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廣州地鐵巖土工程勘察的重點和難點是什麽?

廣州地鐵巖土工程勘察的重點和難點是什麽?下面仲達咨詢招投標老師就來解答壹下,供大家參考。

1概述

為適應城市經濟社會快速持續發展的需要,廣州按照“東、西、南、北”的城市發展格局,規劃了軌道交通工程。到2010,廣州將擁有9條城市軌道交通線路,總長255km,共164座車站。大規模的地鐵建設帶來了大規模的巖土工程勘察。根據地鐵工程的特點和廣州的具體地質條件,探討了廣州地鐵巖土工程勘察的重點和難點問題。

地鐵工程按線路敷設方式可分為地下線路、地面線路和架空線路;按功能可分為車站、區間、車輛段、停車場、變電站、控制中心等。按施工方法可分為盾構法、礦山法、明挖法、蓋挖法和沈管法。地鐵線路鋪設方式和施工方法的多樣性導致地鐵工程基礎類型和結構形式的多樣性(如樁、地下連續墻、支架、錨桿、復合地基等。).因此,地鐵巖土工程勘察具有鐵路隧道、城市高層建築、深基坑和水文地質勘察的特點。不同的線路敷設方式、施工方法和結構形式對巖土工程勘察提出了不同的要求和側重點。

2廣州地區的工程地質和水文地質條件

廣州大地構造位於華南褶皺系的粵中坳陷構造單元。在加裏東期、印支期、燕山期和喜馬拉雅期構造旋回的作用下,範圍內發育了不同規模的褶皺和斷層,沈積巖、巖漿巖和變質巖均有發育。其中,東北部的廣從斷裂和東西向的瘦狗嶺斷裂將廣州劃分為三個構造區,並控制著各區第四紀沈積物和沈積中心的分布。

2.1斷層以西廣從構造區。

位於光華凹陷東北部西南部,主體構造為北東向,由上古生界及其褶皺和伴生斷層,以及二疊紀和第三紀向斜盆地組成。白雲區西部位於該構造區。本區第四系地層主要由人工填土、沖洪積砂層、沖洪積土層和上更新統、全新統殘積層組成。下伏基巖主要為石炭系、二疊系、三疊系和第三系碎屑巖和碳酸鹽巖,夾灰巖、泥灰巖、碳質灰巖、碳質泥巖或頁巖、砂巖、泥巖、礫巖和灰色礫巖。該構造區的不良地質作用主要有巖溶、煤礦采空區、斷裂和風化深槽。

2.2廣從斷裂以東、瘦狗嶺斷裂以北的構造區。

位於增城隆起的西部,白雲區和蘿崗區的東部主要位於該構造範圍內。本區第四系主要由人工填土、沖洪積土層、沖洪積砂層、河湖沈積土層和上新統、全新統殘積層組成,下伏基巖主要為燕山期侵入巖。該構造區的不良地質和特殊土主要有花崗巖風化殘積土、球狀風化、風化深槽、砂土液化等。

2.3廣從斷裂以東、瘦狗嶺斷裂以南的構造區。

位於三水斷陷盆地東部,是由中生代白堊紀東西向寬褶皺和壹系列燕山晚期、喜馬拉雅期形成的北西向斷裂組成的繼承性構造。越秀、荔灣、天河、芳村、海珠、黃埔、番禺大部分位於該構造區。第四系主要由全新統和上更新統人工填土、海陸交互相沈積、沖洪積和殘積組成,下伏基巖為白堊系沈積巖和震旦系變質巖。該構造區地鐵工程面臨的典型不良地質效應主要有砂土液化、軟土、白堊系殘積層、風化帶遇水軟化等。

廣州地處珠江三角洲,河流縱橫交錯,地下水豐富,埋深較淺。地下水按其賦存方式可分為第四系孔隙水、基巖風化裂隙水和碳酸鹽巖巖溶裂隙水。地下水位明顯受季節和潮汐的影響。第四系孔隙水局部承壓,隱伏巖溶中的巖溶裂隙水大多承壓。此外,廣州褶皺、斷層較多,受構造裂縫、破碎帶影響,水文地質條件復雜。

3地鐵工程對巖土工程勘察的要求

地鐵巖土工程勘察按階段可分為工程可行性勘察、初步勘察、詳細勘察和施工勘察,另外,必要時可在某壹階段補充水文專項勘察、斷裂專項勘察、軟土專項勘察和地球物理勘探。不同的調查階段有不同的調查精度和要求。以詳勘為例,廣州地鐵詳勘階段巖土工程勘察的主要目標和要求可概括如下:

