青島城際軌道交通R3線工程勘察重難點及對策分析

苗曉軍

（1.山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照 276826；2.山東地礦局有色金屬礦找礦與資源評價重點實驗室，山東 日照 276826；3.日照地質(zhì)地理信息大數(shù)據(jù)研究院，山東 日照 276826；4.日照市土地質(zhì)量評價與污染修復(fù)重點實驗室，山東 日照 276826）

1 工程概況

青島城際軌道交通工程R3 線工程全長70km，共設(shè)車站23座，其中地下站9座、高架站14座，是貫穿青島市西海岸新區(qū)的一條軌道交通干線。線路始于西海岸新區(qū)的嘉陵江路站，經(jīng)由唐島灣片區(qū)、靈山灣影視文化區(qū)、西部城區(qū)、古鎮(zhèn)口軍民融合創(chuàng)新示范區(qū)、董家口經(jīng)濟區(qū)，終于董家口站。并預(yù)留向日照市延伸的條件，大致呈東北至西南走向，對青島市的城市發(fā)展和布局的輻射帶動作用日益凸顯。

其中，本次探究的R3 線（井岡山路-大珠山段）自井岡山路站起，經(jīng)井岡山路、濱海大道、泰山路、上海路、濱海大道到達大珠山站終點站。該段工程線路全長28.9km，其中地下線15.75km，高架線12.85km，敞口段0.3km，設(shè)車站12 座，其中地下站7 座，高架站5 座，設(shè)大珠山車輛段1 處、靈山衛(wèi)停車場1 處，如圖1所示。

圖1 青島城際軌道交通R3線

城際軌道交通建設(shè)項目因其不同的敷設(shè)方式、多樣的施工工法（如表1 所示）、特殊的結(jié)構(gòu)形式、復(fù)雜的城市環(huán)境，導(dǎo)致工程勘察工作異常困難。因此，需要結(jié)合青島市西海岸新區(qū)的區(qū)域特征，根據(jù)初勘揭露的地質(zhì)條件，重點分析詳勘階段的勘察重點、難點問題，研究有力有效的對策與建議，保障后續(xù)勘察工作取得良好的效果。

表1 R3線（井岡山路-大珠山段）擬用工法表

2 地質(zhì)條件

青島市西海岸新區(qū)位于青島市西南方向，地處京津冀及長三角都市圈之間，處于環(huán)渤海經(jīng)濟圈的南部，屬于山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)核心區(qū)之一，是黃河流域重要出海通道和亞歐大陸橋東部端點。地貌屬魯東濱海低山丘陵區(qū)，地形呈西高東低之勢，境內(nèi)山嶺起伏，溝壑縱橫。

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，青島城際軌道交通R3 線沿線未發(fā)現(xiàn)大的活動斷裂及新構(gòu)造運動跡象，基底地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，局部巖性接觸帶裂隙構(gòu)造發(fā)育。

2.2 工程地質(zhì)

根據(jù)初勘地質(zhì)成果資料，結(jié)合沿線地形地貌、地層巖性及物理力學(xué)特性，劃分為三個工程地質(zhì)單元，如表2所示。

表2 沿線工程地質(zhì)單元

2.3 地層巖性特征

R3 線地層巖性差異較為明顯，沿線出露地層主要有第四系全新統(tǒng)沖洪積的粉質(zhì)黏土、中粗砂，海積層的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、含有機質(zhì)中粗砂，第四系上更新統(tǒng)沖洪積的粉質(zhì)黏土、礫砂，沿線基巖主要為白堊系(K)凝灰?guī)r，局部為燕山晚期花崗巖，穿插有閃長巖、煌斑巖等巖脈侵入。

按照城市軌道交通巖石基本分級，綜合初勘揭露的深部隧道洞身圍巖風(fēng)化程度、堅硬程度、巖體RQD 指標（如圖2所示）、節(jié)理發(fā)育程度等特征，依據(jù)彈性縱波波速基本＞4.5km/s，再根據(jù)巖石單軸飽和抗壓強度Rc 值為39.7～121.9MPa，因此初步判定隧道洞身圍巖屬于較硬巖-堅硬巖，巖體較完整，工程地質(zhì)條件良好，如表3所示。

