桂金祥， 李建強(qiáng)， 王佳亮

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610031)

?

成都地鐵4號(hào)線二期盾構(gòu)隧道漂卵石專項(xiàng)勘察分析

桂金祥， 李建強(qiáng)， 王佳亮

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610031)

為探索漂卵石地層地質(zhì)勘察方法，查明成都地鐵4號(hào)線二期工程西延段漂石分布、含量、粒徑、強(qiáng)度等工程特性，通過現(xiàn)場(chǎng)井群降水、人工大口徑探井開挖、鋼筋混凝土護(hù)壁、井下地質(zhì)編錄和漂石的量測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)K30試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、取樣和水文地質(zhì)試驗(yàn)等綜合方法，查明了漂石的空間分布、含量、粒徑大小、形狀、強(qiáng)度等特征以及漂卵石土的機(jī)床系數(shù)、天然密度、水文地質(zhì)特性。從地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、工程經(jīng)驗(yàn)等綜合考慮，分析了地鐵隧道工法的選擇、隧道埋深、盾構(gòu)選型，預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的巖土工程問題，并提出針對(duì)性的工程措施建議以及漂卵石地層勘察方法的選用建議。

成都地鐵； 盾構(gòu)隧道； 專項(xiàng)勘察； 漂卵石特征； 盾構(gòu)選型

0 引言

本專項(xiàng)勘察在利用既有勘察資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)條件和盾構(gòu)隧道特點(diǎn)，通過地質(zhì)測(cè)繪，采用常規(guī)勘察難以開展的現(xiàn)場(chǎng)大口徑井群降水、大口徑探井人工開挖、井下地質(zhì)編錄和漂石的量測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)K30試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、取樣試驗(yàn)及水文試驗(yàn)等綜合方法，查明漂卵石的空間分布、含量、粒徑、強(qiáng)度和水文地質(zhì)等特征；分析評(píng)價(jià)漂卵石對(duì)工法的選擇、隧道埋深的確定及盾構(gòu)選型，預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的巖土工程問題，并提出針對(duì)性的工程措施建議，為工程設(shè)計(jì)施工提供必要的基礎(chǔ)資料，同時(shí)為類似工程的勘察和建設(shè)提供借鑒。

1 地質(zhì)特征

成都平原為岷江及其支流等多個(gè)沖積扇重疊聯(lián)綴而成的復(fù)合沖積扇平原，為川西平原岷江水系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)階地。成都地鐵4號(hào)線二期工程西延線位于川西成都平原岷江水系Ⅰ級(jí)階地，為侵蝕-堆積地貌，沿東西走向，地形開闊、平坦，地勢(shì)總體呈西高東低。

成都屬東部季風(fēng)區(qū)中亞熱帶濕潤(rùn)氣候亞區(qū)，雨量充沛，四季分明，夏季多暴雨；年平均降水量800～1 000 mm，多年平均氣溫15～16 ℃，7月最高可達(dá)26 ℃以上；全市年平均相對(duì)濕度可達(dá)80%～ 85%，蒸發(fā)量年平均為877～1 130 mm。

成都平原由第四系不同時(shí)期和不同成因類型的松散堆積物組成，以中上更新統(tǒng)分布最廣，其余為零星分布；具典型的二原結(jié)構(gòu)，表層為黏性土，其下為冰水沉積沖積層漂卵石土夾粉細(xì)砂，俗稱雅安礫石層。代表性漂卵石層剖面見圖1。地層厚度變化大，從西北向東南厚度變薄，覆蓋層厚度數(shù)十m，下伏基巖為白堊系泥巖。

圖1 代表性漂卵石層剖面

成都平原處于我國(guó)新華夏系第三沉降帶——四川盆地西南緣，界于龍門山構(gòu)造帶山前江油—灌縣區(qū)域性斷裂與龍泉山背斜西翼斷裂之間，為斷陷盆地，成都平原及周邊構(gòu)造綱要見圖2。受區(qū)域構(gòu)造第四系古地貌控制，第四系厚度在從西向東、自北朝南逐漸變薄。歷史地震資料顯示，市區(qū)一帶至今尚無強(qiáng)震記錄，地殼穩(wěn)定性良好。

