郑州市龙湖地区下穿隧道岩土问题分析与思考

2017-03-28贾黎君

城市道桥与防洪 2017年2期

关键词：龙湖粉质岩土

贾黎君

（郑州市市政工程勘测设计研究院，河南郑州 450046）

郑州市龙湖地区下穿隧道岩土问题分析与思考

贾黎君

（郑州市市政工程勘测设计研究院，河南郑州 450046）

以郑州市郑东新区龙湖地区建成后在水下通车运行的三条下穿隧道勘察为工程实例，探讨在无明确勘察规范的情况下，如何确定勘察工作依据。分析勘察工作的重点、难点，提出设计及施工中应特别注意的问题。通过剖析问题，总结经验，为今后类似工程勘察项目提供参考。

下穿隧道；岩土问题；分析

0 引言

龙湖地区位于郑州市区东北部，是郑东新区的重要组成部分。规划范围西起中州大道，东至东四环快速路（107辅道），北临连霍高速公路，南依东风渠，总规划用地面积约39.3km2。龙源十三街—如意东路隧道，自南向北从龙湖湖底贯通，隧道路面在湖底以下约13m，在规划龙湖水面下约20m，是河南省第一条建成后在水下通车运行的隧道，无类似工程借鉴。作者有幸负责组织了龙湖地区多条市政道路及下穿隧道的岩土工程勘察工作，本文以此工程为实例，剖析问题，总结经验，为今后类似工程勘察项目提供参考。

1 龙湖地区三条下穿隧道工程概况

龙湖区拟规划建设的下穿隧道有北三环下穿隧道：西起如意西路西侧，东至龙湖内环路东侧，全长约4500m。其中隧道暗埋段约4080m，隧道引坡段约420m。

龙翼四街隧道工程南起北三环，北至龙湖内环路，全长1160m。其中隧道暗埋段长741m，隧道引坡段长419m。

龙源十三街—如意东路隧道工程，南起鑫惠路北侧，北至龙北一路南侧，沿线分别与鑫融路、北三环、龙湖、副CBD环路、龙行街、龙湖内环路交叉，全长约3150m。其中隧道暗埋段约2630m，隧道引坡段约520m。规划为双向6车道。主隧道采用双孔拱形现浇混凝土箱涵结构，单涵净宽12.90m。挡墙为重力式挡墙或U型槽结构，明挖法施工。工程位置如图1所示。

图1 郑州龙湖区三条下穿隧道工程位置示意图

2 地貌及地层概况

该区域地貌单元为黄河泛滥冲积平原。地势平坦，总体趋势呈西高东低、南高北低，现地面标高约81.0～86.0m。地下水位较高，鱼塘遍布。现分布有抽沙坑和垃圾堆。地面下80m深度范围内：除表层分布有厚度不均的素填土、杂填土外，约30m以浅为第四纪全新世冲积形成的地层，主要为粉质黏土、粉土、粉砂、细砂和中砂层，约30m以深为第四纪晚更新世冲积形成的地层，主要为粉质黏土及粉土层。

地下水情况：该场地在60m范围内地下水主要为潜水。2011年6月勘察实测水位标高约78.5～81.8m，以大气降水补给为主，蒸发排泄和开采排泄。该工程影响深度范围内，上部为粉质黏土和粉土弱透水层夹粉砂和细砂强透水层组成，且粉土与粉质黏土呈互层结构，下部为细砂、中砂层为强透水层，夹粉土及粉质黏土层为弱透水层，土的综合渗透系数0.6m/d，砂土层综合渗透系数为8.0m/d。

3 勘察工作重难点分析

设计拟按隧道引坡段、主体段由浅到深分段采用混凝土挡墙、“U”型槽，双孔矩形混凝土箱涵结构形式；地下水位埋藏浅、降水量大；大开挖施工，开挖深度约20m，开挖深度范围内主要为砂层夹粉质黏土和粉土层；砂层为强透水层，粉土及粉质黏土层为弱透水层。

以工程的性质、功能（一类、二类城市交通隧道）、拟定的施工方案（放坡明挖施工）等确定勘察所依据的规范，并进一步明确了工作量的布置。以《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）、《市政工程勘察规范》（CJJ56—94）为主，同时参考《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63—2007)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)。结合场地条件和地区勘察经验，确定分别沿隧道两侧对称布置，挡墙或U型槽段按不大于50m间距，暗埋段按40m间距布孔，地层变化较大时，增加勘探点，一般孔孔深按不小于2倍预计基坑开挖深度，控制孔深50m，波速测试孔深80m钻探。保证外业钻探工作量，严格“监控”地层变化。要求勘察不但要满足隧道主体工程详细勘察要求，还要满足施工中形成的边坡和基坑工程设计、施工的勘察要求。

