城市軌道交通工程勘察方法及勘察成果對施工的指導價值分析

曹昭輝

（南京南大巖土工程技術有限公司，江蘇 南京 210012）

0 引言

城市軌道交通工程建設是一項系統工程，同時具有線路工程、建筑工程、地下工程的特點，工程規劃、設計和施工工藝都十分復雜。巖土工程勘察的成果是工程規劃、設計和施工的基礎，對整個工程的建設尤為重要，對設計及施工具有很好的指導價值，因此，工程建設過程中對于巖土工程勘察成果的要求非常高。

巖土工程勘察主要采用各種技術手段和方法查明場地水文地質條件、工程地質條件、土石可挖性級別、圍巖級別和不良地質作用等，提供基坑支護、樁基設計以及施工所需參數，對施工工藝提出經濟合理的指導。城市軌道交通工程的勘察應按規劃、設計和施工階段的技術要求，分階段開展相應的勘察工作，對城市軌道交通工程的科學建設指導價值高，意義重大。

1 城市軌道交通工程常用勘察方法

1.1 工程鉆探

工程鉆探嚴格按照《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》（JGJ/T 87-2012）執行。土層采用螺紋鉆具或巖芯管鉆進，回次進尺1～2m，土層采取率黏土層不低于90%，粉土不低于80%，砂性土不低于70%，碎石土層不低于50%；巖層采用巖芯管單動回轉鉆進，回次進尺1～2m，完整巖層采取率不低于80%，破碎巖層采取率不低于65%。全孔采用泥漿護壁。

1.2 現場取樣

土樣采取嚴格按照《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》JGJ/T 87-2012執行。取樣間距1～2m，軟土的樣品可以采用薄壁取土器靜壓法采取，砂性土的樣品可以采用取砂器錘擊法采取，樣品質量等級為Ⅰ～Ⅱ級。完全擾動土樣由標貫試驗直接從貫入器中取得。

1.3 原位測試

1.3.1 標準貫入試驗

標準貫入試驗：操作要求按照《標準貫入試驗規程》（YS 5213）執行。對于土層，測試前先清除孔底殘土，貫入器下入孔底后，先預打15cm不計擊數，然后再進行正式貫入試驗，用鋼尺準確量定30cm長度，每10cm長度用粉筆標畫，保持探桿垂直、錘擊勻速，記錄每10cm長度的錘擊數并累計30cm長度的錘擊數。對于強風化巖層，貫入器下至孔底后，可直接進行貫入試驗，記錄貫入30cm的錘擊數，當貫入困難或累計錘擊數達50擊后終止試驗，測量貫入長度，并換算成30cm的錘擊數。

1.3.2 十字板剪切試驗

十字板剪切試驗嚴格按照《鐵路工程地質原位測試規程》（TB 10018-2018）規定執行。十字板頭及測量儀器采用符合國家標準的定型合格產品，十字板扭力傳感器定期標定，測試儀器按要求定期送計量部門標定。貫入時保持探桿平直，機座水平，垂直貫入，剪切測試時轉速應力求均勻，符合規范要求。

1.3.3 扁鏟側脹試驗

扁鏟側脹試驗嚴格按照《鐵路工程地質原位測試規程》（TB 10018-2018）、《巖土工程勘察規范（2009年版）》（GB 50021-2001）執行。試驗采用國產的DMTW1型扁鏟側脹儀、扁鏟測控儀，貫入設備為CLD-3靜力觸探機。試驗前，先對扁鏟Da、Db進行標定。使用DMT-W1型扁鏟側脹儀，測試點距一般取0.5m。試驗時用CLD-3型靜力觸探儀將扁鏟探頭貫入到預定測試深度后，勻速加壓和減壓測定膜片膨脹至0.05mm、1.10mm和回到0.05mm的壓力A、B和C值。

1.3.4 波速測試

波速試驗嚴格按照《鐵路工程地質原位測試規程》（TB 10018-2018）及《地基動力特性測試規程》（GB/T 50269-2015）執行。土層剪切波速使用儀器為河北省廊坊開發區大地工程檢測技術開發有限公司生產的XG-I懸掛式波速測井儀，土層壓縮波速測試使用的儀器由中國地震局工程力學研究所生產的三分量貼壁式波速探頭、武漢巖海工程技術開發公司研制的RS-1616K（P）基樁動測儀。采用單孔檢層法，地面激振，波速測試時，要求鉆孔垂直，孔壁光滑，激振板應距孔口≤1.5m，且應與地面緊密接觸。測試點間距1.0m，并自下而上測定巖土層的剪切波速和壓縮波速。

