地铁车辆段整体上盖工程勘察工作实录

黄星

摘 要：结合浙江杭州地铁7号线盈中车辆段上盖开发要求，针对其规模大、上盖高层建筑群柱网间距大、对结构的沉降和差异沉降敏感、地下室面积大以及基坑开挖深度大的特点，根据场区浅层沼气及软土发育的特征，开展原位测试工作。采用静探改装的专用装置查明了沼气的分布及特性，并针对软基、桩基工程、基坑工程以及场线工程等不同性质工程采取相应的勘察措施。此外，采用薄壁取土器确保土样质量，加强了静力触探、动力触探以及K30板等原位测试工作并进行了专项水文地质试验，取得了较好的效果，积累了相应的勘察经验。

关键词：地铁;车辆段;整体上盖;勘察工作;沼气

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）25-0077-06

Actual Record of Investigation Work of Overall Upper Cover Engineering of Metro Depot

HUANG Xing

（Shanghai Municipal Engineering Design Institute（Group）Co.， Ltd.， Shanghai 200092）

Abstract： Combined with the development requirements of the upper cover of Yingzhong depot of Hangzhou Metro Line 7， in view of its large scale， large column grid spacing of the upper cover high-rise buildings， high requirements for structural settlement and differential settlement control， large basement area and large excavation depth of the foundation pit， and the development characteristics of shallow biogas and soft soil in the site. This paper attaches importance to the in-situ test， the special device modified by static sounding was used to find out the distribution and characteristics of biogas， and targeted survey measures were taken for projects with different properties such as soft foundation， pile foundation engineering， foundation pit engineering and site line engineering. The thin-wall sampler was used to ensure the quality of soil samples， the in-situ tests such as static cone penetration， dynamic cone penetration and K30 plate were strengthened， and special hydrogeological tests were carried out. It has achieved good results and accumulated corresponding exploration experience.

Keywords： metro;depot;overall cover;investigation work;biogas

在城市可用土地資源日益紧张的今天，构建“轨道+物业”资源开发经营新模式，可以实现轨道交通的可持续发展。如在地铁车辆段上盖开发项目能够集约土地资源，达到复合利用空间、集约用地的目的。地铁车辆段一般建设规模大，为大型工程，且上盖高层建筑群高低层层高差异大，工程破坏后果严重，工程重要性等级高。受车辆段首层限界及工艺限制，柱网间距大，单柱荷载大，对结构的沉降和差异沉降敏感，对勘察提出了很高的要求[1]。

1 工程概况

1.1 工程简介

浙江杭州地铁7号线盈中车辆段位于杭州萧山区，杭金衢高速东侧，建设四路北侧，长为670～1 200 m，最大宽度为270 m，占地面积为2.15×105 m2，建筑面积约为3.21×105 m2。依据杭州市政府对地铁车辆基地要求，为了充分发挥轨道交通优势，有利于土地集约利用，各基地需考虑远期开发的要求，因此盈中车辆段需要进行加盖开发。

盈中车辆段盖下部分为车辆日常维护、保养的场所，包括停车列检库和场线等。盖上部分进行物业开发，拟建29幢18层高层，盖外还包括牵混所、公寓以及综合楼等。盖外地下建筑面积约为43 000 m，基坑最大开挖约为11 m，高层、公寓、综合楼等拟采用直径为1 000 mm的钻孔灌注桩，最大单桩承载力达到7 500 kN。

1.2 勘察方法及手段

盈中车辆段场区内地质条件复杂，岩土种类多，软土层及沼气等不良地质发育，浅部有厚层的粉（砂）性土分布，局部存在液化可能，需考虑进行地基处理。下部⑫层和⑭层卵石、圆砾层土质好，但埋深大、均匀性差。这两层也是承压含水层，具有厚度大、水量大的特点，是区域主要含水层位。此外，相邻的7号线盈中站已开始施工，周边环境复杂。

勘察中针对场区复杂的工程地质及水文地质条件，结合各工点的特点，有针对性地布置地质勘探试验工作;采用资料收集分析、钻探和原位测试（静探、标贯、动探、波速以及电阻率）、水文地质试验（抽水试验、承压水观测）、沼气专项勘察、K30板试验及室内土工试验相结合的综合勘探试验方法进行勘探试验。