圖2 成都平原及周邊構(gòu)造綱要

Fig. 2 Structure class of Chengdu Plain and its surrounding areas

成都平原地下水主要為第四系松散堆積砂卵石層孔隙潛水，白堊系灌口組泥巖風(fēng)化裂隙水深埋于第四系堆積層之下，水量較小。第四系孔隙潛水自上而下由一套透水性不同、具有統(tǒng)一水力聯(lián)系的孔隙含水巖組組成，含水層主體為更新統(tǒng)砂礫卵石層，與沿河渠故道呈條帶狀疊置于其上的全新統(tǒng)卵石層，共同組成區(qū)內(nèi)第四系孔隙含水巖組。區(qū)內(nèi)地下水具水流交替循環(huán)強(qiáng)烈、水位恢復(fù)迅速的特點(diǎn)。由于含水層有西厚東薄、北厚南薄的特點(diǎn)，富水程度隨含水層厚度的減薄而減小。地下水等水位及埋藏深度分布見圖3。

圖3 地下水等水位及埋藏深度分布

Fig. 3 Groundwater level contour map and buried depth distribution

2 專項(xiàng)勘察方案

2.1 地質(zhì)測(cè)繪

通過場(chǎng)地及周邊既有工程施工揭示，了解沿線漂卵石層的分布和特征，對(duì)線路附近成都師范學(xué)院分校、孔雀城二期、湟浦國(guó)際、佳兆業(yè)廣場(chǎng)等既有基坑進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪。成都師范學(xué)院分校基坑全貌見圖4，湟浦國(guó)際基坑全貌見圖5。

圖4 成都師范學(xué)院分校基坑全貌

Fig. 4 Foundation pit of branch campus of Chengdu Normal University

圖5 湟浦國(guó)際基坑全貌

地質(zhì)測(cè)繪表明： 漂卵石層埋深一般為3～5 m，卵石層中含有一定數(shù)量的漂石，漂石粒徑一般小于50 cm。

2.2 既有工程地質(zhì)鉆孔資料利用

結(jié)合地質(zhì)條件和工程類型進(jìn)行工程勘探孔布置。鑒于成都地區(qū)漂卵石鉆進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，西延線鉆探過程中，采用金剛石鉆進(jìn)，植物膠護(hù)壁，單動(dòng)雙管，巖芯采取率高，代表性鉆孔取芯見圖6。本次利用地質(zhì)鉆孔共112孔，巖芯鑒定時(shí)對(duì)漂石進(jìn)行單項(xiàng)記錄、統(tǒng)計(jì)及綜合分析，繪制漂石分布散點(diǎn)圖，分析不同深度漂石的大小和含量等特征。針對(duì)性地布置代表性超重型動(dòng)力觸探，判斷卵石土的密實(shí)程度。

2.3 井群降水、鋼筋混凝土護(hù)壁的大口徑井探

在地質(zhì)測(cè)繪和利用既有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，鑒于漂卵石層埋深一般為3～5 m，厚度大于40 m，有富含水、強(qiáng)透水(滲透系數(shù)一般為25～30 m/d)、自穩(wěn)性差等特點(diǎn)，在每個(gè)探井周圍設(shè)置3—4個(gè)口徑為300 mm的深管群井降水。代表性探井及降水井布置示意圖見圖7。井口設(shè)置鎖口，人工開挖探井鎖口圈示意圖見圖8。探井采用200 mm厚C20鋼筋混凝土護(hù)壁，實(shí)施探井分節(jié)開挖、分節(jié)護(hù)壁，分節(jié)高為1 m，探井護(hù)壁見圖9。

圖6 代表性鉆孔取芯

圖7 代表性探井及降水井布置示意圖(單位： mm)

Fig. 7 Representative exploratory wells and layout of dewatering wells (mm)

圖8 人工開挖探井鎖口圈示意圖(單位： cm)