(1)在初步勘察的基礎上,詳細查明場地的工程地質和水文地質條件,對復雜地段或有特殊要求的地段進行重點勘察。

(2)詳細查明不良地質條件和特殊巖土的分布特征。

4廣州地鐵巖土工程勘察的重點和難點

4.1要點

4.1.1測量應滿足結構設計和施工方法的需要。

對於明挖和蓋挖法,勘探孔壹般布置在結構邊線外2m左右,明溝、風道等鉆孔可沿中線布置。鉆孔應布置在結構外1倍的開挖深度範圍內。巖土工程勘察需要查明巖土分層和厚度;查明基巖的產狀、起伏和坡度;識別不良地質;查明地下水類型、水位、水量、補給來源、滲透性及對混凝土和鋼結構的腐蝕性;判斷管湧和浮損的可能性;判斷砂層的液化特性;判斷基坑降水的可能性;對土壤和巖石的可挖掘性進行分級;評估基坑開挖的環境承載力;提供巖土參數(如重力、抗剪強度、泊松比、無側限抗壓強度、靜側壓力系數、地基系數、樁基承載力特征值、巖石與錨體的粘結強度等)。)圍護結構(樁、墻、土釘、錨桿)和永久樁基設計所需;提供工程地質縱橫斷面等。

盾構法施工時,勘探孔在沿線兩側隧道外錯開3 ~ 5m。巖土工程勘察需要查明地層結構、層序以及地層中溶洞、透鏡體和障礙物的分布情況。對於軟土、松散砂層、含孤石地層、粉質粘土含量高的地層、軟硬面不均勻的地層以及對盾構機選型和施工影響較大的地層,應重點勘察。查明堅硬巖石的節理發育和巖體的基本質量分類;查明地下水位、滲透系數、腐蝕性,估算隧道掌子面湧水量(作為衡量隧道失穩後破壞後果的參考指標);提供盾構機和刀具的力學計算和選型所需的巖土物理力學參數;對巖土的可挖掘性進行分類,並提供工程地質的垂直和水平剖面圖。

對於采礦方法,勘探孔應盡可能布置在開挖範圍外3 ~ 5m。巖土工程勘察的首要任務是對隧道圍巖進行準確分類。此外,勘察還應重點查明水文地質條件,估算隧道單位長度湧水量(1m或10m);查明構造破碎帶、含水松散圍巖、膨脹性圍巖、巖溶、遇水軟化崩解圍巖及可能引發巖爆的圍巖;對巖土的可挖掘性進行分類,並提供工程地質的垂直和水平剖面圖。凍結施工還需提供地層含水量、地下水流速、開挖範圍內巖土層溫度及熱物理指標。

4.1.2勘察應重點查明不良地質和特殊巖土。

廣州地區地質條件復雜,影響地鐵工程的不良地質作用較多,如斷裂、巖溶(包括白堊系紅層溶蝕和空洞)、采空區、花崗巖殘積層和風化帶、球狀風化、風化深槽、軟土、硬巖等。

斷裂帶內巖體破碎時,應盡量避開樁基,無法避開時,應穿過斷裂帶;由於斷層帶地下水活動復雜,對地下隧道施工威脅很大。在調查階段,應查明斷層帶的範圍、產狀、構造破碎和富水性。斷層的活動性可能會對地鐵工程產生壹定的影響。如有必要,應對斷層進行特殊調查,為結構是否需要特殊處理的設計考慮提供數據。

廣州地鐵2號線、3號線、5號線、6號線均穿越巖溶發育區,珠江新城至赤崗塔、如意坊、水蔭路巖土工程勘察中白堊系紅層中也有溶洞揭露。巖溶和紅層洞穴對地下線路和架空線路有很大的不利影響。對於地下線路,可能造成盾構機墜落,巖溶承壓水可能在明挖或礦山施工時突破隔水底板或暴露巖溶含水層,造成巖溶突水;對於架空線路,巖溶、溶洞導致持力層選擇困難、樁基施工卡鉆、漏漿、地面塌陷,影響地面建築物和地下管線的安全;如果樁基和隧道下有隱伏巖溶,結構可能因荷載的影響而下沈;巖溶(尤其是土洞)的發育也給地鐵運營帶來不利影響。比如土洞的發育可能引起結構沈降,影響地鐵工程和環境安全。巖土工程勘察應盡量查明溶洞和土洞的分布和水文地質條件。由於鉆探的局限性和巖溶發育的局部不規則性,必要時鉆探應與物探相結合。

采空區對地鐵工程的不利影響主要表現在采空區塌陷引起的地面塌陷和開裂,以及采空區上部巖體的破壞和變形,導致地鐵隧道的下沈和斷裂。廣州北郊(三元裏至嘉禾)二疊紀地層含煤,自清代開始開采以來,形成了大面積的采空區和復雜的采煤巷道。由於采空區的平面位置和空間條件對北線的線路敷設方案和施工方法的選擇有很大影響,因此應通過調查研究,查明采空區的範圍和深度,分析煤炭采空區對地鐵線路的影響程度,為北線的設計和施工提供依據。

硬巖對盾構機的選型和施工方法影響很大。壹般當巖石天然單軸抗壓強度高於80MPa時,選用單刃圓盤滾刀,滾刀間距根據巖石強度和節理裂隙發育情況設計。盾構在堅硬巖層中掘進時,刀具磨損嚴重,有時甚至損壞刀具,磨損刀盤,掘進效率極低。此時應選擇采礦法(鉆爆法)進行施工。因此,有必要查明堅硬巖石的分布、強度、應時含量(研磨性)和裂縫發育情況。廣州地區有花崗巖、石灰巖、石英巖、輝綠巖等堅硬巖石,在巖土工程勘察中要進行識別。

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