淺析地鐵勘察常見特殊巖土
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摘要:根據(jù)相關(guān)調(diào)查和勘察資料分析，福州地鐵勘察過程中常見的特殊巖土有填土、軟土、殘積土及風(fēng)化巖，說明了每種特殊巖土的具體特性及其對(duì)工程的不利影響，同時(shí)建議在設(shè)計(jì)和施工期間采用相關(guān)措施消除特殊巖土產(chǎn)生的不利影響，從而保證地鐵施工和運(yùn)營期間的安全。
關(guān)鍵詞:地鐵，勘察，特殊巖土
1概述
福州地處中國華東地區(qū)、福建東部、閩江下游及沿海地區(qū)，是福建省的政治、文化、科教和交通中心，中國東南沿海重要城市。作為海上絲綢之路的門戶城市，福州近幾年的發(fā)展日新月異，地鐵建設(shè)作為城市發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，福州地鐵的建設(shè)也發(fā)展十分迅速。福州市城市地鐵1號(hào)線于2016年5月18日開通試運(yùn)營，使福州邁入了地鐵時(shí)代。截至目前，福州地鐵運(yùn)營線路共有2條，即1號(hào)線一期、2號(hào)線，里程總長(zhǎng)約53．40km，共設(shè)車站43座。目前福州地鐵在建線路共有5條(段)，包括1號(hào)線二期、6號(hào)線、5號(hào)線、4號(hào)線、濱?？炀€，里程總長(zhǎng)約157km［1］。
2自然條件
2．1地形地貌
福州市區(qū)地貌單元以沖海積—海陸交互相地貌單元為主，局部為剝蝕殘丘地貌單元。沖海積—海陸交互相地貌單元地形較平坦，相對(duì)高差較小，大部分被辟為城市道路、居民區(qū)、村莊和菜地。剝蝕殘丘地貌單元地形起伏稍大，高差在10m～100m之間，自然坡度約15°～40°，植被較發(fā)育，多被開發(fā)為林地、山體公園等。
2．2地層巖性
福州以全新統(tǒng)第四系地層長(zhǎng)樂組、上更新統(tǒng)東山組、龍海組、燕山晚期花崗巖(γ35)、侏羅系凝灰?guī)r(J)、燕山期侵入巖巖脈(γ)及喜山期侵入巖巖脈(β)地層為主。第四系地層在沖海積—海陸交互相地貌單元廣泛分布，主要包括表層人工填土和近期沖積淤積層，作為硬殼層的表層褐黃色粘土層，淤泥質(zhì)粘土及淤泥，淤泥夾砂，含泥或泥質(zhì)中細(xì)砂層，細(xì)中砂層，粉質(zhì)黏土，粉土，砂礫卵石層等。侏羅系地層和各種侵入巖主要分布于剝蝕殘丘地貌單元，其中燕山期侵入巖以花崗巖、花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖為主，喜山期以輝綠巖為主，侏羅系地層巖性主要為凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、英安質(zhì)角礫熔巖、安山巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖等。
2．3水文
福州地處閩江流域，降雨豐富，地表水體發(fā)育，地表水主要分布于閩江、洪陣河、帝封江和多條市區(qū)內(nèi)河及成片池塘等，福州市區(qū)水道密布，主要有晉安河、白馬河、光明港、安泰河等多條內(nèi)河，都與閩江相通。福州地區(qū)地下水也較發(fā)育，地下水有上層滯水、潛水、承壓水三種類型。地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降水豎向入滲補(bǔ)給和閩江、帝封江以及各內(nèi)河地表水體的側(cè)向入滲補(bǔ)給，地下水位受季節(jié)和地表水水位的影響明顯。
3特殊巖土及對(duì)工程的不利影響
根據(jù)相關(guān)勘察資料，福州地鐵在勘察過程中常見的特殊巖土主要有填土、軟土、殘積土及風(fēng)化巖。下面詳細(xì)說明每種特殊巖土的具體特性及其對(duì)工程的不利影響。
3．1填土
據(jù)相關(guān)鉆探和調(diào)查資料分析，填土層在沖海積—海陸交互相地貌單元表層多有分布，其中主要為素填土、雜填土、填砂和填石。素填土主要為粘性土，結(jié)構(gòu)松散，表層含少量根系，堆填不均勻，地基承載力較低;雜填土中多含碎石、磚塊、混凝土塊等建筑垃圾，結(jié)構(gòu)松散，地基承載力低，受外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大變形且不均勻;填砂和填石主要分布于既有道路路基上，層厚0．40m～7．20m，平均厚度2．32m，填石粒徑一般為5cm～55cm，最大粒徑大于130cm，空隙由填砂及粘土充填，堆填不均勻。素填土、雜填土、填砂和填石主要位于表層，對(duì)區(qū)間隧道影響較小，主要會(huì)對(duì)車站基坑的開挖產(chǎn)生較大影響。填土一般具有孔隙率大、透水性強(qiáng)的特點(diǎn)，在基坑開挖過程中若不采取相關(guān)措施進(jìn)行支護(hù)，基坑側(cè)壁會(huì)產(chǎn)生較大變形，存在基坑坍塌的安全隱患。