1.3 工作量布置原则

停车场上盖部分与盖外结合，勘探孔间距控制在30 m左右，按网格状布置。其中，上盖部分沿柱列线布置，兼顾盖上高层边界，盖外部分则兼顾基坑边界。

全场地共布设取土钻探孔169个，标贯动探孔217个。另外，布置静力触探孔64个以探查上部土层分布，波速测试孔每栋高层布置1个，代表性地段布置电阻率测试孔及K30板试验各15个，对浅层沼气进行专项勘察。

上盖部分及公寓、综合楼一般性孔深为78 m，控制性孔深为85 m;盖外基坑区域一般性孔深为60 m，控制性孔深为65 m;物资总库一般性孔深为50 m，控制性孔深为55 m;牵混所等一般性孔深为35 m，控制性孔深为40 m。静力触探孔最大深度为50 m或至圆砾层顶部。

2 工程地质条件

2.1 地层及工程特征

盈中车辆段为杭州江东典型软土分布区，也是钱塘江古河道区，岩土种类多，地下水发育，工程地质条件复杂[2-3]。场区地层可分为8个工程地质层组，21个亚层。

场区上部②层和③层粉（砂）性土发育，厚度大，透水性好、含水丰富，基坑开挖时易产生管涌、流沙，对基坑开挖影响大。

中部为⑥层淤泥质土，厚层大、土质差，是场地主要软弱层，富含沼气。初勘期间曾有钻孔发生沼气喷发达半个月之久，对工程影响大。详勘中也有成片钻孔中发现沼气喷溢出，工程存在较大安全隐患。

下部为⑧3层粉质黏土与粉砂互层（局部粉砂层发育），往下为⑫层和⑭层圆砾及卵石层。其中，圆砾及卵石层中密～密实，岩性成分较杂，以粉砂岩、凝灰岩类为主。颗粒磨圆度较好，为良好的桩基持力层，但埋深大，局部有古河道通过，均匀性差，作为高层建筑桩基持力层易产生不均匀沉降。⑧3层与⑫层和⑭层圆砾局部存在联通，且⑫层和⑭层是区域性承压含水层，水量大，当基坑开挖深度较大时，存在承压水突涌的可能性。

下伏岩基为白垩统朝川组（K1c）沉积岩类酸性火山岩，以砂砾岩为主，分强、中风化2个风化带，埋深较大。地层特征如表1所示。

2.2 水文地质条件

车辆段浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于表层填土、②层、③层粉（砂）性土中，由大气降水径流补给和地表水的侧向补给。勘探期间测得的水位一般为0.40～3.40 m，相应高程为3.49～5.06 m，地下水水位年变幅为1.0～2.0 m。潜水含水层根据抽水试验结果，影响半径约为60 m，渗透系数为3.40×10 cm/s，具有中等透水性。

车辆段存在的孔隙承压水分布于深部的⑧、⑫、⑭层中。⑫、⑭层连通，水量丰富，⑧层层局部与下卧⑫层相连通，呈现“开天窗”的模式，故该层承压水位与下卧⑫层、⑭层相同。根据⑧层粉砂层承压水观测资料，水位埋深平均值为6.27 m，对应标高为-0.76 m。

2.3 不良地质条件及特殊性岩土

盈中车辆段未发现滑坡、泥石流以及地面沉降等不良地质作用。本场区不良地质主要为浅层沼气和软土。

2.3.1 浅层沼气。淤泥质土中富含的有机质在还原环境条件下会分解出沼气，因此浅层沼气主要分布于淤泥质土的上覆、下伏的粉性土或砂土。场地⑥淤泥质粉质黏土、⑧层状粉质黏土具备储藏浅层沼气的地质条件。沼气主要成分是甲烷（CH4），占90%～94%，其次为氮气（N），占3%～5%，二氧化碳（CO）占1%～2%，还有一些微量的一氧化碳（CO），其他各种烃类缺失。初、详勘均有部分钻孔中有沼气喷出，主要集中分布于2个区域。沼气横向流动性较强，会对桩基或地下施工过程造成安全和质量问题。这主要表现为沼气覆盖层扰动或破坏后，沼气自然气压过大，冲破覆盖层或对地下气体排放后，将地下水、气体迅速压出地面，造成地面、地基沉降;钻孔桩施工时，受气体压力作用，会造成孔壁坍塌、傾斜、断桩;地下室施工时或排气周边遇有结构物，会造成气体爆炸，遇火花引起火灾[4-7]。