Fig. 8 Sketch diagram of manual excavated exploratory well locking rings (cm)

圖9 探井護(hù)壁

根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪、初勘鉆探資料和既有相關(guān)地質(zhì)資料，結(jié)合擬建隧道埋置深度等，自西向東代表性布置8個(gè)口徑為1.5～2.0 m的探井。探井位置分布示意圖見圖10。根據(jù)地質(zhì)條件和工程初步方案，探井設(shè)計(jì)深度見表1。

圖10 探井位置分布示意圖[1]

m

井下對(duì)漂石分布、大小、形狀等進(jìn)行量測(cè)編錄，代表性井下編錄見圖11。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)K30原位試驗(yàn)

在探井不同深度處進(jìn)行K30試驗(yàn)(現(xiàn)場(chǎng)K30試驗(yàn)見圖12)，測(cè)定漂卵石土強(qiáng)度、變形、基床系數(shù)等，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定砂卵石土天然密度。本次完成K30試驗(yàn)51點(diǎn)，天然密度測(cè)試26次。

2.5 水文地質(zhì)試驗(yàn)

結(jié)合沿線水文地質(zhì)特征及場(chǎng)地條件，進(jìn)行了8個(gè)帶觀測(cè)井的大口徑抽水試驗(yàn)。

圖11 代表性井下編錄

圖12 現(xiàn)場(chǎng)K30試驗(yàn)

2.6 室內(nèi)試驗(yàn)

對(duì)探井和鉆孔進(jìn)行取樣試驗(yàn)，測(cè)定砂土天然休止角，分析卵石土顆粒，點(diǎn)荷載試驗(yàn)測(cè)定漂卵石抗壓強(qiáng)度。本次共完成漂石抗壓強(qiáng)度測(cè)定42組，點(diǎn)荷載試驗(yàn)26組，砂卵石土顆粒分析26組，水質(zhì)試驗(yàn)8組。

2.7 綜合地質(zhì)分析

根據(jù)既有資料、地質(zhì)調(diào)繪、探井、鉆探、水文地質(zhì)試驗(yàn)、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)等綜合勘察資料，對(duì)各種勘察方法得出的結(jié)果進(jìn)行縱、橫向?qū)Ρ确治?，綜合分析西延線的地質(zhì)情況，分析評(píng)價(jià)其對(duì)工法選擇的影響，預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的巖土工程問題，并提出針對(duì)性的工程措施建議。

3 勘察成果分析

3.1 砂卵石層分布特征

圖13 代表性透鏡狀砂層

3.2 鉆孔揭示漂石統(tǒng)計(jì)分析

成都平原冰水沉積漂石多為橢球狀或扁平狀，空

間分布垂直方向多為短邊，水平方向多為長(zhǎng)邊，鉆孔巖芯鑒定時(shí)對(duì)豎向長(zhǎng)度大于18 cm的巖芯判定其長(zhǎng)邊大于20 cm。按漂石進(jìn)行編錄，對(duì)全線112個(gè)鉆孔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，鉆孔揭示漂石含量、粒徑隨深度分布統(tǒng)計(jì)見表2。漂石含量、粒徑隨深度分布見圖14，各區(qū)間鉆孔揭示漂石鉆孔數(shù)統(tǒng)計(jì)見表3。各區(qū)間鉆孔揭示漂石含量統(tǒng)計(jì)見表4。

由表2、圖14及表3—4分析得知： 在平面上自西向東(從大學(xué)城站到終點(diǎn))，漂石含量遞減；大學(xué)城站—楊柳河站—鳳溪站所揭示的漂石比例較高，鉆孔見漂石率在75%以上；大學(xué)城段最大漂石粒徑為34 cm，且埋深為10～30 m的漂石含量達(dá)1.2%以上；鳳溪站—光華公園站—西部新城西站—鳳凰大街站—西部新城站—終點(diǎn)的漂石含量相對(duì)較低，埋深為10～30 m的漂石含量為0.3%～0.8%。

表2 鉆孔揭示漂石含量、粒徑隨深度分布統(tǒng)計(jì)

