郑州地铁工程勘察的重要方法与重难点分析

2013-04-16

铁道勘察 2013年2期

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南郑州　450001)

郑州的交通拥挤状况日趋严重，地面交通已无法适应现有经济活动和人民生活产生的日益增长的运量需求，交通问题日趋严重，因此投资建设地铁，发展以轨道交通为骨干，以常规公交为主体的公共交通体系，将成为解决交通紧张状况最理想的交通方式。按照规划，郑州市轨道交通规划线网由6条线路组成，呈“三横两纵一环”的棋盘放射状结构，总长202.53 km。计划2013年建成1号线，2015年建成2号线一期工程，初步形成“十”字形骨架。大规模的地铁建设过程中存在大量的地质风险因素，从郑州工程地质条件出发，对勘察中的重难点进行分析评价，提出相应的勘察方法和措施。

1　郑州市区的工程地质条件

郑州市区位于河南省西部黄土丘陵与东部黄河冲积平原的交接地带，为华北平原的一部分，地势由西南向东北倾斜，地貌单元自西向东依次如下。

(1)黄河冲积二级阶地：地面高程110～145 m，向东北倾斜，坡度0.13左右，阶地面波状起伏，冲沟发育，主要呈东南向展布，切割深度1.5～20.0 m，阶地前缘在乳牛厂、六厂、电厂一线。

(2)黄河冲积一级阶地：地面高程96～120 m，阶地面较平坦，地势向东北倾，坡度0.09～0.18。发育冲沟，北东向展布，切割深度1.5～6.0 m，多被人工改造、填平，阶地前缘位于火力发电厂、肉联厂、大石桥、老赵寨、凤凰台一线。

(3)黄河冲积平原：地面高程89～100 m，倾向北东，坡度为0.017左右。地表大部分被黄河新近沉积粉土覆盖，东风渠以北、二里岗一带分布有风成沙丘，在老城区分布有厚度不等的人工填土。

郑州市区的地基土层：第四系松散堆积物总厚度280～300 m，从西向东变厚，从整体上看地层层序比较清楚。依据郑州地铁1号线、2号线资料及以往的资料总结，市区内地基土层埋深、厚度、分布特征和一般工程特性见表1。

郑州市区内的浅层地下水以潜水类型为主，局部地段赋存不连续分布的上层滞水。潜水位：东北部1～10 m，西南部10～40 m。东部水位变化主要受季节性降水和灌溉的影响，水位变化幅度为1.0～1.5 m；西部水位变化主要受地下水的开采影响，郑州东部20 m以下的地下水为承压水，初见水位20 m左右，稳定水位3.0 m左右。根据钻孔抽水试验测定，粉土层的渗透系数K=0.54 m/d；粉细砂层的渗透系数K=6.6 m/d。在降水工程中，由于上层粉土中夹有数层薄粉质黏土，因此常用综合渗透系数K=0.5 m/d。

表1　郑州市区地基土层

2　地铁工程勘察特点

地铁工程为复杂的系统工程，同时具有线路工程、建筑工程、地下工程、环境工程的特点，结构类型多，按照线路敷设形式可分为地下线路、地面线路和高架线路，按照结构类型可分为车站主体、出入口通道、风道、风井、人防工程、区间隧道、联络通道、渡线、出入线、泵房、高架线路、桥梁、涵洞等，地下施工方法有明挖、盖挖及盾构法等不同的施工方法。勘察的目的是查明地铁包含全部内容的工程地质及水文地质条件，查明岩土工程设计施工所需的参数，对场地作出岩土工程评价，对地基基础形式、基坑开挖边坡稳定性、工程降水和不良地质现象的防治作出分析论证，并提出建议。地铁勘察既包含铁路隧道的某些特点，又包含城市建筑地基及深基坑地质勘察的特点，强调水文地质勘察的内容，又涉及管线探测的相关内容。总之，涉及内容广泛，其结构类型多，施工方法复杂，对岩土工程勘察要求极高，应引起勘察工作者的高度重视。

3　郑州地铁工程勘察方法

在地质调绘的基础上，因地制宜，根据工程项目特点、设计计算参数要求、工程施工方法，结合不同段落的地层和工程特点，确定勘察重点，编写勘察大纲，采用钻探取样、物探、原位测试、室内试验及水文地质实验相结合的综合勘察手段，并对所取得的成果进行综合分析，为设计及施工提供翔实的岩土参数。郑州地铁工程勘察采取的主要方法如下所述。

(1)工程地质调绘

从线路中心向两侧扩展宽度100 m，不良地质和特殊岩土发育地段，对线路稳定性产生影响的地段应扩展调查范围，目的是为了查明线路区域地质条件，了解地下管线、建筑物分布，尤其是建(构)筑物基础形式等，调查收集附近深基坑支护方式与降水处理措施等。

(2)钻探取样及物探

钻探取样是工程勘察的重要组成部分，涉及地铁工程勘察的各个项目环节，物探方法是地铁不可缺少的勘察内容，作用意义重大，钻探及物探方法见表2。

(3)原位测试

原位测试是在保持岩土体天然结构、天然含水率以及天然应力状态的条件下，测试岩土体在原有位置上工程性质的测试手段，从而可避免取土扰动和取土卸荷回弹等对试验结果的影响，其测试结果更具有代表性。地铁工程对岩土参数的真实性要求较高，原位测试对地铁工程获取参数的手段尤为重要。各种原位测试方法已在地铁工程勘察中受到越来越广泛的重视和应用，并向多功能和综合测试方面发展。郑州地铁采用的原位测试方法见表3。

(4)土工试验及水文地质试验

土工试验及水文地质试验是对岩土或水文进行测试，并获得岩土的物理性指标、力学性指标、渗透性指标以及动力性指标等的实验工作，是正确评价工程地质条件不可缺少的依据。

郑州地铁工程勘察的重难点分析及勘察处理措施意见见表4。