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.山東省第八地質礦產勘查院，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.日照地質地理信息大數據研究院，山東 日照 276826；4.日照市土地質量評價與污染修復重點實驗室，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的一條軌道交通干線。線路始于西海岸新區的嘉陵江路站，經由唐島灣片區、靈山灣影視文化區、西部城區、古鎮口軍民融合創新示范區、董家口經濟區，終于董家口站。并預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，設車站12 座，其中地下站7 座，高架站5 座，設大珠山車輛段1 處、靈山衛停車場1 處，如圖1所示。

圖1 青島城際軌道交通R3線

城際軌道交通建設項目因其不同的敷設方式、多樣的施工工法（如表1 所示）、特殊的結構形式、復雜的城市環境，導致工程勘察工作異常困難。因此，需要結合青島市西海岸新區的區域特征，根據初勘揭露的地質條件，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 地質條件

青島市西海岸新區位于青島市西南方向，地處京津冀及長三角都市圈之間，處于環渤海經濟圈的南部，屬于山東半島藍色經濟區核心區之一，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，地形呈西高東低之勢，境內山嶺起伏，溝壑縱橫。

2.1 地質構造

根據區域地質調查，青島城際軌道交通R3 線沿線未發現大的活動斷裂及新構造運動跡象，基底地質構造穩定，局部巖性接觸帶裂隙構造發育。

2.2 工程地質

根據初勘地質成果資料，結合沿線地形地貌、地層巖性及物理力學特性，劃分為三個工程地質單元，如表2所示。

表2 沿線工程地質單元

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沖洪積的粉質黏土、中粗砂，海積層的淤泥質粉質黏土、含有機質中粗砂，第四系上更新統沖洪積的粉質黏土、礫砂，沿線基巖主要為白堊系(K)凝灰巖，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化程度、堅硬程度、巖體RQD 指標（如圖2所示）、節理發育程度等特征，依據彈性縱波波速基本＞4.5km/s，再根據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，工程地質條件良好，如表3所示。

表3 沿線深部隧道圍巖工程地質特征

圖2 巖體RQD指標測定

2.4 水文地質條件

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，主要排泄方式為側向徑流，水位動態曲線呈波狀起伏，下穿河流區域受汛期、潮汐影響明顯。

2.5 特殊性巖土

場區內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，填土土質不均，成分多樣，強度較低，自穩性差，其中局部沿海地段，存在回填塊石。

軟土。沿線濱海平原區局部有軟土分布，以淤泥質粉質黏土、淤泥含淤泥中粗砂為主，其強度低，孔隙比大，滲透系數小，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，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范》（GB50307-2012），結合各巖土層特征，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、地下工程的內容，同時強調水文地質、周圍環境的重要性。因此根據初勘揭露的地質條件，依據國家相關規范、標準，以及設計單位提供的設計平縱斷面圖，分析好該線勘察工作的重難點，提出針對性的對策，對于線路后續的工程勘察至關重要。

3.1 面臨復雜多變的周邊環境

青島城際軌道交通R3 線貫穿西海岸新區，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雜環境，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境污染等問題，現場存在難以開展鉆探工作或者威脅正常環境秩序的突出問題，導致在全面準確收集地質資料方面存在較大困難[2]。

3.2 應對結構復雜的工法設計

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，不同的工法和設計對工程勘察的要求不同，提供巖土參數和建議時也應有的放矢[2]。

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

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、水文地質情況，在工法分界處加密地質勘探和原位測試數量，提供準確的巖土參數。

3.3 穿越特殊性巖土及不良地質作用

青島地區地質條件復雜，影響軌道交通的特殊性巖土及不良地質作用較多，如軟土、富水砂層、節理密集帶、構造破碎帶等。

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，容易誘發基坑變形和不均勻沉降，應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、樁基設計及基坑支護結構提供依據[3]。

基巖節理密集帶、構造破碎帶，巖體破碎，地下水活動復雜，對隧道施工威脅較大。應重點查明斷裂帶的范圍、產狀、構造破碎情況及富水性，必要時應進行斷裂專題勘察，為是否對結構進行特殊處理提供資料[3]。

3.4 臨近構筑物、河流等地質復雜地段

R3 線勘察范圍內多處下穿居民建筑、市政道路、立交橋等構筑物及河流等復雜地段，如表5 所示，局部分布第四系含富水砂層，應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造破碎帶、軟弱夾層等，對隧道圍巖穩定性做出分析評價，對后期施工可能造成的地面沉降、建筑物開裂做出預測，并提出防治措施建議。

表5 臨近構筑物、河流等地質復雜地段一覽表

4 對策與建議

為了能更高質量地開展后續詳勘工作，為工程提供符合要求的各類基礎數據和設計參數，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注重城市環境的保護

R3 線工程勘察處于復雜多變的城市環境中，存在一定的安全文明風險，建議對周邊環境影響因素辨識與評價，嚴格履行勘察作業審批流程，采取降低噪聲污染、統一處置泥漿、設置封閉圍擋、避讓地下管線等安全文明施工措施，主動保護周邊環境和既有構筑物，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施工和城市環境的影響。

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，避免巖土擾動和應力釋放的影響，在維持原始結構、含水率、應力狀態下，測定第一手工程性質指標的有效技術手段。建議在土質不均、巖體破碎、特殊性巖土等區域，適當增加原位測試的比例，其布置應與鉆探、原型試驗、室內試驗及工程經驗等比對和配合，在收集原始資料的基礎上進行綜合分析評價，提出系統的技術參數。

③掌握水文地質的規律

通過搜集資料和勘察工作，統籌設置水文試驗及長期觀測鉆孔，查明地下水類型、賦存狀態及含水層分布規律，提供水位、徑流、補排關系、滲透系數、動態特征及抗浮設防等參數，綜合運用層次分析法、模糊綜合評價及數值計算方法建立水文地質模型，評價地下水對施工工程和工程結構的影響，提出防范管涌、流砂等不良現象的建議。

④采用適宜的物探方法

為了全面掌握地下管線、地質界面、隱伏斷裂、圍巖分級、不良地質體等情況，建議采用“鉆探+物探”相結合的方法，利用地質雷達、高密度電法、淺層地震勘探、鉆孔波速測試等工程物探技術，從宏觀角度分析地質結構，為勘察成果的內插、外推提供依據，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 結語

青島城際軌道交通R3 線巖土工程勘察涉及內容豐富、勘探工作復雜、實施異常困難，關系城市發展的大計。此次探究從工程實際出發，以初勘地質成果為基礎，遵循勘察工作的客觀規律，全面詳細地分析重點和難點，結合目前先進的技術手段，探究科學可行的對策建議，為后續工程勘察提供有力的技術支持。