注： 漂石占其地層厚度的比例=(漂石總長(zhǎng)/卵石層總厚度)×100%=1.53%。

圖14 鉆孔揭示漂石含量、粒徑隨深度分布

Fig. 14 Contents and particle sizes of boulders in different depths showed by hole drilling

表3 各區(qū)間鉆孔揭示漂石鉆孔數(shù)統(tǒng)計(jì)

Table 3 Statistics of drilling holes and holes with boulders showed by hole drilling

區(qū)間名稱揭示漂石鉆孔數(shù)段內(nèi)所有鉆孔數(shù)揭示漂石鉆孔所占比例/% 大學(xué)城站—楊柳河站162176楊柳河站—鳳溪站81080 鳳溪站—南熏大道站51145 南熏大道站—光華公園站61155 光華公園站—西部新城西站91753 西部新城西站—鳳凰大街站71258 鳳凰大街站—西部新城站82040西部新城站—終點(diǎn)4944

表4 各區(qū)間鉆孔揭示漂石含量統(tǒng)計(jì)[1]

深度為0～7 m及37 m以下漂石含量明顯較少，深度為14～21 m漂石含量也相對(duì)較少，粒徑較小(小于25 cm)；從隨深度漂石含量、粒徑考慮，14～21 m和37 m以下是盾構(gòu)穿行的理想深度。同時(shí)也應(yīng)考慮到，深度為37 m的隧道埋深相對(duì)較大，地下水位較高(地下水位埋深一般為6～10 m)，水壓較大時(shí)會(huì)對(duì)盾構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

3.3 探井揭示漂石分布統(tǒng)計(jì)分析

探井揭示漂石大小、含量隨深度分布統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表5。揭示漂石個(gè)數(shù)及長(zhǎng)短邊之比統(tǒng)計(jì)見表6。最大漂石統(tǒng)計(jì)見表7。

由表5—7可知： 各探井漂石含量為5.90%～24.50%，平均為15.85%。其中粒徑為20～30 cm的漂石含量為3.71%～19.12%，平均為11.53%；粒徑為30～40 cm的漂石含量為0.21%～6.47%，平均為3.53%；粒徑為40～50 cm的漂石含量為0.07%～2.30%，平均為0.80%；粒徑大于50 cm的漂石含量為0～1.09%，平均為0.44%。粒徑為20～40 cm的漂石占漂石總量的90%～97%，粒徑大于40 cm的漂石占漂卵石體積比的0.4%～1.7%，占漂石總量的3%～7%。

漂石隨深度的分布情況： 深度為0～5 m的漂石含量為4.40%，深度為5～10 m的漂石含量為7.75%，深度為10～15 m的漂石含量為8.10%，深度為15～20 m的漂石含量為8.84%，深度為20～25 m的漂石含量為8.36%。深度為5～25 m的漂石含量相對(duì)穩(wěn)定在7.75%～8.84%。

1#及1-1#—1-4#探坑漂石含量較高，達(dá)17.04%～18.38%，最大漂石粒徑為66 cm，隧道洞身范圍內(nèi)漂石含量變化較小，對(duì)盾構(gòu)影響較大；1-5#和2#探坑漂石含量約15.96%和13.43%，漂石在10～16 m富集；3#探坑漂石含量約10.94%，漂石在13～15 m相對(duì)富集?？傮w來說，由西向東(從大學(xué)城站到終點(diǎn))漂石含量呈現(xiàn)減少的特征。

表5 探井揭示漂石大小、百分比含量隨深度分布統(tǒng)計(jì)

Table 5 Contents and particle sizes of boulders in different depths showed by exploratory wells

%

表6 探井揭示漂石個(gè)數(shù)及長(zhǎng)短邊之比統(tǒng)計(jì)

表7 探井最大漂石統(tǒng)計(jì)

3.4 漂卵石土天然密度及漂卵石強(qiáng)度特征

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及取樣試驗(yàn)，漂卵石土天然密度、含水率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表8。漂卵石土顆粒分析表明卵石土卵石含量一般為70%～85%，其余為圓礫和砂充填。漂石天然抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)見表9。

