地铁勘察施工技术及地铁建设引发的环境地质问题

[摘要]通过广州市轨道交通13号线的工程实例，浅述了该项目地质概况、地铁勘察施工技术及地铁建设可能引发的环境地质问题，对后续地铁施工、环境评价及治理具有一定的指导意义。

[关键字]地铁勘察 施工难点 土工试验 原位测试 管线排查 环境地质

[中图分类号] U231+.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-122-1

广州市轨道交通十三号线线路呈东西向，串联了6个区市，西起白云区槎头，经荔湾区、越秀区、天河区、黄埔区，最后到达增城市新塘镇象颈岭，线路全长56.2km。由于线路较长，该线分期进行建设，一期工程为鱼珠站至象颈岭段，线路全长28.8km。共设鱼珠、丰乐路、文园、庙头、夏园、南岗、南碱路、东洲、新塘、官湖和象颈岭等车站。全线拟为地下线。车站拟为地下站。

1 地质概况

1.1 地形地貌

项目区属珠江三角洲冲积平原地貌，地形平缓，水系河涌分布较广。一般标高在6.20～11.50m之间，线路在城市道路和居民住宅区相间分布。

1.2 地层岩性

沿线穿越的地层主要下伏基岩主要下古生界变质岩岩性组、碎屑岩岩性组（白垩系沉积岩）组成。第四系松散层主要由人工填土层、海陆交互相沉积层、冲洪积层及残积层等组成。地层岩性自上而下分别为：

（1）杂填土、素填土、耕植土；（2）淤泥层、淤泥质土层、淤泥质砂层、中粗砂层（含蚝壳、淤泥）及粉质黏土、粉土层；（3）残积土层；（4）砂岩、砂砾岩全风化带；（5）变质岩全风化带；（6）砂岩、砂砾岩强风化带；（7）变质岩强风化带；（8）砂岩、砂砾岩中风化带；（9）变质岩中风化带；（10）砂岩、砂砾岩微风化带；变质岩微风化带。

1.3 地质构造

广州市断裂构造比较发育，可划分为东西向、北东向、北西向三组。本段位于瘦狗岭断裂以南的构造区，主体构造呈东西向，由早古生代变质岩中的东西向片理、片麻理及其一系列不对称褶皱，东西向的瘦狗岭断裂以及控制萝岗岩体入侵的东西向构造带组成。区域性的断裂主要为瘦狗岭断裂。

本段位于瘦狗岭断层以南的黄埔，为东莞盆地西端。主体构造为东西走向。由近东西向展布的中、新生界及其开阔的褶皱组成，并被系列北西向断层所切割，东西向的广三断层贯穿其间。项目区断裂主要由瘦狗岭断裂、狮子洋断裂控制，并伴生了数条次生断层。

2 勘察施工特点及难点

2.1 技术管理

（1）地铁工程埋于地下，与工程、水文地质条件密切，需计算拱顶垂直压力及边墙侧压力等。（2）同一构筑物常处于不同地貌单元或地基类型，承载力差异大，因此需根据地质情况提出相应的工程措施。（3）不同的施工工法，需提供的岩土力学参数将有所侧重。

2.2 施工环境

（1）地铁勘察场地大多为城市的交通干线，车辆密集交通繁忙，尤其该段地处黄埔港，大货柜车占多数，勘察施工极易造成堵车或引发交通事故。（2）地下管线纵横交错，埋深差异比较大，管线图不准（尤其是上世纪70年代埋设的供水管），安全隐患大。

3 勘察手段及方法

本项目勘察综合采用了地质调查、钻探、物探、原位测试、现场抽水试验和室内土工试验等方法。

（1）钻探：工程地质钻探采用XY-100及HT-150型钻机施工钻进，地下水位以上采用锤击式跟管冲击钻进，地下水位以下采用单动双重管及单管反循环回转钻进方法。

（2）岩土试样的采取及测试：在粘性土中采用薄壁取土器及单动三重管取土器采取I级土试样；在砂土（细砂、中、粗砂）中采用取砂器及单动三重管取土器采取I级土试样，进行物理性质试验（包括含水量、密度、饱和度、孔隙比等）、力学性质试验（包括常规压缩试验、直剪试验、三轴压缩试验、回弹再压缩试验、静止侧压力系数试验、渗透试验、基床系数等）。采用单管或单动二重管及标准贯入器采取Ⅳ级扰动土样进行颗分试验、热物理指标试验等。同时进行了土的易溶盐分析，评价场地土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋及钢结构的腐蚀性。

（3）原位测试：采用的原位测试方法包括动力触探试验、标准贯入试验、旁压试验、螺旋板载荷试验及地温测试等。

①动力触探试验主要在砂类土及碎石类土中进行，试验目的是评价土的均匀性和密实度，确定地基土承载力、变形模量、内摩擦角标准值等参数。②标准贯入试验主要在粘性土、粉土、砂类土中进行，试验目的为评价粘性土及砂类土的承载力，确定砂类土的密实度，判定饱和粉土或砂土地震液化可能性及液化等级。采取扰动样，鉴别和描述土的类别。③旁压试验采用PM一2型旁压仪，最大压力为7.0MPa，主要测定粘性土、砂土、碎石类土的地基承载力、变形参数、侧压力系数以及基床系数等。④螺旋板载荷试验主要测定粘性土、砂土、碎石类土岩土层的地基承载力、变形模量、土体不排水剪抗剪强度和标准基床系数等。⑤地温测试采用南京葛南实业有限公司生产的GN-105型测温仪，RT-1型电阻温度计，主要是评估线路沿线垂直方向的地温变化规律。

（4）工程物探：波速测试采用武汉岩海公司生产的RS—K（P）系列动测仪，其目的是测定各层土的压缩波波速、剪切波速，计算动力参数、场地卓越周期，评价场地地震效应，确定场地类别。

（5）水文地质勘察结合设计及工程施工方法，现场抽水试验钻孔类型为带观测孔的水文地质抽水孔，以确定水文地质参数。

（6）管线排查是地铁勘察施工中重要的一环，其成功与否决定了项目的效益及企业的形象。针对管线复杂且繁多的特点，现场实施过程中坚持采取事先收集周边既有管线资料、然后用管线探测仪逐孔确认，最后单孔施工时采取挖探的方法（一般采用人工挖探到地下2米左右，部分特殊地段采用空压机大面积开挖的方式）等相结合的管线排查方法，确保管线安全。

4 地铁建设引发的环境地质问题

地铁施工不可避免对地面和土层产生影响，主要表现为：

（1）地面变形与土层位移。由于地铁施工需要降水，容易产生地层浮力消失、土层压密而引起地面变形与土层位移。（2）降水施工对周边环境的影响。由于车站基坑施工，要采取降水措施，在施工降水中，过量抽取地下水将形成大面积水位下降，水位下降可能引起地面沉降，同时对地下水易造成污染。（3）注浆施工的影响。注浆施工使用的注浆材料将对城市地下水产生污染；另外，在地铁隧道注浆施工中，若注浆压力过大，则有可能引起地表隆起或浆液渗透到地表面，引起地面构筑物变形开裂或地面环境的污染。

5 地铁建设应该注意的问题

在工程实施之前应有建设项目环境影响评价报告及线路地质灾害危险性评估报告，对可能产生的环境影响因素进行分析并提出相应的建议，以尽可能的减少由于地铁施工给沿线地质环境带来的不良影响。