太原地鐵1號(hào)線太原南站站工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)析

李 毅

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

0 引言

為落實(shí)國(guó)家優(yōu)先發(fā)展公共交通戰(zhàn)略和節(jié)能減排措施，緩解交通供需矛盾，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展，指導(dǎo)城市軌道交通建設(shè)發(fā)展，太原市委將太原市的城市軌道交通建設(shè)分為四個(gè)階段進(jìn)行，近期建設(shè)為2010年～2017年，即地鐵1，4號(hào)線的建設(shè)。其中，1號(hào)線為一條東西向跨越汾河，聯(lián)系了迎澤和武宿兩個(gè)市級(jí)中心以及太原站和太原南站兩個(gè)鐵路交通樞紐的骨干線路。

太原南站位于太原市東南的北營(yíng)地區(qū)，建設(shè)內(nèi)容包含高鐵站房、站前廣場(chǎng)等，在站前東、西兩個(gè)廣場(chǎng)的地下空間中，將軌道交通、長(zhǎng)途客運(yùn)、公交、社會(huì)車(chē)輛及出租車(chē)停靠等功能有機(jī)融合在一起。太原地鐵1號(hào)線在太原南站設(shè)站并換乘，換乘站位于太原南站站前廣場(chǎng)下方，正對(duì)高鐵站房與其平行布置。太原南站站為地下兩層雙島四線，車(chē)站結(jié)構(gòu)形式為五柱六跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，車(chē)站主體外包尺寸長(zhǎng)為248.90 m、標(biāo)準(zhǔn)段寬為53.25 m，主體結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高約781.0 m～781.5 m，設(shè)計(jì)基底壓力200 kPa，擬采用明挖法施工。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

太原境內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，分布集中的地區(qū)為太原斷陷盆地東西兩側(cè)，陽(yáng)曲縣西凌井、北小店，呂梁斷拱及其與西山凹陷接壤地帶。太原斷陷盆地總體走向NE，在晉祠以北轉(zhuǎn)為NNE向，長(zhǎng)約150 km。工程場(chǎng)區(qū)位于太原斷陷盆地中東部的太原輕微凹陷區(qū)，該凹陷西界為新城—親賢斷裂，東界為棋子山地壘西側(cè)斷裂、東山山前斷裂，南界為田莊斷裂，此4條斷裂在第四紀(jì)均有活動(dòng)，凹陷內(nèi)基巖埋深為100 m～300 m，發(fā)生過(guò)地震各一次。太原市境內(nèi)出露地層有古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三迭系，新生界第三系及第四系。工程場(chǎng)區(qū)所在的太原斷陷盆地基底為前寒武系變質(zhì)巖，其上依次為下古生界寒武系、奧陶系碳酸鹽巖，上古生界石炭系、二疊系，中生界三迭系碎屑巖類及新生界第三系、第四系松散堆積物，場(chǎng)址區(qū)內(nèi)松散層厚度大于150 m。

2 巖土工程勘察

2.1 野外勘探

本工程野外勘探工作中，除采用了常規(guī)的勘探取樣、原位測(cè)試等勘察手段以外，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及工程特點(diǎn)，還進(jìn)行了以下測(cè)試工作:1)波速測(cè)試。波速測(cè)試在鉆孔內(nèi)進(jìn)行，采用單孔檢層法，分別測(cè)試剪切波波速和壓縮波波速，根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算土層的泊松比、動(dòng)彈性模量、等效剪切波速等。2)地溫測(cè)試。地溫測(cè)試使用上海地學(xué)研究所生產(chǎn)的JW238型數(shù)字井溫儀，在鉆孔內(nèi)間隔2 m測(cè)試一次，至結(jié)構(gòu)底板下15 m。3)電阻率測(cè)試。電阻率測(cè)試在鉆孔內(nèi)進(jìn)行，利用供電電源量測(cè)孔內(nèi)兩電極間的電位差，求得巖土層的視電阻率。

2.2 室內(nèi)試驗(yàn)

