呼和浩特某明挖地铁车站勘察要点分析

谢 霖

(北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101)

0 引言

城市轨道交通工程是城市发展水平的象征，地铁工程建设环境复杂，场地工程地质和水文地质条件复杂，为确保地铁工程建设的施工质量，地铁岩土工程勘察作为地铁建设的排头兵，其重要性不言而喻。

1 工程概况

呼和浩特市地铁1号线将军衙署站为地下2层岛式站台车站，车站总长199.75 m，标准段宽21.2 m，车站主体结构底板埋深为19.3 m，为单柱双跨箱型框架结构，拟采用明挖法施工。本车站附属结构共设有4个出入口，2个风亭组，均为地下1层结构，埋深为0 m～11.3 m，拟采用明挖法施工。

2 勘察方案

城市轨道交通工程明挖车站为基坑工程，依据的规范主要有《城市轨道交通岩土工程勘察规范》《岩土工程勘察规范》《建筑地基基础设计规范》和《建筑基坑支护技术规范》等。

2.1 钻孔布置情况

综合分析，场地按中等复杂场地考虑，钻孔间距按20 m～40 m布置在围护结构附近，优先控制基坑的阳角等角点部位和结构主体与通道、风道相接的位置，附属结构都布有钻孔控制。

钻孔分为控制性钻孔和一般性勘探孔，控制性钻孔数量不少于勘探孔总数的1/3，并且取样、原位测试孔不少于总孔数的1/2。

控制性勘探孔进入底板以下25 m，一般性勘探孔进入底板以下15 m。

2.2 原位测试

本次勘察期间主要的原位测试试验有：

标准贯入试验：对砂土、粉土进行标准贯入试验，测试间距2.0 m。

动力触探试验：重型动力触探试验在碎石类土层中进行，测试间距2.0 m。

波速测试：波速测试采用单孔法，在控制性勘探孔中进行，测试深度不小于40 m。

视电阻率测试：视电阻率测试在控制性勘探孔中进行，测试深度不小于30 m。

2.3 室内试验

本次勘察期间主要的室内试验有：岩土的物理性质试验(含水量、密度、液塑限、颗分试验和热物理试验等)和岩土的力学性质试验(压缩、剪切、基床系数、回弹再压缩和静止侧压力系数等)。

3 工程地质和水文地质条件

3.1 工程地质条件

3.2 水文地质条件

本次勘察期间，在45 m的深度范围内，经现场实测，本场地赋存一层地下水，地下水类型为潜水(二)，水位埋深为8.20 m～9.25 m，水位标高为1 049.20 m～1 052.54 m。含水层为粉土③3层、细砂③5层、粗砂③7层、砾砂③8层、圆砾③9层、卵石③10层。

4 岩土参数的分析和选用

岩土物理力学参数指标，主要包括岩土的天然含水量ω、密度ρ、孔隙比е、黏聚力c、内摩擦角φ、压缩系数av1-2、压缩模量Es1-2、标准贯入试验击数N、基床系数K、热物理指标、地基土承载力特征值Fak等，这些物理力学指标是根据室内试验和原位测试的数据进行统计后按有关规范计算和查表所获得的。其中各指标的标准值，按不利组合考虑；当该组合无意义时，则空缺，如统计个数不足6个，只提供统计平均值，异常值按95%置信水平剔除。统计提供数据有：参与统计样本数、最大值、最小值、平均值、变异系数。

岩土物理力学参数指标是岩土工程分析评价和后续设计工作的基础依据，因此，勘察工作应提供科学详实的参数指标，表1为本项目部分岩土物理力学性质指标的参数值，供后续工作使用。

表1 岩土参数建议值表

5 岩土工程分析评价和建议

明挖地铁车站，一般埋深较大，属于深大基坑。地基以及基坑侧壁涉及地层较多，地层之间的差异性较大；地下水位与地铁车站的位置关系以及地下水自身的复杂性；地铁明挖车站所处的周边环境条件都会对明挖地铁车站的建设形成极大影响，因此，主要从以下几方面进行明挖地铁车站岩土工程分析和方案建议(以本项目为例说明)。

5.1 地基均匀性分析及基础方案建议

根据本次勘察成果，车站结构基底位于粉质黏土③2层、细砂③5层、中砂③6层、圆砾③9层和卵石③10层，为中～低压缩性土层，地基土整体稳定性好，可视为均匀性地基，承载力满足设计要求，建议采用天然地基方案。出入口出地面部分位于杂填土①1层和素填土①2层，填土层松散、均匀性差，厚度不均，可清除后换填处理。

5.2 基坑侧壁稳定性分析及基坑支护方案建议

根据本次勘察成果，车站基坑侧壁土层从上到下主要为杂填土①1层、素填土①2层、粉质黏土③2层、粉土③3层、细砂③5层、中砂③6层、粗砂③7层、砾砂③8层、圆砾③9层和卵石③10层。其中填土层，固结程度差，结构松散，自稳性差。粉土及砂层，土体自稳能力较差，且本站地下水位稳定水位埋深8.20 m～9.25 m，高于结构底板，上述土层为地下水含水层，在地下水作用下易发生水土流失、渗透破坏，造成基坑坍塌，故本车站基坑开挖应采取合理的地下水控制和基坑支护措施，建议采用地下连续墙的方式。

5.3 地下水影响分析及控制措施建议

根据本次勘察成果，本站地下水位高于结构底板，如果带水作业以及开挖，易造成渗透破坏，产生流土、流砂导致边坡失稳造成基坑坍塌；故本车站基坑开挖应采取合理的地下水控制措施，建议采用坑外地下连续墙止水加坑内降水的控制措施。

根据本次水位实测资料，结合收集的本场地历史水位资料，抗浮设防水位标高建议按1 058.9 m考虑，设计时应进行车站的抗浮验算，当抗浮验算不能满足要求时，可在车站底部设置抗拔桩或采取相应的结构配重措施。

5.4 工程建设和周边环境的相互影响分析及建议

拟建场地位于新华西街与哲理木路交叉路口东侧，相互影响较大的周边环境主要有：道路下的众多地下管线；车站的东北侧为中国工商银行，西北侧为将军衙署，南侧的6层底商商住楼，车站西侧的鼓楼立交桥。

深基坑开挖易造成周围土体的应力环境发生很大变化，尤其是降水开挖使边坡土层中的有效应力减小，产生沉降以及不均匀沉降，易造成周边地面变形、路面开裂等，施工过程中，应加强对周围环境、道路、既有建筑物(如鼓楼立交桥的桥桩)的变形监测，及时反馈监测数据，信息化施工，本工点紧挨鼓楼立交桥，设计和施工过程中需考虑采用合理的桥桩保护措施。

施工对道路下方的众多管线影响较大，施工易引起地面沉降，造成管线破裂，施工应考虑对地下管线的影响。建议施工前详细查明地下管线，对重大市政管线部位在施工时采取地层加固、超前预支护措施，减少侧壁变形和地面沉降，确保管线安全。

6 结语

城市轨道交通工程发展迅速，越来越多的城市都在开展此项建设，为了保证轨道交通工程建设安全有序的进行，就必须做好建设前期的勘察工作。地铁勘察过程中，必须结合工法进行勘察方案的编制、室内试验、参数的分析和选用、岩土工程分析评价和方案建议，指导后续的设计和施工。