穿越地鐵線路的城市隧道勘察方案及場地工程地質條件研究

查恒光 王 燕

1.南京市測繪勘察研究院股份有限公司；2.南京市建筑設計研究院有限責任公司

1 引言

南京城西干道始建于20世紀90年代，是南京市首條準快速道路。采取高架上跨形式建設了四座高架。近年來，城西干道的車流量快速增加，已遠超其建設時的設計車流量，城西干道通行能力明顯不足，加之緯三路快速化改造工程和過江通道的實施，城市外圍交通需求不斷上升。城西干道綜合改造選擇了國內城市主要流行的快速路建設形式，即將原“高架+地面道路”形式改造為“隧道+地面道路”形式。選擇合適的城市隧道的勘察方案成為勘察人員研究的重點問題。

2 工程概況及特點

2.1 工程概況

工程南北向沿南京市虎踞北路至鳳臺路沿線，將原高架改造為隧道。改建部分路線全長6.13km，投資估算23.5億元。

全線設草場門、清涼門，水西門和集慶門四座隧道。清涼門隧道全長1660m，暗埋段全長1253m。出入口分別采用3.75%、4.5%的下行坡度，隧道凈高5.2m。預計最大挖方高度為-10.794m，路面高程為4.060m～22.167m（吳淞高程系）。

2.2 工程特點

清涼門隧道下穿廣州路、清涼山路、龍蟠里和漢中路。并穿越規劃的南京地鐵七號線過街通道（清涼門大街路口）和正在建設的南京地鐵二號線漢中路區間段。為典型的穿越多條城市道路及地鐵線路的城市隧道建設工程，建設場地改造方案示意圖見圖1。

圖1

3 勘察方案技術難題和技術創新關鍵詞

3.1 勘探工作量布置

本次為詳細勘察階段的巖土工程勘察，根據勘察目的與內容，結合工程勘察執行的規范、規程及標準，按設計要求并結合場地施工條件綜合確定勘探工作量布置。

勘探點主要布置在沿隧道兩側基坑圍護墻附近及隧道中間抗拔樁位置，勘探點深度滿足基坑支護設計要求。隧道中間抗拔樁位置的勘探點深度滿足抗拔樁設計要求。

3.2 隧道穿越地鐵段勘察施工組織

由于建設隧道穿越在建的南京地鐵二號線漢中路區間段，隧道從地鐵上方經過，最小凈距約4.62m。勘探點的布設需考慮滿足設計、施工及相關勘察規范要求的同時保護好地鐵運營及地下管線安全，專項研究確定各勘探點施工位置。

經與地鐵公司充分溝通，并向相關單位收集資料，制定安全、嚴密的勘察與施工方案，確保勘探施工避開地下建筑物（構筑物）、地下管線范圍，同時要采取對地鐵隧道的保護措施，以確保地鐵的安全使用。

3.3 勘察方案技術難題和技術創新

場地地層條件、水文地質條件復雜，周邊環境熱鬧繁雜，施工條件差。工程除考慮安全可靠的地基基礎設計，還需考慮安全可靠的支護結構體系。為此，勘察工作不僅包含外野勘探、常規的室內試驗及現場原位測試。根據工程特點考慮在技術上進行創新。主要增加部分特殊室內試驗：室內基床系數、三軸剪切、靜止側壓力試驗等；增加了部分原位測試：抽水試驗及全孔剪切波速和壓縮波速測試。

綜合分析，挖掘巖土層參數潛力，為設計提供可靠的巖土工程參數，經工程檢驗，工程參數安全合理。

4 場地工程地質條件分析

4.1 地形地貌

南京市地貌形態類型主要為低山丘陵、崗地與河谷漫灘平原（長江漫灘、古秦淮河漫灘）。長江橫穿市區西北部，秦淮河縈繞古城內外，紫金山、九華山、清涼山等低丘大致呈東西向蜿蜒。