表8 漂卵石土天然密度、含水率統(tǒng)計(jì)

Table 8 Statistics of natural density and water content of boulder and pebble soil

統(tǒng)計(jì)項(xiàng)樣本個(gè)數(shù)最大值最小值平均值天然密度ρ/(g/cm3)262.272.162.23天然含水率ω/%26160.64.9換算含水率ωf/%10162.36.1

表9 漂石天然抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

不同母巖成分的漂石在空間上隨機(jī)分布，漂卵石強(qiáng)度高，尤其是石英砂巖，對(duì)盾構(gòu)刀具選型有較大影響。

3.5 卵石土水文地質(zhì)試驗(yàn)

場(chǎng)地卵石土為強(qiáng)透水層，具有富水性好、滲透性強(qiáng)、補(bǔ)給充足的特點(diǎn)。一般地質(zhì)勘察由于鉆孔口徑較小，不利用強(qiáng)透水層和沒有觀測(cè)井的抽水試驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集難度較大，試驗(yàn)結(jié)果誤差較大。本次水文地質(zhì)試驗(yàn)充分利用大口徑、大降深的探坑降水井或井群進(jìn)行帶觀測(cè)井的抽水試驗(yàn)，從而提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。全線主要含水層共8個(gè)降水井進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，見表10。

根據(jù)抽水試驗(yàn)，場(chǎng)地內(nèi)卵石土為強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)一般為25.2～28.7 m/d。

根據(jù)線路場(chǎng)地水文地質(zhì)條件特征，結(jié)合鉆孔水文試驗(yàn)成果和室內(nèi)試樣滲透試驗(yàn)，綜合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，確定主要巖土層滲透系數(shù)K和透水性建議，見表11。

表10 抽水試驗(yàn)成果

表11 主要巖土層滲透系數(shù)和透水性建議

全線地下水位埋深為4.30～10.00 m，水位年變化幅度為2～3 m，漂卵石富含于地下水，強(qiáng)透水，隨著隧道埋深的增大，水壓升高。根據(jù)地質(zhì)剖面和水文特征，隧道穿行于卵石層中。

3.6 卵石土基床系數(shù)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)K30原位試驗(yàn)，測(cè)得卵石土基床系數(shù)見表12。

表12 卵石土基床系數(shù)統(tǒng)計(jì)

在探井不同深度處進(jìn)行K30現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，中密卵石土基床系數(shù)垂直K為124 MPa/m， 水平K為128 MPa/m； 密實(shí)卵石土基床系數(shù)垂直K為138 MPa/m，水平K為139 MPa/m。

3.7 綜合分析

3.7.1 工法選擇

擬建工程沿線上覆3～5 m黏性土，其下為厚度大于40 m的卵石層，探井揭示漂石含量為7.75%～8.84%，漂石粒徑一般小于40 cm;既有鉆孔資料揭示埋深為10～30 m的漂石含量達(dá)0.3%～1.2%，最大漂石粒徑為34 cm；地下水位埋深4.30～10.00 m，滲透系數(shù)為25.2～28.7 m/d，穩(wěn)定性差；周邊地下管線、建構(gòu)筑物密集；工期緊。從本項(xiàng)目的地質(zhì)條件、周圍環(huán)境、工期要求、經(jīng)濟(jì)性等方面分析，擬建工程適宜采用盾構(gòu)法施工[3，5]。

3.7.2 隧道埋深

探井成果揭示，深度為5～25 m的漂石含量在7.75%～8.84%，漂石粒徑多集中在20～40 cm，占漂卵石體積比的8%～17%，占漂石總量的90%～97%；粒徑大于40 cm的漂石占漂卵石體積比的0.4%～1.7%，占漂石總量的3%～7%；最大漂石粒徑為66 cm。經(jīng)鉆孔揭示，在深度為0～7 m及37 m以下漂石含量明顯較少，14～21 m漂石含量也相對(duì)較少，粒徑小于25 cm。從隨深度的漂石含量、粒徑考慮，14～21 m和37 m以下是盾構(gòu)穿行的理想深度。綜合考慮地質(zhì)條件、地下水位、水壓、環(huán)境、線路方案、經(jīng)濟(jì)性等因素，隧道埋深宜選擇在14～21 m。

