宁波至奉化城际铁路工程勘察分析与建议

2016-04-13叶荣华张春进林乃山

铁道勘察 2016年1期

关键词：玄武基岩城际

叶荣华　张春进　林乃山

(宁波市轨道交通集团有限公司，浙江宁波　315101)

宁波至奉化城际铁路工程勘察分析与建议

叶荣华张春进林乃山

(宁波市轨道交通集团有限公司，浙江宁波315101)

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

YE RonghuaZHANG ChunjinLIN Naishan

摘要宁波至奉化城际铁路工程是宁波市第一条区域性城际铁路，根据初步勘察成果，重点介绍沿线工程地质条件，深入分析详细勘察工作中的重难点，包括中等风化基岩面的判定、里程CK10+200～CK11+200段玄武玢岩的分布和县江与葭浦江之间推测粉砂层的探查，并对后续勘察、设计工作提出针对性的建议。

关键词城际铁路工程地质勘察重难点建议

1概述

城际轨道交通是城市化水平达到一定阶段，为解决区域内城际间交通问题而建设的快速便捷的客运轨道交通[1]。宁波至奉化城际铁路工程是宁波市第一条区域性城际铁路，将承担主城区与奉化市区及沿线地区间居民出行的交通骨干功能。线路起自宁波轨道交通3号线高塘桥站，穿姜山镇后转入雁湖路，向西至东环路后折转向南，跨鄞奉江、县江、葭浦江后继续沿东环路向南直达奉化，于金海路口南侧设近期工程终点金海路站。金海路站预留延伸条件，并于站后东南侧新建奉化停车场，线路走向如图1所示。

图1　宁波至奉化城际铁路工程走向

线路全长21.64 km，其中地下段0.74 km，过渡段0.44 km，高架段20.45 km。全线共设车站9座(姜山站、鄞州工业园东站、甬江村站、鄞州工业园西站、方桥站、竹产业园站、蒋家站、大成站、金海路站)，均为高架车站，最大站间距4 696 m，最小站间距1 324 m，平均站间距2 410 m。除高塘桥站—姜山站区间外，其余区间均为高架区间，采用高架铁路形式敷设。高塘桥站—姜山站区间包括地下段、暗埋段和高架区间，地下段采用盾构法施工，结构底板埋深为10～20 m，暗埋段采用明挖法施工，结构底板埋深为0～10 m。

2沿线工程地质特点

宁波至奉化城际铁路工程地处宁波盆地，地貌形态总趋势为西南高、东北低，主要表现为丘陵缓坡和冲湖积平原地貌。平原区自然地面高程一般为1.9～2.5 m，线路经过的丘陵山地起伏变化较大，路堑处地面高程一般为3.5～6.0 m。

根据初勘报告[2-4]揭示，沿线浅部广泛分布厚层软土及软弱黏性土，鄞州段累积厚度可达35 m左右。中部⑤1a、⑤1b层灰黄色可塑状黏土、粉质黏土分布较广，但顶板埋深及厚度变化较大，鄞州段最大厚度达20 m，而大成站后基本缺失。⑦1层可塑状粉质黏土及以下土层性质均较好，但其性质、埋深差异较大。沿线分布有较厚的圆砾层，主要有⑥4b、⑧3b、⑨2b和⑩2a层，随着线路走向，圆砾层中粒径大于20 mm的颗粒质量逐步增加，自蒋家站后，⑧3b、⑩2a层基本相变为卵石。勘探深度范围内，前第四纪地层主要为紫红色砂砾岩、粉砂岩(白垩系下统方岩组)，局部分布有玄武玢岩(燕山晚期喷出岩)及凝灰岩、沉凝灰岩(侏罗系上统)，沿线基岩埋藏深度不一，奉化段埋深普遍较浅。

沿线各工点的主要工程地质特征如表1所示。

表1　沿线各工点工程地质特征

注：表中各工点第四系覆盖层厚度、下伏岩层等工程地质特征仅根据初步勘察成果得到。

3高架段桩基方案的选择

根据沿线工程地质条件，高架段大多数地段基岩埋深适中，车站主体结构及区间桥梁可优先考虑采用中等风化基岩作为桩基持力层，局部基岩埋深较大地段(一般基岩埋深大于60 m)，在承载力和变形满足设计要求的前提下，建议优先考虑采用基岩以上性质较好的⑧3b层圆砾或⑨层、⑩层硬土层作为桩基持力层。

蒋家村站—大成路站区间过茗山路堑段，基岩埋藏浅甚至出露，在中等风化基岩埋深小于5 m的地段，可采用天然地基浅基础，为了提高浅基础的抗倾覆能力，必要时可扩大基础面积或采用锚杆增加基础的稳定性。