3．2軟土
福州地區(qū)軟土層主要為第四系沖海積淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥夾砂層，局部為沖洪積淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥夾砂層，淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥夾砂層具有含水量高，孔隙比大，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低，靈敏度高的特點(diǎn)，軟土的具體指標(biāo)詳見表1［3］。當(dāng)原狀土受到振動(dòng)或擾動(dòng)以后，由于土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度會(huì)大幅度降低，軟土地基受振動(dòng)荷載后，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降或基礎(chǔ)下土體擠出等現(xiàn)象。軟土屬高壓縮性土，壓縮系數(shù)大，導(dǎo)致軟土地基上的建筑物一般沉降量較大。軟土在長(zhǎng)期荷載作用下，除產(chǎn)生排水固結(jié)引起的變形外，還會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的剪切變形，這對(duì)建筑物地基沉降有較大影響，同時(shí)對(duì)邊坡和地基穩(wěn)定性不利。軟土的含水量雖然很高，但透水性差，特別是垂直向透水性更差，屬微透水或不透水層，對(duì)地基排水固結(jié)不利，軟土地基上建筑物沉降延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一般達(dá)數(shù)年以上。軟土由于沉積環(huán)境的變化，土質(zhì)均勻性差，福州地區(qū)淤泥、淤泥質(zhì)土層中常夾有厚度不等的粉土或粉砂層等，作為建筑物地基易產(chǎn)生不均勻沉降。另外，由于該類土中富里酸和有機(jī)質(zhì)含量偏高，導(dǎo)致pH值普遍偏低，對(duì)地基處理會(huì)產(chǎn)生不利影響。
3．3殘積土及風(fēng)化巖
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和相關(guān)勘察成果分析，福州地區(qū)花崗巖分布區(qū)域也較廣。花崗巖殘積土以砂質(zhì)粘性土、粘性土為主，局部為礫質(zhì)粘性土，土質(zhì)的均勻性差。由于每個(gè)結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度不同，導(dǎo)致風(fēng)化巖存在風(fēng)化不均勻的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為不同風(fēng)化程度的巖石在垂直方向往往交錯(cuò)出現(xiàn)，使巖體的力學(xué)強(qiáng)度變化和差異較大。殘積土和風(fēng)化巖在天然狀態(tài)下具有較好的力學(xué)性質(zhì)，壓縮性中等偏高，但遇水會(huì)軟化、崩解，強(qiáng)度急劇降低［5］?；娱_挖時(shí)，須采取合理的施工方案，及時(shí)進(jìn)行封底及防滲和支護(hù)，避免因水浸泡其強(qiáng)度降低。隧道開挖施工時(shí)應(yīng)采取有效措施，避免裸露時(shí)間過長(zhǎng)或長(zhǎng)時(shí)間被水浸泡，防止遇水軟化和失水干裂。
4結(jié)語
根據(jù)相關(guān)調(diào)查和勘察資料分析，福州地鐵在勘察過程中常見的特殊巖土主要有填土、軟土、殘積土及風(fēng)化巖。這幾種特殊巖土均會(huì)對(duì)后期的設(shè)計(jì)和施工產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)绊懙竭\(yùn)營期間的安全。因此，需對(duì)這幾種特殊巖土產(chǎn)生足夠的重視，在設(shè)計(jì)和施工期間采用相關(guān)措施消除其產(chǎn)生的不利影響，從而保證地鐵施工和運(yùn)營期間的安全。
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作者：張恒陽 單位：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司