1.4 室內土工試驗

土工試驗嚴格按照《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-2019）執行。測試項目有土常規、壓縮試驗（標準固結、高壓回彈）、固結系數、剪切試驗、無側限試驗（靈敏度）、休止角（水上、水下）、滲透系數、顆粒分析、靜止側壓力系數、基床系數。含水量采用烘干法；液塑限采用聯合測定法；固結試驗采用快速法、標準法；剪切試驗采用直接快剪、固結快剪、慢剪、三軸UU、三軸CU（總應力、有效應力）；無側限抗壓強度試驗采用應變控制式無側限壓縮儀；休止角采用休止角測定儀；滲透試驗細粒土采用變水頭法，粗粒土采用常水頭法；顆粒分析采用；靜止側壓力系數采用K0儀法；基床系數采用三軸試驗法或固結法。

2 勘察方法工程應用實例

2.1 工程概況

以南京河西地區某城市軌道交通工程勘察項目為例，該項目為擬建地鐵車站工點。擬建車站主體結構為地下兩層島式站，基坑輪廓尺寸為269.3m（長）×19.4m（寬）×18.8m（深），施工方法為蓋挖逆作法，采用地下連續墻支護，采用鉆孔灌注樁并利用地下連續墻作為抗浮措施；地鐵出入口等附屬結構基坑深度約9.0～15.5m，施工方法為明挖法，采用地下連續墻和鉆孔灌注樁+止水帷幕進行基坑支護。擬建場地的抗震設防烈度為7度，抗震設防地震動分檔為0.10g，地震動加速度反應譜特征周期分區為0.35s區。本工程抗震設防類別屬于重點設防類。

2.2 勘察方法應用

擬建南京河西地區某城市軌道交通工程勘察項目，勘察方法主要應用了現場工程鉆探、現場取樣、原位測試和室內土工試驗?，F場鉆探和取樣嚴格按照規范執行。巖土層采用巖芯管鉆進，取樣間距1~2m，軟土的采樣方法為采用薄壁取土器靜壓法采取，砂性土的采樣方法為采用取砂器錘擊法采取。樣品質量等級為Ⅰ~Ⅱ級。采用的原位測試手段有標準貫入試驗、十字板剪切試驗、扁鏟側脹試驗、波速測試。室內土工試驗按照規范要求執行。

2.3 勘察結果分析

通過工程鉆探、現場取樣以及原位和室內試驗方法查明，擬建工程場地屬于典型的長江漫灘地貌單元。場地覆蓋層主要為漫灘相沉積的高壓縮性飽和軟土層、中高壓縮性的軟弱黏性土層，以及中等壓縮性的砂土層，覆蓋厚度大。

場地覆蓋土層自上到下分述為：表層為①層填土，厚度一般，局部厚度較大，為近年城市隧道建設期間堆積的填土，松散-稍密狀，工程地質性質差；②-1b2-3粉質黏土,軟～可塑,中等壓縮性,局部分布,為新近沉積土,工程地質性質一般；②-2b4淤泥質粉質黏土，流塑狀態，高壓縮性，場區普遍分布，工程地質性質差；②-3b3-4粉質黏土，軟～流塑，中等偏高壓縮性，場區普遍分布，工程地質性質較差；②-4b3-4粉質黏土，軟～流塑，中等壓縮性，場區局部分布，工程地質性質較差；②-4d2粉細砂，中密狀，中等壓縮性，場區局部分布，工程地質性質一般；②-5d1粉細砂，密實狀，中等壓縮性，場區普遍分布，工程地質性質較好；③-4e含卵礫石中粗砂，由中粗砂、礫石混合而成，土質不均，中等壓縮性，工程地質性能較好。場地底部基巖為白堊系浦口組K2P-2強風化砂質泥巖，風化強烈，呈砂土狀，工程地質性能良好；K2P-3中風化砂質泥巖，風化程度較弱，巖芯較完整，工程地質性能良好通過勘察取樣及室內試驗統計分析，場地巖土層設計參數見表1。