3.7.3 盾構(gòu)選型

盾構(gòu)選型一般可從地層滲透系數(shù)法、地層顆粒級(jí)配法、地下水水頭壓力法中分析，重點(diǎn)考慮的地質(zhì)條件有： 砂卵石層的分布、松散程度，漂卵石的含量、粒徑、強(qiáng)度，地下水位、水壓、流速，充填物的類型、含量，開挖面穩(wěn)定性等。擬建隧道穿越地層為卵石層，地層中密—密實(shí)、含漂石、偶夾0～2 m的砂透鏡體，地下水位高、富含地下水、強(qiáng)透水，開挖面穩(wěn)定性差，易發(fā)生涌水等，結(jié)合既有工程經(jīng)驗(yàn)，盾構(gòu)選型宜優(yōu)先采用加泥式土壓平衡盾構(gòu)[4，7-8，11]。在地下水壓偏高、場(chǎng)地條件允許且沉降需嚴(yán)格控制的區(qū)間也可選擇泥水平衡式盾構(gòu)。

3.7.4 盾構(gòu)主要參數(shù)[6,10-11]

因粒徑為20～40 cm的漂石占漂石總量的90%～97%，粒徑大于40 cm的漂石占漂卵石體積比的0.4%～1.7%，占漂石總量的3%～7%。因此，盾構(gòu)刀盤的開口尺寸和開口率宜偏大，利用漂石進(jìn)艙，土壓平衡盾構(gòu)漂石進(jìn)艙粒徑最大可達(dá)670 mm[7]，比泥水平衡盾構(gòu)漂石的進(jìn)艙粒徑要大。本次勘察揭示漂石最好粒徑為660 mm，小于進(jìn)艙最大尺寸要求；漂石天然抗壓強(qiáng)度為41.8～299 MPa，漂卵石強(qiáng)度高；漂卵石含量高達(dá)65%～75%；因此，盾構(gòu)刀片宜選用硬度大，抗剪性、耐磨性好的刀片?？紤]到在漂卵石層中長(zhǎng)距離掘進(jìn)，又要能順利地排除大漂石，采用高耐磨柱狀輻條式刀盤或小幅面板+輻條式的組合刀盤較好。

3.7.5 施工中可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題[5，7，9-10]

大粒徑、高強(qiáng)度漂石的存在，加之分布規(guī)律性差，可能造成盾構(gòu)刀具的損壞；橢球狀、扁平狀中等粒徑漂石可能會(huì)卡住刀盤，影響盾構(gòu)掘進(jìn)。

豐富的地下水會(huì)對(duì)土壓平衡盾構(gòu)產(chǎn)生不良影響，可通過向開挖的土體中添加材料來減小開挖土體的滲透系數(shù)，即要采用加泥來提高土的抗?jié)B性和穩(wěn)定性。

如隧道埋深過淺，施工中易因增壓引起上覆地層和地面的隆起，失壓會(huì)引起沉降和塌陷，造成地面及周邊建構(gòu)筑物損壞。

3.7.6 設(shè)計(jì)施工建議

建議根據(jù)漂卵石分布、含量、粒徑、強(qiáng)度，地下水文地質(zhì)特征，線路平縱方案，周邊環(huán)境條件，技術(shù)經(jīng)濟(jì)，工期等綜合考慮隧道的最佳埋置深度、盾構(gòu)選型和參數(shù)配置。

施工中注意推進(jìn)速度、盾構(gòu)姿態(tài)、刀片磨損、掘進(jìn)異響和土壓力等參數(shù)的控制，注意對(duì)涌水、聲音、振動(dòng)和溫度等的檢測(cè)。

