成都地鐵17號(hào)線(xiàn)卵漂石地層水文地質(zhì)特征及空間分布規(guī)律

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(guó)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(lái)越受到人們的重視與青睞。但在城市地鐵建設(shè)的過(guò)程中，由于工程地質(zhì)問(wèn)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(xiàn)地質(zhì)調(diào)查資料為背景，研究了地鐵沿線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)一期工程為研究對(duì)象，采用地質(zhì)調(diào)查測(cè)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(xiàn)一期工程線(xiàn)路全長(zhǎng)約26.140 km，共設(shè)置車(chē)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(xiàn)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(xiàn)一期線(xiàn)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(xiàn)一期工程，起自成都市溫江區(qū)易園站，線(xiàn)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(kāi)闊、平坦，地面高程501.50～574.85 m，相對(duì)高差約70 m，從線(xiàn)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(xiàn)沿線(xiàn)地表第四系堆積層廣泛分布，沿線(xiàn)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(xiàn)通過(guò)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(lèi)別為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)，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(chǎng)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(chē)場(chǎng)則呈不液化—中等液化。

場(chǎng)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(lèi)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(cè)方法及空間分布規(guī)律

4.1 勘測(cè)方法

4.1.1 地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪

對(duì)線(xiàn)路附近既有基坑進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪，分別為來(lái)鳳溪站—鳳溪大道南站區(qū)間東側(cè)天來(lái)國(guó)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(cè)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(lái)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(kāi)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(xiàn)二期與本線(xiàn)換乘位置探井1個(gè)，線(xiàn)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(xiàn)鉆探過(guò)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(wèn)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(zhǎng)度占鉆孔總米數(shù)比。

4.1.4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)線(xiàn)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(cè)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(cè)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(xiàn)路分布規(guī)律

由圖5可知，漂石最大粒徑沿線(xiàn)路分布不均勻，由國(guó)色天香站向鳳翔站呈波浪曲線(xiàn)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(guò)了430 mm，粒徑最大值為600 mm。

圖5 卵石最大粒徑沿線(xiàn)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(lái)說(shuō)，成都軌道交通17號(hào)線(xiàn)一期工程溫江區(qū)域小里程端國(guó)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(jiàn)表3、表4。

由表3可知，4號(hào)線(xiàn)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(guó)色天香站-來(lái)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(guó)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(guó)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(xiàn)路分布不均勻，由國(guó)色天香站向鳳翔站呈波浪曲線(xiàn)特征，來(lái)鳳路站至鳳溪站沿線(xiàn)漂石粒徑最大，施工中應(yīng)采取開(kāi)倉(cāng)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。