表3 沿線深部隧道圍巖工程地質(zhì)特征

圖2 巖體RQD指標測定

2.4 水文地質(zhì)條件

沿線地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系孔隙水（潛水、微承壓水），主要補給來源為大氣降水，主要排泄方式為側(cè)向徑流，水位動態(tài)曲線呈波狀起伏，下穿河流區(qū)域受汛期、潮汐影響明顯。

2.5 特殊性巖土

場區(qū)內(nèi)特殊性巖土主要為人工填土、軟土及鹽漬土。

人工填土。沿線穿越城市主干道和居民聚集區(qū)，填土土質(zhì)不均，成分多樣，強度較低，自穩(wěn)性差，其中局部沿海地段，存在回填塊石。

軟土。沿線濱海平原區(qū)局部有軟土分布，以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥含淤泥中粗砂為主，其強度低，孔隙比大，滲透系數(shù)小，含水量及壓縮性高，具有明顯的觸變性[1]。

鹽漬土。主要分布于沿線濱海平原區(qū)，地表鹽漬化嚴重。

2.6 圍巖與巖土工程分級

按照《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307-2012），結(jié)合各巖土層特征，將本線路圍巖分級為Ⅰ～Ⅵ級，巖土施工工程分級為Ⅰ～Ⅵ級，如表4 所示。

表4 圍巖分級與巖土施工工程分級表

3 重難點分析

城際軌道交通工程勘察既有鐵路勘察的特點，又涉及建筑工程、地下工程的內(nèi)容，同時強調(diào)水文地質(zhì)、周圍環(huán)境的重要性。因此根據(jù)初勘揭露的地質(zhì)條件，依據(jù)國家相關(guān)規(guī)范、標準，以及設(shè)計單位提供的設(shè)計平縱斷面圖，分析好該線勘察工作的重難點，提出針對性的對策，對于線路后續(xù)的工程勘察至關(guān)重要。

3.1 面臨復(fù)雜多變的周邊環(huán)境

青島城際軌道交通R3 線貫穿西海岸新區(qū)，面臨周邊人口密集、建筑林立、商圈眾多、管線密布及交通擁擠的復(fù)雜環(huán)境，工程勘察可能影響人員通行、引起交通擁堵、破壞地下管線及造成環(huán)境污染等問題，現(xiàn)場存在難以開展鉆探工作或者威脅正常環(huán)境秩序的突出問題，導(dǎo)致在全面準確收集地質(zhì)資料方面存在較大困難[2]。

3.2 應(yīng)對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工法設(shè)計

R3 線分別擬用礦山法、明挖法2 種不同工法及地下站、高架站2 種不同的站點，不同的工法和設(shè)計對工程勘察的要求不同，提供巖土參數(shù)和建議時也應(yīng)有的放矢[2]。

對于明挖法，重點巖土參數(shù)在于查明水文條件、巖土密度、側(cè)壓力系數(shù)、抗剪強度指標、樁端（側(cè)）阻力特征值等。對于礦山法，最重要的任務(wù)是準確地進行隧道圍巖分級，查明膨脹性圍巖、構(gòu)造破碎帶、松散含水圍巖，以及可能產(chǎn)生巖爆的圍巖。

在工法變換分界段，重點查明不同工法分界處巖土特性變化、水文地質(zhì)情況，在工法分界處加密地質(zhì)勘探和原位測試數(shù)量，提供準確的巖土參數(shù)。

3.3 穿越特殊性巖土及不良地質(zhì)作用

青島地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，影響軌道交通的特殊性巖土及不良地質(zhì)作用較多，如軟土、富水砂層、節(jié)理密集帶、構(gòu)造破碎帶等。

海陸交互相沉積的軟土、富水砂層等特殊性巖土，含水量及壓縮性高，容易誘發(fā)基坑變形和不均勻沉降，應(yīng)進行重點勘察和評價，必要時進行軟土專題勘察，為地基處理、樁基設(shè)計及基坑支護結(jié)構(gòu)提供依據(jù)[3]。