由于地層水位高，應(yīng)注意盾構(gòu)的密封問題，同時(shí)控制土壓力，避免增壓引起上覆地層和地面的隆起以及失壓引起沉降和塌陷，從而避免對(duì)地面及周邊建構(gòu)筑物的破壞。

成都地區(qū)暴雨、強(qiáng)降雨頻發(fā)，設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意預(yù)防暴雨、強(qiáng)降雨等引發(fā)的地表水匯積、下滲、地下水位突升等對(duì)工程施工的危害。

4 結(jié)論與討論

4.1 勘察方法的選用

1)常規(guī)地質(zhì)鉆孔孔徑較小，對(duì)巖芯切削、擾動(dòng)較大，對(duì)漂卵石取芯困難，難以準(zhǔn)確揭示漂石的分布、含量等工程特征；而探井開挖直觀、準(zhǔn)確，同時(shí)可進(jìn)行K30試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、取樣試驗(yàn)、水文試驗(yàn)等測(cè)試試驗(yàn)，能準(zhǔn)確揭示漂石分布、含量、粒徑、強(qiáng)度等工程特性，還能測(cè)得漂卵石土的天然密度、機(jī)床系數(shù)、水文地質(zhì)特性等特征。

2)本次勘察是基于可能存在含量較多的大漂石對(duì)盾構(gòu)隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)，在得到業(yè)主的支持和施工單位的配合后而進(jìn)行的專項(xiàng)地質(zhì)勘察，是地質(zhì)勘察的新模式，其勘察成果具有重要意義。

3)類似的地質(zhì)勘察在條件許可時(shí)，可借鑒本次勘察實(shí)例，選用人工探井與多種測(cè)試試驗(yàn)相結(jié)合的綜合勘察方法。

4.2 存在的問題和建議

1)對(duì)富含水、強(qiáng)透水漂卵石的大口徑探井人工開挖，需要采取井群降水、探井護(hù)壁等措施，涉及到施工資質(zhì)，同時(shí)需較多的勘察費(fèi)用等，這對(duì)勘察單位來說一般情況下是難以實(shí)施的。

2)根據(jù)地質(zhì)條件的復(fù)雜性和對(duì)擬建工程的影響，宜開展專項(xiàng)勘察。

3)結(jié)合工程施工進(jìn)行必要的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試(如在工作井、基坑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)K30試驗(yàn)、密度試驗(yàn)等)，采集漂石分布、含量、粒徑、強(qiáng)度、水文地質(zhì)特征等地質(zhì)信息，為擬建工程的設(shè)計(jì)和施工積累地質(zhì)基礎(chǔ)資料。

[1] 朱鵬普，曾德建.成都市西區(qū)砂卵石土地層特征研究[J].四川有色金屬， 2016(2): 45-47. ZHU Pengpu，ZENG Dejian.Feature research on layer of sand and gravel land of Chengdu western conference[J].Sichuan Nonferrous Metals， 2016(2): 45-47.

[2] 鞠世健，竺維彬.復(fù)合地層盾構(gòu)隧道工程地質(zhì)勘察方法的研究[J].隧道建設(shè)， 2007, 27(6): 10-14. JU Shijian， ZHU Weibin.Study of geological investigation methods for shield tunneling in mixed ground[J].Tunnel Construction， 2007, 27(6): 10-14.

[3] 章龍管，陳饋.成都地鐵富水砂卵石地層盾構(gòu)適應(yīng)性分析[J].建筑機(jī)械化， 2010, 31(4): 74-76. ZHANG Longguan， CHEN Kui.The adaptability analysis of shield machines in water-rich sandy cable stratum of Chengdu Metro[J].Construction Mechanization， 2010, 31(4): 74-76.

[4] 李海峰. 卵石含量高、粒徑大的富水砂卵石地層中盾構(gòu)機(jī)選型研究 [J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2009, 46(1): 57-63. LI Haifeng. Design of a shield driving in water-saturated cobble and sand stratum with high content of large-grain cobbles[J]. Modern Tunnelling Technology, 2009, 46(1): 57-63.