4勘察重难点分析

城际铁路工程对地质勘察的要求很高，勘察手段全面，涉及的勘察工作量大[5]。对初步勘察成果进行深入分析，有助于提高详细勘察工作的效率与质量。

4.1中等风化基岩面的判定

对于嵌岩桩基工程而言，合理划分对工程影响较大的强风化和中等风化界线非常重要。不同规范对岩石分化程度分类均有规定，表2列出了《岩土工程勘察规范》[6]、《城市轨道交通岩土工程勘察规范》[7]和《铁路桥涵地基和基础设计规范》[8]对岩石中等风化程度的划分依据。

通过分析表2可知：在中等风化程度野外特征上，三本规范基本一致，均从次生矿物的发生、节理裂隙发育情况、破碎程度、坚硬程度等方面对岩石中等风化程度进行定性描述，唯一的区别在于《岩土工程勘察规范》对中等风化岩体裂隙间距(即切割大小)未予量化，而其他两本规范均进行了相应量化。在中等风化程度参数指标上，《岩土工程勘察规范》和《城市轨道交通岩土工程勘察规范》完全一致，均以波速比和风化系数作为定量划分指标，而《铁路桥涵地基和基础设计规范》除波速比和风化系数外，还采用纵波波速作为定量划分指标。

表2　不同规范岩石中等风化程度划分依据

注：岩石风化程度表述上，《铁路桥涵地基和基础设计规范》的弱分化与《岩土工程勘察规范》的中等风化定义一致。

然而，定量参数指标往往较难确定，波速比为风化岩石与新鲜岩石纵波波速的比值，风化系数为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度的比值，而在实际工程勘察中，往往较难取得新鲜岩石，因而以波速比、风化系数来判别岩石中等风化程度可操作性不强。同时，由于场地上部软土层厚度较大，缩孔现象较严重，为避免砂砾石层塌孔，孔内泥浆需保持一定的比重，对深孔孔内波速测试存在探头被埋的风险，加之沿线勘探孔多数位于现状道路边，纵波波速受周边振动影响大，测试效果较差。

4.2里程CK10+200～CK11+200段玄武玢岩的分布

初勘过程中，鄞州工业园西站—方桥站区间Q5CZ28～Q5CZ30号钻孔和方桥站S5CZ1～S5CZ4号钻孔都在地面埋深25～35 m处揭露有玄武玢岩，其中Q5CZ30号钻孔揭露有两层玄武玢岩，而两侧未揭露玄武玢岩的钻孔，基岩埋深多在40 m以下。两层玄武玢岩间及玄武玢岩与下覆粉砂岩、砂砾岩之间存在坡洪积夹层，夹层岩性为含黏性土碎石，所含粗颗粒粒径以2～3 cm为主，部分大于10 cm，含量约为40%～60%，其余为细砂和黏性土，黏性土含量约为20%～30%。图2、图3为Q5CZ30号钻孔深度30～40 m的岩芯照片，其中深度34.3～35.8 m为揭露的两层玄武玢岩间的沉积夹层，夹层厚度1.5 m。图4、图5为S5CZ1号钻孔深度35～45 m的岩芯照片，其中深度37.6～39.8 m为揭露的玄武玢岩与下覆粉砂岩间的沉积夹层，夹层厚度2.2 m。

图2　Q5CZ30号钻孔岩芯(深度30～35 m)

图3　Q5CZ30号钻孔岩芯(深度35～40 m)

图4　S5CZ1号钻孔岩芯(深度35～40 m)

图5　S5CZ1号钻孔岩芯(深度40～45 m)

里程CK10+200～CK11+200段玄武玢岩厚度变化较大，且玄武玢岩间及玄武玢岩与下伏粉砂岩、砂砾岩间分布有坡洪积夹层，这类地质条件对桩基设计、施工影响较大，详细查明该里程段玄武玢岩的分布范围和厚度是下阶段勘察工作中的重点。

4.3县江与葭浦江之间推测粉砂层的探查

县江与葭浦江之间(里程CK13+297～CK13+682段)初勘过程中，仅Q6CZ18号勘探孔在深度11.7～12.5 m处揭露有③1b层粉砂，因厚度较薄未进行标准贯入试验，而Q6CZ18、S6CJ1、Q7CZ1号勘探孔均揭露有②2T层黏质粉土，揭露厚度为1.4～4.9 m。该黏质粉土层具层理，呈粉土与黏性土互层状，黏性土单层厚度约为0.7～2.0 cm，粉土层单层厚度约为0.2 cm，室内试验黏粒含量平均值为12.7。根据抗震设计规范规定，在抗震设防烈度为7度的场地，粉土的黏粒含量百分率大于等于10时，可直接判定为不液化土层。然而，结合周边地质条件分析，③1b层粉砂和②2T层黏质粉土的分布可能与县江、葭浦江的河道变迁有关，推测县江与葭浦江之间可能存在③1b层粉砂的连续分布带。

