黃星

摘 要：結(jié)合浙江杭州地鐵7號(hào)線盈中車輛段上蓋開發(fā)要求，針對(duì)其規(guī)模大、上蓋高層建筑群柱網(wǎng)間距大、對(duì)結(jié)構(gòu)的沉降和差異沉降敏感、地下室面積大以及基坑開挖深度大的特點(diǎn)，根據(jù)場(chǎng)區(qū)淺層沼氣及軟土發(fā)育的特征，開展原位測(cè)試工作。采用靜探改裝的專用裝置查明了沼氣的分布及特性，并針對(duì)軟基、樁基工程、基坑工程以及場(chǎng)線工程等不同性質(zhì)工程采取相應(yīng)的勘察措施。此外，采用薄壁取土器確保土樣質(zhì)量，加強(qiáng)了靜力觸探、動(dòng)力觸探以及K30板等原位測(cè)試工作并進(jìn)行了專項(xiàng)水文地質(zhì)試驗(yàn)，取得了較好的效果，積累了相應(yīng)的勘察經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：地鐵;車輛段;整體上蓋;勘察工作;沼氣

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）25-0077-06

Actual Record of Investigation Work of Overall Upper Cover Engineering of Metro Depot

HUANG Xing

（Shanghai Municipal Engineering Design Institute（Group）Co.， Ltd.， Shanghai 200092）

Abstract： Combined with the development requirements of the upper cover of Yingzhong depot of Hangzhou Metro Line 7， in view of its large scale， large column grid spacing of the upper cover high-rise buildings， high requirements for structural settlement and differential settlement control， large basement area and large excavation depth of the foundation pit， and the development characteristics of shallow biogas and soft soil in the site. This paper attaches importance to the in-situ test， the special device modified by static sounding was used to find out the distribution and characteristics of biogas， and targeted survey measures were taken for projects with different properties such as soft foundation， pile foundation engineering， foundation pit engineering and site line engineering. The thin-wall sampler was used to ensure the quality of soil samples， the in-situ tests such as static cone penetration， dynamic cone penetration and K30 plate were strengthened， and special hydrogeological tests were carried out. It has achieved good results and accumulated corresponding exploration experience.

Keywords： metro;depot;overall cover;investigation work;biogas

在城市可用土地資源日益緊張的今天，構(gòu)建“軌道+物業(yè)”資源開發(fā)經(jīng)營(yíng)新模式，可以實(shí)現(xiàn)軌道交通的可持續(xù)發(fā)展。如在地鐵車輛段上蓋開發(fā)項(xiàng)目能夠集約土地資源，達(dá)到復(fù)合利用空間、集約用地的目的。地鐵車輛段一般建設(shè)規(guī)模大，為大型工程，且上蓋高層建筑群高低層層高差異大，工程破壞后果嚴(yán)重，工程重要性等級(jí)高。受車輛段首層限界及工藝限制，柱網(wǎng)間距大，單柱荷載大，對(duì)結(jié)構(gòu)的沉降和差異沉降敏感，對(duì)勘察提出了很高的要求[1]。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

浙江杭州地鐵7號(hào)線盈中車輛段位于杭州蕭山區(qū)，杭金衢高速東側(cè)，建設(shè)四路北側(cè)，長(zhǎng)為670～1 200 m，最大寬度為270 m，占地面積為2.15×105 m2，建筑面積約為3.21×105 m2。依據(jù)杭州市政府對(duì)地鐵車輛基地要求，為了充分發(fā)揮軌道交通優(yōu)勢(shì)，有利于土地集約利用，各基地需考慮遠(yuǎn)期開發(fā)的要求，因此盈中車輛段需要進(jìn)行加蓋開發(fā)。