2.3.2 软土。软土主要为广泛分布的厚层⑥1层淤泥质粉质黏土。该层天然含水量为44.8%、天然孔隙比为1.288、液性指数为1.17、压缩系数为0.81 MPa、黏聚力为12.0 kPa、内摩擦角为5.2°，一般厚度为12.0～16.7 m。土质较差。软土会诱发地面沉降，且对场线工程及基坑开挖、桩基施工有不利影响。

3 勘察工作重点难点及应对措施

本工程场区内岩土种类多，沼气及软土等不良地质及特殊性岩土发育，工程地质条件复杂。场区内建筑物涉及大直径桩基、深基坑以及软基处理等要求不一的项目，因此要求勘察手段要多样化、勘察措施要有针对性。

①对于⑥层淤泥质土中所含沼气，钻探中需加强观测，及时发现含气孔并初步圈定范围，将其作为重点采用静探改装的沼气探测仪进行专项勘察，查明沼气分布范围及压力;②针对软土埋深较大的情况，除布置静力触探孔查明其分布和特性外，采用薄壁取土器进行取样，确保土样的质量，并与基坑工程结合进行大量的室内特殊试验;③桩基工程，即针对⑫层和⑭层卵石、圆砾层埋深大、均匀性差以及层面起伏的特点，除加强重型动力触探试验、评价桩基持力层的密实度外，增加布置达圆砾及卵石层面的静探孔，查明古河道分布和绘制桩基持力层等深线图，从而有效评价桩基持力层分布及特性，并采取下部承压含水层水样进行水质分析试验，为设计提供充分依据;④基坑工程进行了专项水文地质试验（抽水试验、承压水观测），可有效获取地下水参数;勘察期间室内试验除进行常规物理性质试验外，对工程影响范围内土层、特别是软土层进行了渗透试验、无侧限抗压强度、静止侧压力系数试验以及固快、快剪、三轴UU、CU、基床系数以及先期固结压力等试验;⑤浅层场线工程除采用钻孔和标贯试验查明浅层土液化性外，还布置了静探对比孔查明中间是否有软弱夹层分布，同时布置了K30板试验查明浅层土层回弹模量，从而为路基处理提供依据;⑥为对场地与地基地震效应进行评价，布置波速试验，同时为场站接电及地基土腐蚀性评价需要布置电阻率测试。

4 工程地质分析评价

场区工程地质条件和水文地质条件较复杂，沼气和厚层软土发育，有多层地下水分布，可作为桩基持力层。此外，⑫圆砾、卵石层面有一定起伏，对基坑和桩基工程影响大，是岩土评价的重点。

4.1 沼气

初勘期间，CK-7CLD-Z09号孔气体喷射时间长达20 d，泥水混合物喷射高度最高达20 m。详勘有害气体排查孔位共完成了30个孔的排查工作。现场分两次进行排查，第一次时间为2018年9月28日—2018年10月3日，第二次时间为2018年12月16日—2018年12月27日。根据现场测试，共16个排查孔排出有害气体，且均可点燃，点火后火焰高度在1～50 cm;气压实测峰值为0.03～0.40 MPa，修正气压峰值为0.08～0.60 MPa;最大流量为1.36～20.44 m/h。综合对比第1次和第2次的排查结果，第2次的实测最大气压为0.07 MPa，较第1次的实测最大气压值0.40 MPa，下降了80%。在2019年的桩基施工中未发现有沼气溢出，说明详勘钻孔的排气效果较好，基本消除了沼气的不利影响。

4.2 天然地基及地基处理

场区进行大面积堆土，场地浅部分布均为钱塘江冲积的粉土、砂土，物理力学性质为一般～较好，厚度整体较大，分布稳定，在荷载作用下完成固结所需时间较短。但是，根据现场K30板试验测试结果，场区浅部土层的地基系数平均值为71.2 MPa/m，不能满足线路道床的承载要求。场地中下部存在厚度较大的⑥层淤泥质软土，因此可选用PHC管桩、（双轴）水泥搅拌桩方式等进行处理。

4.3 桩基工程

上盖部分及盖外拟建构筑物均采用桩基础。场区⑧层黏土及其以上各土层由于埋深较浅或土质差，均不宜作为上述拟建构筑物的桩基持力层。⑧层和⑧层分布较为连续，埋藏适中，工程性质一般，可作为对承载力要求不高的建筑物的桩基持力层或基坑中柱桩的桩基持力层。下部⑫层圆砾、⑫层卵石及⑭层圆砾工程性质好，为本场地良好的桩基持力层。⑭层卵石大部分地段埋深较深，为良好的桩基下卧层，局部埋深适中的地段亦可作为桩基持力层。桩基参数见表2。

