成都地鐵17號線卵漂石地層水文地質特征及空間分布規律

吳竇鵬，張 恒

(中交第三航務工程局有限公司南京分公司，江蘇南京 210009)

隨著國民經濟的快速發展，城市交通量急劇增加，地鐵作為一種城市軌道交通運輸方式，由于其環保、效率高、節省土地等優勢，越來越受到人們的重視與青睞。但在城市地鐵建設的過程中，由于工程地質問題引發了不少安全事故，造成了重大的經濟損失和人員傷亡。因此了解成都地區砂卵石地層的分布規律以及工程特性對城市地鐵建設具有重要意義。

江華[1]對北京地區的砂卵石分布及工程特性研究，其總結與歸納了北京典型砂卵石地層大粒徑卵石、漂石空間分布規律及力學特征；陳旭[2]研究了成都地區含水砂卵石層的工程特征；劉永勤[3]以北京地鐵9號線地質調查資料為背景，研究了地鐵沿線卵石地層的分布特征、粒徑級配特征、卵石的強度、卵石地層的滲透性等工程地質特性等。黨紅章[4]結合成都地鐵工程實踐，研究了砂卵石地層工程地質特性。牟迪[5]依托成都地鐵4號線工程，對成都砂卵石層組分結構、砂卵石層空間分布特征等工程地質特性進行深入研究。

工程上目前對砂卵石地層空間分布規律的研究成果較少，本論文以成都地鐵17號線一期工程為研究對象，采用地質調查測繪、探井、鉆孔等方法，對其砂卵石層分布規律及工程特性進行研究，溫江區域漂石含量較大，且分布不均勻采用盾構法施工應充分考慮不均勻分布的高強度、大粒徑漂石的影響，從而為該地區隧道的設計與施工提供地質依據。

1 工程概況

成都地鐵17號線一期工程線路全長約26.140 km，共設置車站9座，其中高架站2座，地下站7座。最大站間距6 629.9 m，最小站間距1 472.9 m，平均站間距3 173 m，換乘站8座(圖1)。

成都軌道交通17號線一期工程位于川西成都平原岷江沖洪積扇Ⅰ級階地，為侵蝕-堆積地貌。區域內地質條件復雜，地下水豐富，地表為第四系人工填土覆蓋，其下分別為第四系全新統沖積層、上更新統冰水沉積、沖積層卵石土夾中細砂。小里程段溫江區域內全新統沖積層、上更新統冰水沉積、沖積層卵石土層中卵石粒徑較大，且含有數量較多的漂石，對盾構施工較為不利。

圖1 成都地鐵17號線一期線路走向示意

2 依托工程地質特征

2.1 地形地貌

成都軌道交通17號線一期工程，起自成都市溫江區易園站，線路主要沿灌溫路、生態大道、鳳溪大道、鳳翔大道、香榭大道、永康路，自西向東敷設，位于川西成都平原岷江水系Ⅰ級階地，地貌上屬于岷江沖洪積扇狀平原Ⅰ級階地，為侵蝕-堆積地貌，地形開闊、平坦，地面高程501.50～574.85 m，相對高差約70 m，從線路起點至終點，高程整體逐步降低。

2.2 地層巖性

依托工程西延線沿線地表第四系堆積層廣泛分布，沿線大部分地段為第四系全新統人工填土(Q4ml)覆蓋；在I級階地其下分別為第四系全新統沖積層(Q4al)粉質黏土、黏質粉土、砂層，上更新統冰水沉積、沖積層(Q3fgl+al)卵石土夾粉細砂。

2.3 地質構造

地鐵17號線通過地區的抗震設防烈度為Ⅶ度，基本地震動峰值加速度為0.10g，基本地震設計特征周期為0.45 s；本工程抗震設防類別為重點設防類，抗震設防標準應按高于本地區抗震設防烈度一度(即Ⅷ度)的要求加強其抗震措施。

2.4 不良地質作用、特殊性巖土

2.4.1 砂土液化

判定場地粉細砂大部分為液化土，液化等級在平面分布上整體呈現北高南低、西高東低的趨勢，永康森林公園站之前地段基本都呈中等液化，永康森林公園站呈輕微—中等液化，之后地段及南部停車場則呈不液化—中等液化。

場地內液化土層多為薄層狀或透鏡體砂層，厚度一般較薄，深度較淺，對路基工程以及淺基礎工程影響較大，建議進行換填或加固處理；對樁基工程穩定性影響較小，但對基坑開挖和支護有一定影響，應加強邊坡和坑壁防護措施。

2.4.2 有害氣體

在人口密集區域，可能存在垃圾或污水的任意堆排放行為，且起點至鳳翔站附近污水管線較多，填土中夾雜垃圾，污水聚集，可能形成有害氣體。

2.4.3 人工填土

本工程沿線地段表層多分布有人工填土，以雜填土為主，物質組成主要為黏土、卵石、建渣，頂部表層多含植物根莖，雜填土含生活垃圾或磚塊等建筑垃圾，松散—中密，層厚一般0.5～3.5 m，局部地方土層厚度達5.8 m。

3 水文地質特征

3.1 地表水

沿線隧道穿越的河流主要有江安河、江安河四支渠、戰備二支渠、鳳溪河、白河等地表河流，均屬岷江水系金馬河、府河支流及其次一級支流。上述河流主要受大氣降水補給，沿河渠等低洼處徑流，向岷江排泄，流量受豐、枯水期影響較大，在部分孔隙、裂隙或風化裂隙發育地段入滲補給地下水。