盈中車輛段蓋下部分為車輛日常維護(hù)、保養(yǎng)的場(chǎng)所，包括停車列檢庫和場(chǎng)線等。蓋上部分進(jìn)行物業(yè)開發(fā)，擬建29幢18層高層，蓋外還包括牽混所、公寓以及綜合樓等。蓋外地下建筑面積約為43 000 m，基坑最大開挖約為11 m，高層、公寓、綜合樓等擬采用直徑為1 000 mm的鉆孔灌注樁，最大單樁承載力達(dá)到7 500 kN。

1.2 勘察方法及手段

盈中車輛段場(chǎng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖土種類多，軟土層及沼氣等不良地質(zhì)發(fā)育，淺部有厚層的粉（砂）性土分布，局部存在液化可能，需考慮進(jìn)行地基處理。下部?層和?層卵石、圓礫層土質(zhì)好，但埋深大、均勻性差。這兩層也是承壓含水層，具有厚度大、水量大的特點(diǎn)，是區(qū)域主要含水層位。此外，相鄰的7號(hào)線盈中站已開始施工，周邊環(huán)境復(fù)雜。

勘察中針對(duì)場(chǎng)區(qū)復(fù)雜的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，結(jié)合各工點(diǎn)的特點(diǎn)，有針對(duì)性地布置地質(zhì)勘探試驗(yàn)工作;采用資料收集分析、鉆探和原位測(cè)試（靜探、標(biāo)貫、動(dòng)探、波速以及電阻率）、水文地質(zhì)試驗(yàn)（抽水試驗(yàn)、承壓水觀測(cè)）、沼氣專項(xiàng)勘察、K30板試驗(yàn)及室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的綜合勘探試驗(yàn)方法進(jìn)行勘探試驗(yàn)。

1.3 工作量布置原則

停車場(chǎng)上蓋部分與蓋外結(jié)合，勘探孔間距控制在30 m左右，按網(wǎng)格狀布置。其中，上蓋部分沿柱列線布置，兼顧蓋上高層邊界，蓋外部分則兼顧基坑邊界。

全場(chǎng)地共布設(shè)取土鉆探孔169個(gè)，標(biāo)貫動(dòng)探孔217個(gè)。另外，布置靜力觸探孔64個(gè)以探查上部土層分布，波速測(cè)試孔每棟高層布置1個(gè)，代表性地段布置電阻率測(cè)試孔及K30板試驗(yàn)各15個(gè)，對(duì)淺層沼氣進(jìn)行專項(xiàng)勘察。

上蓋部分及公寓、綜合樓一般性孔深為78 m，控制性孔深為85 m;蓋外基坑區(qū)域一般性孔深為60 m，控制性孔深為65 m;物資總庫一般性孔深為50 m，控制性孔深為55 m;牽混所等一般性孔深為35 m，控制性孔深為40 m。靜力觸探孔最大深度為50 m或至圓礫層頂部。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地層及工程特征

盈中車輛段為杭州江東典型軟土分布區(qū)，也是錢塘江古河道區(qū)，巖土種類多，地下水發(fā)育，工程地質(zhì)條件復(fù)雜[2-3]。場(chǎng)區(qū)地層可分為8個(gè)工程地質(zhì)層組，21個(gè)亞層。

場(chǎng)區(qū)上部②層和③層粉（砂）性土發(fā)育，厚度大，透水性好、含水豐富，基坑開挖時(shí)易產(chǎn)生管涌、流沙，對(duì)基坑開挖影響大。

中部為⑥層淤泥質(zhì)土，厚層大、土質(zhì)差，是場(chǎng)地主要軟弱層，富含沼氣。初勘期間曾有鉆孔發(fā)生沼氣噴發(fā)達(dá)半個(gè)月之久，對(duì)工程影響大。詳勘中也有成片鉆孔中發(fā)現(xiàn)沼氣噴溢出，工程存在較大安全隱患。