場地原始地貌變化強烈，沿線為交通繁忙的城市道路，沿線地下管線密集，場地西側為外秦淮河。沿線地形起伏變化較大，地面高程約在10m～24m之間。

清涼門隧道沿線地貌類型可劃分為：構造剝蝕殘丘、階地（有坳溝發育）和秦淮河漫灘。

4.2 工程平面位置示意圖、地質剖面圖示意圖

清涼門隧道穿廣州路、清涼山路，并穿越規劃的南京地鐵七號線過街通道（清涼門大街路口）位置平面位置示意圖及地質剖面圖。

圖2 工程平面位置示意圖

圖3 地質剖面圖示意圖

4.3 場地巖土層特征

各巖土層分布情況和工程性質具體特征見表1。

5 地基基礎設計方案的研究

5.1 地基基礎設計方案

由于隧道沿線工程地質條件變化大，北段基巖埋藏較淺，地基土工程性質良好，而南段基巖埋藏較深，地基土工程性質較差。現根據隧道埋深，結構特點，結合場地巖土層分布及工程性質，經研究最終分別提供地基基礎方案的建議如下。

（1）天然地基部分。地基土工程性質良好，隧道底板埋置于隔水底層中，可采用天然地基。

（2）樁基礎方案部分。隧道底板主要位于強度低、高壓縮性的飽和軟弱土層，而且為含水層，地下水浮力影響隧道穩定，可以采用樁基礎。建議選鉆孔嵌巖灌注樁，并根據地層分布情況，分別采用⑤～2a、⑤～2、⑤～3中風化巖為持力層。

5.2 基坑支護結構選型的建議

清涼門隧道基坑開挖深度主要在2.0m～11.0m之間。

場地周邊建筑物和地下管網密布，場地地下水埋藏淺，且水量豐富，圍巖穩定性差，透水性良好。基坑開挖應設置支擋圍護結構、截水帷幕并采取坑內降水的措施保障基坑開挖施工的順利進行和周邊建筑物、地下管線的安全。

基坑支護結構選型的建議分別如下。

（1）基巖隆起帶，基巖埋藏較淺，部分隧道底板位于中風化基巖之上。敞開段和淺埋段，開挖深度小于4m，該段除填土層外即為基巖，建議采用放坡開挖，填土層厚時采用鋼板樁支擋處理。開挖深度大于4m，最大深度達10m。考慮到基坑開挖對清涼山附近的邊坡穩定性可能產生的不利影響，該段隧道的基坑開挖和支護工作尤為重要。建議采用鉆孔咬合樁+內支撐的支護結構，同時對清涼山段坡體設置抗滑樁等措施以確保隧道施工中及運營后清涼山坡體的穩定。

表1

（2）階地范圍，地形波狀起伏，坡度一般小于15°，該區段覆蓋層主要為可～硬塑粉質黏土，土質較好。基巖埋深一般小于10m，建議采用鉆孔咬合樁+內支撐的支護結構體系。

（3）坳溝范圍。分布有②～2層軟～流塑粉質黏土分布，厚度較大，工程性質較差。呈透鏡體分布于②～1層中的②～1a粉土、粉砂，含水量高、透水性較強，開挖時易擾動，并在水頭差作用下產生涌砂現象。

該段建議采用SMW 工法樁+支撐的支護結構或采用排樁+水平支撐+止水帷幕的支護結構體系。排樁可采用鉆孔灌注樁，止水帷幕可采用水泥土防滲墻，深度滿足抗滲驗算。

6 結束語

南京市城西干道綜合改造工程清涼門隧道勘察項目為典型的穿越多條城市道路及地鐵線路的城市隧道建設工程。場地位于南京市鬧市區，針對性根據工程特點，制定了相應的勘察方案。對本工程復雜的場地環境條件和復雜的地質條件，提出了適合本工程的基礎形式、支護結構及降排水方案。確保了施工的質量、安全，取得了明顯地經濟、環境、社會效益。

通過現場勘探、現場原位測試和室內試驗綜合分析，充分挖掘潛力，提供了準確、可靠的巖土工程設計參數，工程施工中項目技術人員現場參與后期服務工作，協助解決施工中遇到的各類工程地質問題。確保了工程安全，降低了工程投資，又保證了工期。項目的成功實施，受到了業主、設計、監理、施工單位的好評。并最終在2017年度全國優秀工程勘察設計行業獎評選中獲優秀工程勘察三等獎。