3.2 地下水

地下水主要是賦存于填土層的上層滯水、孔隙水及基巖裂隙水三種類型。

3.2.1 上層滯水

上層滯水呈透鏡體狀分布于地表，賦存于地表填土層，大氣降水和附近居民的生活用水為其主要補給源。水量變化大，且不穩定，對工程有一定影響。

3.2.2 第四系孔隙水

依托工程穿越的砂卵石地層較厚，且成層狀分布，其間賦存有大量的孔隙水，其為潛水，水量、水位較穩定，在卵石土層中大氣降水和區域地表水為其主要補給源，對工程影響大。

3.2.3 基巖裂隙水

隧道下穿的基巖為白堊系灌口組紫紅色泥巖，基巖裂隙較發育，由于地下水的流動，形成風化帶含水層。該含水層地下水富集規律性較差，在一定條件下，某些地方可形成富水塊段。

4 卵漂石地層勘測方法及空間分布規律

4.1 勘測方法

4.1.1 地質調查測繪

對線路附近既有基坑進行地質調查測繪，分別為來鳳溪站—鳳溪大道南站區間東側天來國際，孔雀城二期基坑，基坑平面位置如圖2所示。

圖2 踏勘基坑的平面位置示意

4.1.2 探井

根據地質測繪及初勘鉆探初步結果，先期布置兩個探井，1#探井位于來鳳路與鳳溪大道交匯處西北角，2#探井位于鳳溪大道南站鳳溪大道西側，兩個探井開挖完成后，根據漂石含量分析，對該段漂石含量重點核實。探井范圍設定為鳳溪大道南站以前區域，本次共設探井兩個，引用4號線二期與本線換乘位置探井1個，線路走向及探井位置示意圖如下圖3所示。

圖3 探井位置示意

4.1.3 鉆孔統計分析方法

根據成都地區砂卵石鉆進經驗，西延線鉆探過程中，采用金剛石鉆頭鉆進，植物膠護壁、單動雙管等方法，對垮孔、埋鉆及采取率不足等問題進行了有效控制，收孔時對大于18 cm的巖芯進行標記、統計及綜合分析，按照每區間作鉆孔漂石分布統計分析散點圖，統計不同深度漂石長度占鉆孔總米數比。

4.1.4 現場測量

現場對線路附近既有基坑及初勘階段所挖探井井壁、井內大于20 cm的漂石進行測量，對剖面進行拍照；對鉆孔所取巖芯大于18 cm的漂石進行測量分析，進行標記記錄。

4.2 卵漂石地層空間分布規律

4.2.1 卵漂石地層空間總體分布規律

依托工程地下淺層巖石主要以砂卵石為主，砂卵石層夾有6 %～22 %不等的漂石，局部地段富集，漂石多為花崗巖、砂巖質，巖質硬，漂石多為扁平狀、渾圓狀，磨圓度較好，分選性差，如圖4所示；砂層呈透鏡體發育，規律性差，經鉆探及探井揭示一般厚0～3.5 m。

圖4 旋挖出的砂層

4.2.2 卵石沿線路分布規律

由圖5可知，漂石最大粒徑沿線路分布不均勻，由國色天香站向鳳翔站呈波浪曲線特征，漂石的最大粒徑總體上呈現由西向東波浪式遞減的趨勢，所統計工點的漂石最大粒徑都超過了430 mm，粒徑最大值為600 mm。

圖5 卵石最大粒徑沿線路分布規律

表1 探井內漂石粒徑及體積比

表2 鉆孔漂石沿平面分布 %

由表1可知，該段漂石粒徑多集中在20～40 cm區間，大于40 cm的漂石較少。從整體上來說，成都軌道交通17號線一期工程溫江區域小里程端國色天香站向大里程端鳳溪大道南站漂石含量呈由高至低的趨勢。

4.2.3 卵石縱向分布規律

探井內漂石數量統計結果及卵漂石體積比縱向分布結果見表3、表4。

由表3可知，4號線鳳溪站附近1-5#探井漂石含量最高，漂石在3～25 m富集，隧道洞身范圍內漂石含量較高，對盾構影響較大；來鳳路站2#與鳳溪大道南站2#探井漂石含量較低，漂石也都在3～25 m富集。由表4可知，從整體上來說，溫江區向大里程端鳳溪大道南站漂石含量有逐漸減小的特征，尤其國色天香站-來鳳路站鳳溪站區間較其他區間漂石含量高。

表3 探井內漂石數量統計

表4 卵漂石體積比縱向分布

5 結論

(1)盾構區間穿越的卵石層為透鏡體砂層及漂石，卵石含量較高；砂層呈透鏡體發育，規律性差。

(2)依托工程國色天香站—鳳南大道南站區間漂石含量有逐漸減小的特征，尤其國色天香站—鳳溪站區間較其他區間漂石含量高。

(3)漂石最大粒徑沿線路分布不均勻，由國色天香站向鳳翔站呈波浪曲線特征，來鳳路站至鳳溪站沿線漂石粒徑最大，施工中應采取開倉取石等技術措施。

(4)漂石粒徑多集中在20～40 cm區間，且在3～25 m富集，對盾構施工極為不利。