除常规勘察技术要求外，还提出勘察工作和分析评价重点：

（1）要求提供各土层的渗透系数（水平、垂直）、土的剪切指标（直剪、三轴CU、三轴UU）、基床系数（水平、竖向）、土压力系数、土基的回弹指标等地下工程可能涉及到的技术参数。

（2）提供抗浮设计水位建议值，提供施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议；评价地下水对工程的影响。

（3）提供基坑开挖边坡稳定性计算、支护设计所需参数；提供在基坑施工中可能采取的支护方式的建议。

（4）对边坡和基坑工程可能的影响范围、破坏模式、稳定性和危害性进行评价；对基坑及边坡工程设计、施工、监测提出合理的建议。

（5）提供基坑开挖过程中应注意的问题及其防治措施的建议。

（6）分析评价龙湖蓄水后对工程运行的影响。

以上几点对地下结构设计需要，专项的降水设计和支护设计，施工过程需注意的问题及其防治措施都已包括，可以说要求高且全面。

4 经验总结

（1）工作依据的确定

三条隧道在2011年5月至8月同时开展，当时1994版《市政工程勘察规范》（CJJ56—94）中对城市隧道工程勘察还没有专门的明确要求，几经讨论，确定了以《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）、《市政工程勘察规范》（CJJ56—2002）为主，同时参考现行《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63—2007)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)作为勘察依据的思路。通过以上几本相关规范的参照运用，现在对照起来，工作思路及工作量的布设和2012新版《市政工程勘察规范》（CJJ56—2002）中对城市隧道工程勘察的要求也是完全一致的。

（2）该区域抗浮设防水位的确定

郑东龙湖区，过去为稻田、鱼塘和采沙坑，低洼易涝，地下水位高。2011年6至8月勘察时，实测水位在现地面以下3.2～8.0m，标高78.5～81.8m。以往资料表明，该区域场地内近3～5a的地下水最高水位在现自然地表下约2.0m,抗浮设防水位应按设计基准期最高平均水位或历史最高水位。经反复讨论，考虑龙湖蓄水后的不利影响，建议按地表计抗浮设防水位（埋深0.0m）。

（3）龙湖正常蓄水水位标高85.5m，龙湖深水区湖底高程78.5m，现水位标高约78.5～81.8m，隧道顶面在湖水以下约12m，因此，应特别注意龙湖湖水的防渗漏问题，以及由此引起的周围地下水位的上升、砂土液化加重、土体强度降低、地下水浮力增大及龙湖水位骤然升降对隧道产生的附加应力等工程地质问题。

（4）建议采用管井加轻型井点降水，局部设止水帷幕，合理确定降水井点深度，合理控制降水速度，保证效果，避免因降水过快，出现地面沉陷、开裂、支护桩位移等事故发生。

（5）现龙湖区域的西南部地面垃圾堆填杂乱，鱼塘、采沙坑分布广；龙湖区域的东北部为拆迁区，地面堆积及房屋基础等情况复杂。勘察工作不能仅局限于探孔钻探、编录，还应深入、耐心、细致地调查和走访；勘察工作也不能仅局限于规范要求的工作，还应认真负责地为设计收集所在场地的工程经验，提供第一手准确可靠的资料。

5 工程施工过程中的思考

（1）关于工程经验

由于地层的独特性和不确定性，有了理论及经验的积累，才会有区域性和规律性可循，才会有对工程的预见性。现行规范只是对强制条文的严格控制，对承载力等岩土工程参数的选取不再做出硬性的规定。因此，在很多情况下，在很大程度上需要由经验得到的工程判断来解释现场勘察的结果，并获得用于设计的代表性数据[2]。这是工程经验，也就是对工程特点和要求的理解，对工程设计、施工要害的把握。现场的钻探及取样是确定了的土样状态，如土的含水量、密度、应力等，但施工过程中土的物性指标是在变化的，工作中需要准确地把握和判断[3]。如该工程中各土层的渗透系数、静止土压力系数、基床系数、土层基底摩擦系数等的确定，有试验，也有区域性的设计施工经验在里面。

（2）勘察与设计技术上要进一步沟通融合

勘察不仅仅要达到满足规范要求，更重要的是为设计的实际要求而做，设计也应该把勘察的结论自然融入到设计中去。这样的勘测设计产品才是安全的、经济的。但由于地下情况的不确定性，勘察的评价及结论需要在设计过程中不断完善、补充。怎样从设计的角度考虑岩土参数的提取，怎样从地质的观点考虑设计参数的运用，比如勘察报告中对施工降水设计、基坑支护参数的确定等。这是岩土勘察人员应该具备的技术工作思路[3]。