下部為⑧3層粉質(zhì)黏土與粉砂互層（局部粉砂層發(fā)育），往下為?層和?層圓礫及卵石層。其中，圓礫及卵石層中密～密實(shí)，巖性成分較雜，以粉砂巖、凝灰?guī)r類為主。顆粒磨圓度較好，為良好的樁基持力層，但埋深大，局部有古河道通過，均勻性差，作為高層建筑樁基持力層易產(chǎn)生不均勻沉降。⑧3層與?層和?層圓礫局部存在聯(lián)通，且?層和?層是區(qū)域性承壓含水層，水量大，當(dāng)基坑開挖深度較大時(shí)，存在承壓水突涌的可能性。

下伏巖基為白堊統(tǒng)朝川組（K1c）沉積巖類酸性火山巖，以砂礫巖為主，分強(qiáng)、中風(fēng)化2個(gè)風(fēng)化帶，埋深較大。地層特征如表1所示。

2.2 水文地質(zhì)條件

車輛段淺層地下水屬孔隙性潛水，主要賦存于表層填土、②層、③層粉（砂）性土中，由大氣降水徑流補(bǔ)給和地表水的側(cè)向補(bǔ)給?？碧狡陂g測(cè)得的水位一般為0.40～3.40 m，相應(yīng)高程為3.49～5.06 m，地下水水位年變幅為1.0～2.0 m。潛水含水層根據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果，影響半徑約為60 m，滲透系數(shù)為3.40×10 cm/s，具有中等透水性。

車輛段存在的孔隙承壓水分布于深部的⑧、?、?層中。?、?層連通，水量豐富，⑧層層局部與下臥?層相連通，呈現(xiàn)“開天窗”的模式，故該層承壓水位與下臥?層、?層相同。根據(jù)⑧層粉砂層承壓水觀測(cè)資料，水位埋深平均值為6.27 m，對(duì)應(yīng)標(biāo)高為-0.76 m。

2.3 不良地質(zhì)條件及特殊性巖土

盈中車輛段未發(fā)現(xiàn)滑坡、泥石流以及地面沉降等不良地質(zhì)作用。本場(chǎng)區(qū)不良地質(zhì)主要為淺層沼氣和軟土。

2.3.1 淺層沼氣。淤泥質(zhì)土中富含的有機(jī)質(zhì)在還原環(huán)境條件下會(huì)分解出沼氣，因此淺層沼氣主要分布于淤泥質(zhì)土的上覆、下伏的粉性土或砂土。場(chǎng)地⑥淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑧層狀粉質(zhì)黏土具備儲(chǔ)藏淺層沼氣的地質(zhì)條件。沼氣主要成分是甲烷（CH4），占90%～94%，其次為氮?dú)猓∟），占3%～5%，二氧化碳（CO）占1%～2%，還有一些微量的一氧化碳（CO），其他各種烴類缺失。初、詳勘均有部分鉆孔中有沼氣噴出，主要集中分布于2個(gè)區(qū)域。沼氣橫向流動(dòng)性較強(qiáng)，會(huì)對(duì)樁基或地下施工過程造成安全和質(zhì)量問題。這主要表現(xiàn)為沼氣覆蓋層擾動(dòng)或破壞后，沼氣自然氣壓過大，沖破覆蓋層或?qū)Φ叵職怏w排放后，將地下水、氣體迅速壓出地面，造成地面、地基沉降;鉆孔樁施工時(shí)，受氣體壓力作用，會(huì)造成孔壁坍塌、傾斜、斷樁;地下室施工時(shí)或排氣周邊遇有結(jié)構(gòu)物，會(huì)造成氣體爆炸，遇火花引起火災(zāi)[4-7]。

2.3.2 軟土。軟土主要為廣泛分布的厚層⑥1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。該層天然含水量為44.8%、天然孔隙比為1.288、液性指數(shù)為1.17、壓縮系數(shù)為0.81 MPa、黏聚力為12.0 kPa、內(nèi)摩擦角為5.2°，一般厚度為12.0～16.7 m。土質(zhì)較差。軟土?xí)T發(fā)地面沉降，且對(duì)場(chǎng)線工程及基坑開挖、樁基施工有不利影響。