[5] 楊書江.富水砂卵石地層泥水平衡盾構(gòu)適應(yīng)性研究[J].都市快軌交通， 2009, 22(5): 60-64. YANG Shujiang.Adaptability of slurry shield to the water-soaked cobble ground of Chengdu Metro[J]. Urban Rapid Rail Transit， 2009, 22(5): 60-64.

[6] 張志鵬，李松松.成都地鐵富水砂卵石地層盾構(gòu)刀盤配置的研究[J]. 建筑機(jī)械(上半月)， 2011(2): 112-116. ZHANG Zhipeng，LI Songsong.Research on cutter tools of earth pressure balance shield in water-rich sandy gravel stratum of Chengdu Metro[J].Construction Machinery， 2011(2): 112-116.

[7] 何川, 晏啟祥. 加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在成都砂卵石地層中應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵性問題[J]. 隧道建設(shè), 2007, 27(6): 4-6. HE Chuan, YAN Qixiang. Key issues of applying mudding-type EPB shields to sandy cobble ground in Chengdu, China [J].Tunnel Construction, 2007, 27(6): 4-6.

[8] 曹智.中國(guó)中鐵盾構(gòu)在成都地鐵砂卵石地層中的施工應(yīng)用[J].現(xiàn)代隧道技術(shù), 2014, 51(2): 127-132. CAO Zhi. The application of CREC-TBM to the Chengdu Metro construction in a sandy cobble stratum[J]. Modern Tunnelling Technology， 2014, 51(2): 127-132.

[9] 王明年，魏龍海，路軍富，等.成都地鐵卵石層中盾構(gòu)施工開挖面穩(wěn)定性研究[J].巖土力學(xué)， 2011, 32(1): 99-105. WANG Mingnian， WEI Longhai， LU Junfu， et al. Study of face stability of cobble-soil shield tunnelling at Chengdu Metro [J].Rock and Soil Mechanics， 2011, 32(1): 99-105.

[10] 荀亮亮.盾構(gòu)穿越大直徑卵石地層的設(shè)計(jì)與施工[J].安徽建筑， 2016, 23(2): 89-91. XUN Liangliang. Design and construction of shield tunneling in large diameter cobble stratum[J].Anhui Architecture, 2016, 23(2): 89-91.

[11] 代仁平, 宮全美, 周順華, 等. 土壓平衡盾構(gòu)砂卵石處理模式及應(yīng)用分析 [J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2010 (S2): 292-298. DAI Renping, GONG Quanmei, ZHOU Shunhua, et al. Processing mode and application of sand and gravel bored by earth pressure balance shield [J]. China Civil Engineering Journal, 2010 (S2): 292-298.

Special Survey and Analysis of Boulders and Pebbles of Shield Tunnel of Phase Ⅱ of Chengdu Metro Line No. 4

GUI Jinxiang, LI Jianqiang, WANG Jialiang
(ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCo.,Ltd.,Chengdu610031,Sichuan,China)

In order to learn the distribution, content, diameter and strength of boulders and machine tool coefficient, nature intensity and hydrogeological characteristics of boulders and pebbles met on west extended section of Phase Ⅱ of Chengdu Metro Line No. 4, a series of methods, i.e. in-situ well group dewatering, manual excavation of large-diameter exploratory well, reinforced concrete retaining wall, underground geological compilation and measuring, site K30 test, intensity tests, sampling and hydrogeological tests of boulders, are carried out. The construction method selection, tunnel buried depth and shield type selection are analyzed; the potential geotechnical issues occuring during shield tunneling are predicted. Finally, some countermeasures and surveying method for boulders and pebbles are suggested.

Chengdu Metro; shield tunnel; special survey; features of boulders and pebbles; shield type selection

2016-11-01;

2016-12-30

桂金祥(1966—)，男，云南陸良人，1989年畢業(yè)于西南交通大學(xué)，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)專業(yè)，本科，高級(jí)工程師，主要從事鐵路、地鐵、公路等工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的勘察技術(shù)工作。E-mail: 3216516915@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.04.014

U 452.1

B

1672-741X(2017)04-0476-10