寧波至奉化城際鐵路工程勘察分析與建議

葉榮華　張春進　林乃山

(寧波市軌道交通集團有限公司，浙江寧波　315101)

?

寧波至奉化城際鐵路工程勘察分析與建議

葉榮華張春進林乃山

(寧波市軌道交通集團有限公司，浙江寧波315101)

Analysis on the Geotechnical Engineering Investigation of Ningbo-Fenghua Intercity Railroad and the Proposals

YE RonghuaZHANG ChunjinLIN Naishan

摘要寧波至奉化城際鐵路工程是寧波市第一條區域性城際鐵路，根據初步勘察成果，重點介紹沿線工程地質條件，深入分析詳細勘察工作中的重難點，包括中等風化基巖面的判定、里程CK10+200～CK11+200段玄武玢巖的分布和縣江與葭浦江之間推測粉砂層的探查，并對后續勘察、設計工作提出針對性的建議。

關鍵詞城際鐵路工程地質勘察重難點建議

1概述

城際軌道交通是城市化水平達到一定階段，為解決區域內城際間交通問題而建設的快速便捷的客運軌道交通[1]。寧波至奉化城際鐵路工程是寧波市第一條區域性城際鐵路，將承擔主城區與奉化市區及沿線地區間居民出行的交通骨干功能。線路起自寧波軌道交通3號線高塘橋站，穿姜山鎮后轉入雁湖路，向西至東環路后折轉向南，跨鄞奉江、縣江、葭浦江后繼續沿東環路向南直達奉化，于金海路口南側設近期工程終點金海路站。金海路站預留延伸條件，并于站后東南側新建奉化停車場，線路走向如圖1所示。

圖1　寧波至奉化城際鐵路工程走向

線路全長21.64 km，其中地下段0.74 km，過渡段0.44 km，高架段20.45 km。全線共設車站9座(姜山站、鄞州工業園東站、甬江村站、鄞州工業園西站、方橋站、竹產業園站、蔣家站、大成站、金海路站)，均為高架車站，最大站間距4 696 m，最小站間距1 324 m，平均站間距2 410 m。除高塘橋站—姜山站區間外，其余區間均為高架區間，采用高架鐵路形式敷設。高塘橋站—姜山站區間包括地下段、暗埋段和高架區間，地下段采用盾構法施工，結構底板埋深為10～20 m，暗埋段采用明挖法施工，結構底板埋深為0～10 m。

2沿線工程地質特點

寧波至奉化城際鐵路工程地處寧波盆地，地貌形態總趨勢為西南高、東北低，主要表現為丘陵緩坡和沖湖積平原地貌。平原區自然地面高程一般為1.9～2.5 m，線路經過的丘陵山地起伏變化較大，路塹處地面高程一般為3.5～6.0 m。

根據初勘報告[2-4]揭示，沿線淺部廣泛分布厚層軟土及軟弱黏性土，鄞州段累積厚度可達35 m左右。中部⑤1a、⑤1b層灰黃色可塑狀黏土、粉質黏土分布較廣，但頂板埋深及厚度變化較大，鄞州段最大厚度達20 m，而大成站后基本缺失。⑦1層可塑狀粉質黏土及以下土層性質均較好，但其性質、埋深差異較大。沿線分布有較厚的圓礫層，主要有⑥4b、⑧3b、⑨2b和⑩2a層，隨著線路走向，圓礫層中粒徑大于20 mm的顆粒質量逐步增加，自蔣家站后，⑧3b、⑩2a層基本相變為卵石。勘探深度范圍內，前第四紀地層主要為紫紅色砂礫巖、粉砂巖(白堊系下統方巖組)，局部分布有玄武玢巖(燕山晚期噴出巖)及凝灰巖、沉凝灰巖(侏羅系上統)，沿線基巖埋藏深度不一，奉化段埋深普遍較淺。

沿線各工點的主要工程地質特征如表1所示。

表1　沿線各工點工程地質特征

注：表中各工點第四系覆蓋層厚度、下伏巖層等工程地質特征僅根據初步勘察成果得到。

3高架段樁基方案的選擇

根據沿線工程地質條件，高架段大多數地段基巖埋深適中，車站主體結構及區間橋梁可優先考慮采用中等風化基巖作為樁基持力層，局部基巖埋深較大地段(一般基巖埋深大于60 m)，在承載力和變形滿足設計要求的前提下，建議優先考慮采用基巖以上性質較好的⑧3b層圓礫或⑨層、⑩層硬土層作為樁基持力層。

蔣家村站—大成路站區間過茗山路塹段，基巖埋藏淺甚至出露，在中等風化基巖埋深小于5 m的地段，可采用天然地基淺基礎，為了提高淺基礎的抗傾覆能力，必要時可擴大基礎面積或采用錨桿增加基礎的穩定性。