3 勘察工作重點(diǎn)難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

本工程場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖土種類多，沼氣及軟土等不良地質(zhì)及特殊性巖土發(fā)育，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。場(chǎng)區(qū)內(nèi)建筑物涉及大直徑樁基、深基坑以及軟基處理等要求不一的項(xiàng)目，因此要求勘察手段要多樣化、勘察措施要有針對(duì)性。

①對(duì)于⑥層淤泥質(zhì)土中所含沼氣，鉆探中需加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)含氣孔并初步圈定范圍，將其作為重點(diǎn)采用靜探改裝的沼氣探測(cè)儀進(jìn)行專項(xiàng)勘察，查明沼氣分布范圍及壓力;②針對(duì)軟土埋深較大的情況，除布置靜力觸探孔查明其分布和特性外，采用薄壁取土器進(jìn)行取樣，確保土樣的質(zhì)量，并與基坑工程結(jié)合進(jìn)行大量的室內(nèi)特殊試驗(yàn);③樁基工程，即針對(duì)?層和?層卵石、圓礫層埋深大、均勻性差以及層面起伏的特點(diǎn)，除加強(qiáng)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)、評(píng)價(jià)樁基持力層的密實(shí)度外，增加布置達(dá)圓礫及卵石層面的靜探孔，查明古河道分布和繪制樁基持力層等深線圖，從而有效評(píng)價(jià)樁基持力層分布及特性，并采取下部承壓含水層水樣進(jìn)行水質(zhì)分析試驗(yàn)，為設(shè)計(jì)提供充分依據(jù);④基坑工程進(jìn)行了專項(xiàng)水文地質(zhì)試驗(yàn)（抽水試驗(yàn)、承壓水觀測(cè)），可有效獲取地下水參數(shù);勘察期間室內(nèi)試驗(yàn)除進(jìn)行常規(guī)物理性質(zhì)試驗(yàn)外，對(duì)工程影響范圍內(nèi)土層、特別是軟土層進(jìn)行了滲透試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、靜止側(cè)壓力系數(shù)試驗(yàn)以及固快、快剪、三軸UU、CU、基床系數(shù)以及先期固結(jié)壓力等試驗(yàn);⑤淺層場(chǎng)線工程除采用鉆孔和標(biāo)貫試驗(yàn)查明淺層土液化性外，還布置了靜探對(duì)比孔查明中間是否有軟弱夾層分布，同時(shí)布置了K30板試驗(yàn)查明淺層土層回彈模量，從而為路基處理提供依據(jù);⑥為對(duì)場(chǎng)地與地基地震效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，布置波速試驗(yàn)，同時(shí)為場(chǎng)站接電及地基土腐蝕性評(píng)價(jià)需要布置電阻率測(cè)試。

4 工程地質(zhì)分析評(píng)價(jià)

場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，沼氣和厚層軟土發(fā)育，有多層地下水分布，可作為樁基持力層。此外，?圓礫、卵石層面有一定起伏，對(duì)基坑和樁基工程影響大，是巖土評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。

4.1 沼氣

初勘期間，CK-7CLD-Z09號(hào)孔氣體噴射時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20 d，泥水混合物噴射高度最高達(dá)20 m。詳勘有害氣體排查孔位共完成了30個(gè)孔的排查工作。現(xiàn)場(chǎng)分兩次進(jìn)行排查，第一次時(shí)間為2018年9月28日—2018年10月3日，第二次時(shí)間為2018年12月16日—2018年12月27日。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，共16個(gè)排查孔排出有害氣體，且均可點(diǎn)燃，點(diǎn)火后火焰高度在1～50 cm;氣壓實(shí)測(cè)峰值為0.03～0.40 MPa，修正氣壓峰值為0.08～0.60 MPa;最大流量為1.36～20.44 m/h。綜合對(duì)比第1次和第2次的排查結(jié)果，第2次的實(shí)測(cè)最大氣壓為0.07 MPa，較第1次的實(shí)測(cè)最大氣壓值0.40 MPa，下降了80%。在2019年的樁基施工中未發(fā)現(xiàn)有沼氣溢出，說明詳勘鉆孔的排氣效果較好，基本消除了沼氣的不利影響。