基巖節(jié)理密集帶、構(gòu)造破碎帶，巖體破碎，地下水活動復(fù)雜，對隧道施工威脅較大。應(yīng)重點查明斷裂帶的范圍、產(chǎn)狀、構(gòu)造破碎情況及富水性，必要時應(yīng)進行斷裂專題勘察，為是否對結(jié)構(gòu)進行特殊處理提供資料[3]。

3.4 臨近構(gòu)筑物、河流等地質(zhì)復(fù)雜地段

R3 線勘察范圍內(nèi)多處下穿居民建筑、市政道路、立交橋等構(gòu)筑物及河流等復(fù)雜地段，如表5 所示，局部分布第四系含富水砂層，應(yīng)重點查明第四系的分布范圍、工程特性、水文條件，以及上部第四系水對基巖裂隙水的補給情況，查清基巖中是否存在構(gòu)造破碎帶、軟弱夾層等，對隧道圍巖穩(wěn)定性做出分析評價，對后期施工可能造成的地面沉降、建筑物開裂做出預(yù)測，并提出防治措施建議。

表5 臨近構(gòu)筑物、河流等地質(zhì)復(fù)雜地段一覽表

4 對策與建議

為了能更高質(zhì)量地開展后續(xù)詳勘工作，為工程提供符合要求的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計參數(shù)，針對青島城際軌道交通R3 線工程勘察的重點和難點，探究提出以下實施對策與建議。

①注重城市環(huán)境的保護

R3 線工程勘察處于復(fù)雜多變的城市環(huán)境中，存在一定的安全文明風(fēng)險，建議對周邊環(huán)境影響因素辨識與評價，嚴格履行勘察作業(yè)審批流程，采取降低噪聲污染、統(tǒng)一處置泥漿、設(shè)置封閉圍擋、避讓地下管線等安全文明施工措施，主動保護周邊環(huán)境和既有構(gòu)筑物，特別注意做好鉆孔終孔的注漿封孔工作，盡量降低勘察工作對后續(xù)施工和城市環(huán)境的影響。

②增加原位測試的比例

原位測試是在巖土層所處的原位置，避免巖土擾動和應(yīng)力釋放的影響，在維持原始結(jié)構(gòu)、含水率、應(yīng)力狀態(tài)下，測定第一手工程性質(zhì)指標的有效技術(shù)手段。建議在土質(zhì)不均、巖體破碎、特殊性巖土等區(qū)域，適當增加原位測試的比例，其布置應(yīng)與鉆探、原型試驗、室內(nèi)試驗及工程經(jīng)驗等比對和配合，在收集原始資料的基礎(chǔ)上進行綜合分析評價，提出系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)。

③掌握水文地質(zhì)的規(guī)律

通過搜集資料和勘察工作，統(tǒng)籌設(shè)置水文試驗及長期觀測鉆孔，查明地下水類型、賦存狀態(tài)及含水層分布規(guī)律，提供水位、徑流、補排關(guān)系、滲透系數(shù)、動態(tài)特征及抗浮設(shè)防等參數(shù)，綜合運用層次分析法、模糊綜合評價及數(shù)值計算方法建立水文地質(zhì)模型，評價地下水對施工工程和工程結(jié)構(gòu)的影響，提出防范管涌、流砂等不良現(xiàn)象的建議。

④采用適宜的物探方法

為了全面掌握地下管線、地質(zhì)界面、隱伏斷裂、圍巖分級、不良地質(zhì)體等情況，建議采用“鉆探+物探”相結(jié)合的方法，利用地質(zhì)雷達、高密度電法、淺層地震勘探、鉆孔波速測試等工程物探技術(shù)，從宏觀角度分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為勘察成果的內(nèi)插、外推提供依據(jù)，克服鉆探局限性、效率低、造價高的缺點，從而使工程勘察更準確、更高效、更安全。

5 結(jié)語

青島城際軌道交通R3 線巖土工程勘察涉及內(nèi)容豐富、勘探工作復(fù)雜、實施異常困難，關(guān)系城市發(fā)展的大計。此次探究從工程實際出發(fā)，以初勘地質(zhì)成果為基礎(chǔ)，遵循勘察工作的客觀規(guī)律，全面詳細地分析重點和難點，結(jié)合目前先進的技術(shù)手段，探究科學(xué)可行的對策建議，為后續(xù)工程勘察提供有力的技術(shù)支持。