4勘察重難點分析

城際鐵路工程對地質勘察的要求很高，勘察手段全面，涉及的勘察工作量大[5]。對初步勘察成果進行深入分析，有助于提高詳細勘察工作的效率與質量。

4.1中等風化基巖面的判定

對于嵌巖樁基工程而言，合理劃分對工程影響較大的強風化和中等風化界線非常重要。不同規范對巖石分化程度分類均有規定，表2列出了《巖土工程勘察規范》[6]、《城市軌道交通巖土工程勘察規范》[7]和《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》[8]對巖石中等風化程度的劃分依據。

通過分析表2可知：在中等風化程度野外特征上，三本規范基本一致，均從次生礦物的發生、節理裂隙發育情況、破碎程度、堅硬程度等方面對巖石中等風化程度進行定性描述，唯一的區別在于《巖土工程勘察規范》對中等風化巖體裂隙間距(即切割大小)未予量化，而其他兩本規范均進行了相應量化。在中等風化程度參數指標上，《巖土工程勘察規范》和《城市軌道交通巖土工程勘察規范》完全一致，均以波速比和風化系數作為定量劃分指標，而《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》除波速比和風化系數外，還采用縱波波速作為定量劃分指標。

表2　不同規范巖石中等風化程度劃分依據

注：巖石風化程度表述上，《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》的弱分化與《巖土工程勘察規范》的中等風化定義一致。

然而，定量參數指標往往較難確定，波速比為風化巖石與新鮮巖石縱波波速的比值，風化系數為風化巖石與新鮮巖石飽和單軸抗壓強度的比值，而在實際工程勘察中，往往較難取得新鮮巖石，因而以波速比、風化系數來判別巖石中等風化程度可操作性不強。同時，由于場地上部軟土層厚度較大，縮孔現象較嚴重，為避免砂礫石層塌孔，孔內泥漿需保持一定的比重，對深孔孔內波速測試存在探頭被埋的風險，加之沿線勘探孔多數位于現狀道路邊，縱波波速受周邊振動影響大，測試效果較差。

4.2里程CK10+200～CK11+200段玄武玢巖的分布

初勘過程中，鄞州工業園西站—方橋站區間Q5CZ28～Q5CZ30號鉆孔和方橋站S5CZ1～S5CZ4號鉆孔都在地面埋深25～35 m處揭露有玄武玢巖，其中Q5CZ30號鉆孔揭露有兩層玄武玢巖，而兩側未揭露玄武玢巖的鉆孔，基巖埋深多在40 m以下。兩層玄武玢巖間及玄武玢巖與下覆粉砂巖、砂礫巖之間存在坡洪積夾層，夾層巖性為含黏性土碎石，所含粗顆粒粒徑以2～3 cm為主，部分大于10 cm，含量約為40%～60%，其余為細砂和黏性土，黏性土含量約為20%～30%。圖2、圖3為Q5CZ30號鉆孔深度30～40 m的巖芯照片，其中深度34.3～35.8 m為揭露的兩層玄武玢巖間的沉積夾層，夾層厚度1.5 m。圖4、圖5為S5CZ1號鉆孔深度35～45 m的巖芯照片，其中深度37.6～39.8 m為揭露的玄武玢巖與下覆粉砂巖間的沉積夾層，夾層厚度2.2 m。

圖2　Q5CZ30號鉆孔巖芯(深度30～35 m)

圖3　Q5CZ30號鉆孔巖芯(深度35～40 m)

圖4　S5CZ1號鉆孔巖芯(深度35～40 m)

圖5　S5CZ1號鉆孔巖芯(深度40～45 m)

里程CK10+200～CK11+200段玄武玢巖厚度變化較大，且玄武玢巖間及玄武玢巖與下伏粉砂巖、砂礫巖間分布有坡洪積夾層，這類地質條件對樁基設計、施工影響較大，詳細查明該里程段玄武玢巖的分布范圍和厚度是下階段勘察工作中的重點。

4.3縣江與葭浦江之間推測粉砂層的探查

縣江與葭浦江之間(里程CK13+297～CK13+682段)初勘過程中，僅Q6CZ18號勘探孔在深度11.7～12.5 m處揭露有③1b層粉砂，因厚度較薄未進行標準貫入試驗，而Q6CZ18、S6CJ1、Q7CZ1號勘探孔均揭露有②2T層黏質粉土，揭露厚度為1.4～4.9 m。該黏質粉土層具層理，呈粉土與黏性土互層狀，黏性土單層厚度約為0.7～2.0 cm，粉土層單層厚度約為0.2 cm，室內試驗黏粒含量平均值為12.7。根據抗震設計規范規定，在抗震設防烈度為7度的場地，粉土的黏粒含量百分率大于等于10時，可直接判定為不液化土層。然而，結合周邊地質條件分析，③1b層粉砂和②2T層黏質粉土的分布可能與縣江、葭浦江的河道變遷有關，推測縣江與葭浦江之間可能存在③1b層粉砂的連續分布帶。