4.2 天然地基及地基處理

場(chǎng)區(qū)進(jìn)行大面積堆土，場(chǎng)地淺部分布均為錢塘江沖積的粉土、砂土，物理力學(xué)性質(zhì)為一般～較好，厚度整體較大，分布穩(wěn)定，在荷載作用下完成固結(jié)所需時(shí)間較短。但是，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)K30板試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，場(chǎng)區(qū)淺部土層的地基系數(shù)平均值為71.2 MPa/m，不能滿足線路道床的承載要求。場(chǎng)地中下部存在厚度較大的⑥層淤泥質(zhì)軟土，因此可選用PHC管樁、（雙軸）水泥攪拌樁方式等進(jìn)行處理。

4.3 樁基工程

上蓋部分及蓋外擬建構(gòu)筑物均采用樁基礎(chǔ)。場(chǎng)區(qū)⑧層黏土及其以上各土層由于埋深較淺或土質(zhì)差，均不宜作為上述擬建構(gòu)筑物的樁基持力層。⑧層和⑧層分布較為連續(xù)，埋藏適中，工程性質(zhì)一般，可作為對(duì)承載力要求不高的建筑物的樁基持力層或基坑中柱樁的樁基持力層。下部?層圓礫、?層卵石及?層圓礫工程性質(zhì)好，為本場(chǎng)地良好的樁基持力層。?層卵石大部分地段埋深較深，為良好的樁基下臥層，局部埋深適中的地段亦可作為樁基持力層。樁基參數(shù)見表2。

上蓋開發(fā)區(qū)、綜合樓（18F）及公寓（18F）單樁承載力特征值最大為7 500 kN，采用鉆孔灌注樁。推薦?層圓礫、?層卵石及?層圓礫層作為樁基持力層，局部靠近場(chǎng)地東側(cè)亦可選用?層卵石作為樁基持力層，基樁入土深度為66～68 m;蓋外多層房屋（物資總庫）單樁承載力特征值要求最大為2 000 kN，擬采用管樁基礎(chǔ)。推薦⑧層狀粉質(zhì)黏土或⑧層粉砂作為樁基持力層，基樁入土深度為40～45 m;蓋外基坑區(qū)域中柱樁，擬采用鉆孔灌注樁，單樁承載力特征值要求2 000 kN，單樁抗拔力特征值要求1 000 kN，可比選?層圓礫和?4-2層卵石層作為樁基持力層，基樁入土深度為52～60 m。

樁基施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)4根灌注樁進(jìn)行單樁豎向抗壓破壞性靜載荷試驗(yàn)，對(duì)2根灌注樁試樁進(jìn)行單樁豎向抗拔破壞性靜載荷。樁徑、樁長(zhǎng)及試驗(yàn)結(jié)果見圖1、圖2及表3、表4。

由表3和表4可知，依據(jù)勘察報(bào)告所提供的樁基參數(shù)，根據(jù)規(guī)范估算單樁極限承載力與實(shí)測(cè)值相關(guān)不大，勘察數(shù)據(jù)可信度高。

4.4 基坑工程

牽混所、公寓、綜合樓及下沉庭院片區(qū)設(shè)置2層地下室，基坑開挖約為10 m，局部為11 m。南側(cè)基坑區(qū)域緊鄰在建地鐵7號(hào)線盈中站，基坑安全等級(jí)為二級(jí)、環(huán)境等級(jí)為一級(jí)。