5后续工作建议

根据初步勘察成果分析，对后续勘察、设计工作提出如下建议：

(1)岩石风化程度是一个渐变过程，并不存在绝对的界线[9]。根据野外岩芯进行风化程度判别时，不应将岩体完整程度与风化程度混淆，应注意岩石的裂隙类型，区分风化裂隙与构造裂隙，防止因构造裂隙导致的岩体破碎，引起风化类别的误判。同时，应考虑岩性特征、构造特点、钻探工艺等因素。由于岩性或构造影响，往往存在岩芯机械破碎较严重及取芯率偏低的现象，进而引起风化类别的误判。钻探施工现场中等风化基岩面的判定宜充分考虑岩性特点、风化深度等因素，并综合地区实践经验进行合理划分。

(2)由于初步勘察阶段勘探孔间距相对较大，沿线岩土分层尚不完善，详细勘察阶段需按工点详细查明地基土的分布规律及其工程特征，重点对圆砾层和下伏基岩进行合理细分，并加强对勘探深度范围内薄弱夹层的辨识。地层变化较大处，应加密勘探孔，以查明其分布规律。

(3)县江与葭浦江之间区段，详细勘察阶段需进一步查明③1b层粉砂和②2T层黏质粉土的具体分布及粒组成分，并布置一定的标准贯入试验或静力触探，为地基土液化判别提供依据。

(4)根据新老地形图的比对及现场调查走访，鄞州工业园站_方桥站区间(里程CK9+446～CK9+456、CK10+294～CK10+307段)、蒋家站_大成站区间(里程CK15+447～CK15+466、CK17+022～CK17+177段)、大成站_金海路站区间(里程CK19+309～CK19+340、CK20+921～CK21+062段)等处可能存在暗浜，为修建东环路时填埋形成，主要由碎块石、黏性土等组成。当推测暗浜分布区域布置有墩位时，应进一步查明其填土成分及厚度，并详细评价其对桩基施工的影响。

(5)盾构在右线里程CK0+600～CK0+660、左线里程CK0+570～CK0+620之间下穿外塘河，隧道埋深较浅(盾构顶板与河底距离约2 m)。水域下浅覆土中推进的盾构易发生冒顶透水事故[10-11]，盾构上下受力不平衡，容易使隧道上浮，轴线难以控制；由于覆土较浅、水位较高，隧道运营期间易上浮。建议采用抗浮板，板下设置抗拔桩，或调整设计纵坡，增大过河段覆土厚度，以降低施工难度，确保施工期及运营阶段隧道的安全。

(6)右线里程CK1+155～CK1+292之间有一新近堆填的土堆，最大填土厚度约3.5～5.8 m，填土成分以黏性土为主，该里程段高架区间桩基设计需考虑因填土固结引起的桩侧负摩阻力影响。

(7)钻孔灌注桩施工时，浅部饱和软弱土层和圆砾层易使桩身产生缩径或塌孔现象，深部圆砾层易造成桩底沉渣过厚，设计时应引起注意。

6结论

宁波至奉化城际铁路工程勘察内容多，勘探工作量大，沿线地质条件复杂。在充分研究初步勘察成果的基础上，对下阶段勘察工作的重难点问题进行深入分析，有助于更加高效地开展全线详细勘察工作，更好地为后续设计、施工提供满足要求的地质资料。

参考文献

[1]李应红.城际轨道交通的功能定位[J].铁道勘察，2007(5):10-12

[2]浙江省工程物探勘察院.宁波至奉化城际铁路工程勘察KCFH01标段岩土工程勘察报告(初步勘察)[R].宁波：浙江省工程物探勘察院，2015

[3]宁波冶金勘察设计研究股份有限公司.宁波至奉化城际铁路工程勘察KCFH02标段岩土工程勘察报告(初步勘察)[R].宁波：浙江省工程物探勘察院，2015

[4]浙江华东建设工程有限公司.宁波至奉化城际铁路工程勘察KCFH03标段岩土工程勘察报告(初步勘察)[R].宁波：浙江省工程物探勘察院，2015

[5]田光盛.综合勘察结合专题研究在沪宁城际铁路工程地质勘察中的应用[J].铁道勘察，2013(4):33-35

[6]GB 50021—2001岩土工程勘察规范[S]

[7]GB 50307—2012城市轨道交通岩土工程勘察规范[S]