測。

10、下階段工作的建議

10.1 下一階段宜根據(jù)初步設(shè)計(jì)所確定的各工點(diǎn)設(shè)計(jì)方案，有針對(duì)性布置鉆孔及相應(yīng)的原位測試、水文試驗(yàn)等。

10.2 進(jìn)一步查明沿線地基土，特別是對(duì)工程有較大影響土層的埋藏、分布情況；有針對(duì)性加強(qiáng)取樣和測試工作，提供可靠的巖土設(shè)計(jì)參數(shù)。

10.3 由于本次受外部因素影響，水文地質(zhì)測試工作較少，下階段需進(jìn)一步查明場區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件，增加水文地質(zhì)測試工作。

10.4 下一階段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地下水腐蝕性的復(fù)查。

10.5 下一階段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)風(fēng)化殘余體的探查。

11、結(jié)語

通過本次工程地質(zhì)勘察，初步查明了沿線區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件，并對(duì)線路通過地區(qū)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進(jìn)行了評(píng)價(jià)；綜合對(duì)比分析，結(jié)合類似工程及當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)、施工提出了合理化工程措施及建議。

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[4]《1：5萬廈門區(qū)域地質(zhì)圖》.福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局.

[5] 國家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）.

[6] 國家標(biāo)準(zhǔn)《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307－1999）.