本工程室內(nèi)試驗(yàn)工作中，除進(jìn)行了物理性質(zhì)試驗(yàn)、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、黃土濕陷性試驗(yàn)等常規(guī)項(xiàng)目以外，還進(jìn)行以下試驗(yàn)工作:

1)基床系數(shù)。

采用三軸試驗(yàn)方法確定基床系數(shù)，試驗(yàn)采用應(yīng)力控制式，側(cè)向應(yīng)力增量與軸向應(yīng)力增量比控制為0.3，采用k0=0.67固結(jié)，在應(yīng)力控制路徑三軸儀上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。水平向和豎直向基床系數(shù)分別由水平向制備三軸樣和豎直向制備三軸樣測(cè)試確定。測(cè)取了地基土的水平基床系數(shù)KX和垂直基床系數(shù)KV。

2)熱物理參數(shù)。

為提供地下結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)特性設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，按照GB/T 10297-1998非金屬固體材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定(熱線法)規(guī)范相關(guān)要求，測(cè)定了結(jié)構(gòu)底板15 m以上土的導(dǎo)溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容，其中導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定采用熱線法測(cè)定、比熱容采用冷卻法進(jìn)行測(cè)定。

3)土的動(dòng)力性質(zhì)試驗(yàn)。

試驗(yàn)儀器采用北京市新技術(shù)研究所生產(chǎn)的DDS-70微機(jī)控制電磁式多功能靜動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)。試樣高為80.0 mm、直徑為39.1 mm，將制備好的試樣進(jìn)行浸水飽和。試驗(yàn)固結(jié)壓力按土層實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行模擬，固結(jié)比取值為1，待固結(jié)完成后，在不排水的條件下施加動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行動(dòng)彈模試驗(yàn)。本次試驗(yàn)振動(dòng)頻率為1 Hz，循環(huán)次數(shù)為10次，振動(dòng)總次數(shù)控制在200次以內(nèi)。測(cè)取了土的動(dòng)彈性模量與泊松比。

3 場(chǎng)地工程地質(zhì)特征

3.1 地形地貌

場(chǎng)區(qū)位于太原盆地東側(cè)邊緣，地貌單元屬東山山前沖洪積傾斜平原。受黑駝溝季節(jié)性河流影響，場(chǎng)地內(nèi)發(fā)育有一條近東西走向的小型沖溝，現(xiàn)已填平。場(chǎng)地地形自東向西傾斜，天然地面最大高差近6 m。

3.2 地基土巖性、分布及工程特性

表1 第②層濕陷性粉土工程特性指標(biāo)

表2 第③層粉土工程特性指標(biāo)

表3 第④層中粗砂工程特性指標(biāo)

3.3 水文地質(zhì)條件

表4 第⑤層粉質(zhì)粘土工程特性指標(biāo)

場(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)常年地表水體，勘探深度范圍內(nèi)亦無(wú)地下水分布。

3.4 特殊性巖土

場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布有第四系上更新統(tǒng)沖洪積成因的濕陷性黃土，其自重濕陷系數(shù) δzs介于 0.015～0.087之間、部分土樣小于0.015，濕陷系數(shù)一般介于0.015～0.065之間、局部表層土樣接近0.1。場(chǎng)地屬自重濕陷性黃土場(chǎng)地，車(chē)站主體結(jié)構(gòu)底板埋深約12 m，濕陷性土層基本挖除。

4 結(jié)語(yǔ)

我市地鐵發(fā)展在全國(guó)省會(huì)城市中居于下游，因此，在地鐵方面的巖土工程勘察工作也相對(duì)比較落后。本文僅淺析了1號(hào)線預(yù)留站的工程地質(zhì)條件，對(duì)地鐵工程整體系統(tǒng)的考量相對(duì)欠缺，但勘察獲取了在本地區(qū)缺乏經(jīng)驗(yàn)的地基土熱物理參數(shù)、動(dòng)力性質(zhì)參數(shù)等等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，希望能為本地區(qū)同類建設(shè)項(xiàng)目提供有價(jià)值的參考。

［1］GB 50307-1999，地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［2］山西省勘察設(shè)計(jì)研究院.太原地鐵1、4號(hào)線太原南站站巖土工程勘察報(bào)告［R］.2009.