5后續工作建議

根據初步勘察成果分析，對后續勘察、設計工作提出如下建議：

(1)巖石風化程度是一個漸變過程，并不存在絕對的界線[9]。根據野外巖芯進行風化程度判別時，不應將巖體完整程度與風化程度混淆，應注意巖石的裂隙類型，區分風化裂隙與構造裂隙，防止因構造裂隙導致的巖體破碎，引起風化類別的誤判。同時，應考慮巖性特征、構造特點、鉆探工藝等因素。由于巖性或構造影響，往往存在巖芯機械破碎較嚴重及取芯率偏低的現象，進而引起風化類別的誤判。鉆探施工現場中等風化基巖面的判定宜充分考慮巖性特點、風化深度等因素，并綜合地區實踐經驗進行合理劃分。

(2)由于初步勘察階段勘探孔間距相對較大，沿線巖土分層尚不完善，詳細勘察階段需按工點詳細查明地基土的分布規律及其工程特征，重點對圓礫層和下伏基巖進行合理細分，并加強對勘探深度范圍內薄弱夾層的辨識。地層變化較大處，應加密勘探孔，以查明其分布規律。

(3)縣江與葭浦江之間區段，詳細勘察階段需進一步查明③1b層粉砂和②2T層黏質粉土的具體分布及粒組成分，并布置一定的標準貫入試驗或靜力觸探，為地基土液化判別提供依據。

(4)根據新老地形圖的比對及現場調查走訪，鄞州工業園站_方橋站區間(里程CK9+446～CK9+456、CK10+294～CK10+307段)、蔣家站_大成站區間(里程CK15+447～CK15+466、CK17+022～CK17+177段)、大成站_金海路站區間(里程CK19+309～CK19+340、CK20+921～CK21+062段)等處可能存在暗浜，為修建東環路時填埋形成，主要由碎塊石、黏性土等組成。當推測暗浜分布區域布置有墩位時，應進一步查明其填土成分及厚度，并詳細評價其對樁基施工的影響。

(5)盾構在右線里程CK0+600～CK0+660、左線里程CK0+570～CK0+620之間下穿外塘河，隧道埋深較淺(盾構頂板與河底距離約2 m)。水域下淺覆土中推進的盾構易發生冒頂透水事故[10-11]，盾構上下受力不平衡，容易使隧道上浮，軸線難以控制；由于覆土較淺、水位較高，隧道運營期間易上浮。建議采用抗浮板，板下設置抗拔樁，或調整設計縱坡，增大過河段覆土厚度，以降低施工難度，確保施工期及運營階段隧道的安全。

(6)右線里程CK1+155～CK1+292之間有一新近堆填的土堆，最大填土厚度約3.5～5.8 m，填土成分以黏性土為主，該里程段高架區間樁基設計需考慮因填土固結引起的樁側負摩阻力影響。

(7)鉆孔灌注樁施工時，淺部飽和軟弱土層和圓礫層易使樁身產生縮徑或塌孔現象，深部圓礫層易造成樁底沉渣過厚，設計時應引起注意。

6結論

寧波至奉化城際鐵路工程勘察內容多，勘探工作量大，沿線地質條件復雜。在充分研究初步勘察成果的基礎上，對下階段勘察工作的重難點問題進行深入分析，有助于更加高效地開展全線詳細勘察工作，更好地為后續設計、施工提供滿足要求的地質資料。

參考文獻

[1]李應紅.城際軌道交通的功能定位[J].鐵道勘察，2007(5):10-12

[2]浙江省工程物探勘察院.寧波至奉化城際鐵路工程勘察KCFH01標段巖土工程勘察報告(初步勘察)[R].寧波：浙江省工程物探勘察院，2015

[3]寧波冶金勘察設計研究股份有限公司.寧波至奉化城際鐵路工程勘察KCFH02標段巖土工程勘察報告(初步勘察)[R].寧波：浙江省工程物探勘察院，2015

[4]浙江華東建設工程有限公司.寧波至奉化城際鐵路工程勘察KCFH03標段巖土工程勘察報告(初步勘察)[R].寧波：浙江省工程物探勘察院，2015

[5]田光盛.綜合勘察結合專題研究在滬寧城際鐵路工程地質勘察中的應用[J].鐵道勘察，2013(4):33-35

[6]GB 50021—2001巖土工程勘察規范[S]

[7]GB 50307—2012城市軌道交通巖土工程勘察規范[S]

[8]TB 10002.5—2005鐵路橋涵地基和基礎設計規范[S]

[9]聶德新，韓愛果，巨廣宏.巖體風化的綜合分帶研究[J].工程地質學報，2002，10(1):20-25

[10]李明，張春進.寧波軌道交通越江隧道盾構法施工控制技術研究[J].地下工程與隧道，2015(2):25-29

[11]唐重平.城際鐵路隧道穿越水體方案分析[J].鐵道勘察，2013(1):45-49

中圖分類號：P642

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2016)01-0034-04

作者簡介：第一葉榮華(1987—)，男，2013年畢業于寧波大學結構工程專業，碩士，工程師。

收稿日期：2015-11-30