表1 巖土層設計參數綜合建議值

3 勘察結果對施工的指導價值分析

勘察結果不僅是科學設計的依據，在制定施工方案時也能發揮指導價值，也是不可或缺的依據。該工程在樁基礎施工、基坑工程施工中就很好地發揮了勘察結果的指導作用。

3.1 對樁基礎施工的指導價值

根據勘察結果可知，擬建場地處于長江漫灘地貌單元，場地土質差，上部多為軟～流塑狀的含淤泥粉質黏土、粉質黏土，地下水位埋深淺、軟土分布深厚、底部有砂土分布，且周邊環境條件較復雜。擬建地鐵車站工點采用蓋挖逆作法進行施工，需設置立柱樁，根據工程需要，立柱樁單樁承載力特征值不小于12000KN。預制樁嵌入深度有限且擠土效應明顯，推薦選用具有較強穿透能力和樁長調節能力的鉆孔灌注樁。

（1）鉆孔灌注樁施工時，應控制施工過程中的噪音、泥漿濃度、泥漿污染、孔底沉渣厚度及泥皮厚度等。

（2）擬建場地地下水的水位較高，高于基坑坑底，在內外水頭差的作用下地下水易形成滲流，滲流作用容易導致土體狀態改變，土體強度降低，易引起孔內土體坍塌，對鉆孔灌注樁成樁有不利影響，需考慮采取降水、埋設護筒、優化鉆孔樁工藝等措施以減少不利影響。

（3）由于場地中上部主要為飽和軟弱黏性土，下部分布有砂層及卵礫石層，為防止縮孔及塌孔，應控制鉆進速度，適時調整泥漿比重。施工期間護筒內的泥漿面應高出地下水位1.0m以上。灌注混凝土之前，應根據規范并按設計提出的具體要求控制孔底沉碴厚度，確保成樁質量。

（4）樁基正式施工前應選取代表性地段進行現場試樁，以最終確定合適的樁基巖土設計參數、施工工藝及設備選型?；鶚妒┕ず?，應按相關規范要求進行樁身質量及承載力檢測，滿足要求后方可進行下一步施工。

3.2 對基坑工程施工的指導價值

擬建地鐵車站工點為地下兩層島式站，開挖深度約18.8m，擬建地鐵車站基坑施工環境條件較復雜，通過勘察得知擬建場地工程地質條件和水文地質條件不良，基坑開挖深度較大，依據《南京地區建筑地基基礎設計規范》（DGJ32/J 12-2005）第10.1.3條，確定擬建地鐵車站基坑安全等級為一級，重要性系數γ0取1.1。擬建地鐵車站基坑采用地下連續墻的圍護方案。

（1）擬建場地填土密實度、均勻性較差，具有強度低、壓縮性高、滲透性強、開挖穩定性差的特征。填土層對地下連續墻槽壁穩定性不利，最好采取換填或槽壁加固措施。

（2）場地淺部為深厚層的含淤泥粉質黏土及軟黏性土，下部有砂土發育，地下連續墻成槽施工易產生槽壁變形、坍塌，施工時應控制好護壁泥漿濃度及泥漿面高程，必要時應采取槽壁加固措施。

（3）場地承壓水豐富，水位較高，由于承壓水作用，地下連續墻施工更容易造成塌孔。為降低塌孔事故的發生，應選擇合適的地下連續墻接頭，保證防水效果；同時控制泥漿比重技術指標，確保沖挖成槽時槽壁穩定。

（4）導墻是地下連續墻挖槽之前修筑的臨時構筑物，它對挖槽起著重要的作用。導墻底部應置于原狀土層，為防止雨水流入槽內破壞泥漿性能，導墻翼墻應高出地面，遇松散填土或填土較厚時，應進行土體加固或做深導墻。

（5）地下連續墻挖槽期間每隔5m檢查一次泥漿質量，并檢查有無漏漿現象，以便及時調整泥漿參數和采取相應的補救措施，確保槽壁穩定。

（6）在灌注混凝土前對沉渣、泥漿指標、槽壁垂直度、鋼筋籠等進行檢查，對沉渣過厚的槽段，重新清底，對塌方嚴重的回填，重新成槽。地下連續墻施工完成后應進行施工質量的檢測。

4 結束語

綜上所述，城市軌道交通工程的建設，必須按照“先勘察，后設計，再施工”的基本建設程序實施。通過采用各種勘察技術和方法，正確反映巖土工程地質條件，查明不良地質作用和地質災害，提供正確、經濟的巖土設計參數。前期勘察成果能很好地指導施工，有助于提出合理的施工建議，能夠指導城市軌道交通工程設計的合理有效，保證施工的順利進行，并保障工程建設的質量和效益。