擬建基坑開挖直接涉及①填土、②層、③層粉（砂）性土，基坑支護(hù)還涉及⑥淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，各地層性質(zhì)分析如下：②層、③層粉（砂）性土自立性差，易坍塌變形，在水動(dòng)力條件作用下易產(chǎn)生流沙、管涌現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)易引起周圍地面沉降，故需做好支護(hù)和降排水措施;⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土質(zhì)差，開挖易受擾動(dòng)，強(qiáng)度會(huì)迅速降低，卸荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大回彈，對(duì)圍護(hù)墻施工、基坑開挖、樁基不利。擬建場(chǎng)地較為空曠，擬建基坑圍護(hù)措施建議采用SMW（Soil Mixing Wall）工法樁或鉆孔灌注樁，靠近盈中地鐵站一側(cè)應(yīng)考慮采用鉆孔灌注樁或地下連續(xù)墻，并設(shè)置多道支撐。

擬建場(chǎng)地下部存在承壓含水層，有⑧、?以及?層等，含水層局部存在連通。根據(jù)實(shí)測(cè)承壓水頭（埋深為6.27 m）及不利情況（埋深為4.27 m）對(duì)擬建基坑開挖時(shí)坑底土抗承壓水頭的穩(wěn)定性按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2010）進(jìn)行驗(yàn)算，得到穩(wěn)定系數(shù)為1.41、1.30，均大于1.1，因此基坑開挖時(shí)承壓水不會(huì)產(chǎn)生突涌，基底土穩(wěn)定。

如基坑工程結(jié)構(gòu)自重不能抵抗地下水浮力，可采用鉆孔樁進(jìn)行抗浮。抗浮水位可采用設(shè)計(jì)室外地坪下0.5 m，并做好施工期間的降水工作，防止肥槽積水。

基坑施工過程中要需注意采用合理的挖撐次序，考慮時(shí)空效應(yīng)。合理安排挖土順序，有效控制基坑變形;進(jìn)行坑底加固，防止挖土后坑底回彈變形過大;基坑開挖時(shí)，須做好支護(hù)、降水、排水和止水措施;基坑兩側(cè)不得進(jìn)行超過設(shè)計(jì)工況的大面積堆載，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，做到信息化施工。

5 結(jié)語

①杭州地鐵7號(hào)線盈中車輛段規(guī)模大，上蓋為高層建筑群，高低層層高差異大，且柱網(wǎng)間距大、單柱荷載大，對(duì)結(jié)構(gòu)的沉降和差異沉降敏感。此外，地下室面積大，基坑開挖深度約11 m，對(duì)勘察提出了較高要求，需采用針對(duì)性的勘察手段。

②針對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)淺層沼氣及軟土發(fā)育的特點(diǎn)，重視原位測(cè)試工作，采用靜探改裝的專用裝置查明沼氣的分布及特性。針對(duì)軟基、樁基工程、基坑工程以及場(chǎng)線工程等不同工程采取針對(duì)性的勘察措施，采用薄壁取土器確保土樣質(zhì)量，加強(qiáng)靜力觸探、動(dòng)力觸探以及K30板等原位測(cè)試工作，并進(jìn)行專項(xiàng)水文地質(zhì)試驗(yàn)。對(duì)工程影響范圍內(nèi)土層進(jìn)行滲透試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、靜止側(cè)壓力系數(shù)試驗(yàn)以及固快、快剪、三軸UU、CU、基床系數(shù)、先期固結(jié)壓力等試驗(yàn)。

③在對(duì)構(gòu)筑物地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行詳細(xì)的分析基礎(chǔ)上，對(duì)各工程涉及的巖土工程問題進(jìn)行詳細(xì)分析評(píng)價(jià)，建議采用合理的預(yù)防、防治處理措施。此外，根據(jù)原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果合理確定設(shè)計(jì)所需的各類地質(zhì)參數(shù)，并經(jīng)過了試樁驗(yàn)證。

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