上盖开发区、综合楼（18F）及公寓（18F）单桩承载力特征值最大为7 500 kN，采用钻孔灌注桩。推荐⑫层圆砾、⑫层卵石及⑭层圆砾层作为桩基持力层，局部靠近场地东侧亦可选用⑭层卵石作为桩基持力层，基桩入土深度为66～68 m;盖外多层房屋（物资总库）单桩承载力特征值要求最大为2 000 kN，拟采用管桩基础。推荐⑧层状粉质黏土或⑧层粉砂作为桩基持力层，基桩入土深度为40～45 m;盖外基坑区域中柱桩，拟采用钻孔灌注桩，单桩承载力特征值要求2 000 kN，单桩抗拔力特征值要求1 000 kN，可比选⑫层圆砾和⑫4-2层卵石层作为桩基持力层，基桩入土深度为52～60 m。

桩基施工前，根据设计要求对4根灌注桩进行单桩竖向抗压破坏性静载荷试验，对2根灌注桩试桩进行单桩竖向抗拔破坏性静载荷。桩径、桩长及试验结果见图1、图2及表3、表4。

由表3和表4可知，依据勘察报告所提供的桩基参数，根据规范估算单桩极限承载力与实测值相关不大，勘察数据可信度高。

4.4 基坑工程

牵混所、公寓、综合楼及下沉庭院片区设置2层地下室，基坑开挖约为10 m，局部为11 m。南侧基坑区域紧邻在建地铁7号线盈中站，基坑安全等级为二级、环境等级为一级。

拟建基坑开挖直接涉及①填土、②层、③层粉（砂）性土，基坑支护还涉及⑥淤泥质粉质黏土，各地层性质分析如下：②层、③层粉（砂）性土自立性差，易坍塌变形，在水动力条件作用下易产生流沙、管涌现象，严重时易引起周围地面沉降，故需做好支护和降排水措施;⑥1淤泥质粉质黏土，土质差，开挖易受扰动，强度会迅速降低，卸荷时会产生较大回弹，对围护墙施工、基坑开挖、桩基不利。拟建场地较为空旷，拟建基坑围护措施建议采用SMW（Soil Mixing Wall）工法桩或钻孔灌注桩，靠近盈中地铁站一侧应考虑采用钻孔灌注桩或地下连续墙，并设置多道支撑。

拟建场地下部存在承压含水层，有⑧、⑫以及⑭层等，含水层局部存在连通。根据实测承压水头（埋深为6.27 m）及不利情况（埋深为4.27 m）对拟建基坑开挖时坑底土抗承压水头的稳定性按国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2010）进行验算，得到稳定系数为1.41、1.30，均大于1.1，因此基坑开挖时承压水不会产生突涌，基底土稳定。

如基坑工程结构自重不能抵抗地下水浮力，可采用钻孔桩进行抗浮。抗浮水位可采用设计室外地坪下0.5 m，并做好施工期間的降水工作，防止肥槽积水。

基坑施工过程中要需注意采用合理的挖撑次序，考虑时空效应。合理安排挖土顺序，有效控制基坑变形;进行坑底加固，防止挖土后坑底回弹变形过大;基坑开挖时，须做好支护、降水、排水和止水措施;基坑两侧不得进行超过设计工况的大面积堆载，加强监测，做到信息化施工。

5 结语

①杭州地铁7号线盈中车辆段规模大，上盖为高层建筑群，高低层层高差异大，且柱网间距大、单柱荷载大，对结构的沉降和差异沉降敏感。此外，地下室面积大，基坑开挖深度约11 m，对勘察提出了较高要求，需采用针对性的勘察手段。

②针对场区内浅层沼气及软土发育的特点，重视原位测试工作，采用静探改装的专用装置查明沼气的分布及特性。针对软基、桩基工程、基坑工程以及场线工程等不同工程采取针对性的勘察措施，采用薄壁取土器确保土样质量，加强静力触探、动力触探以及K30板等原位测试工作，并进行专项水文地质试验。对工程影响范围内土层进行渗透试验、无侧限抗压强度、静止侧压力系数试验以及固快、快剪、三轴UU、CU、基床系数、先期固结压力等试验。

③在对构筑物地基基础方案进行详细的分析基础上，对各工程涉及的岩土工程问题进行详细分析评价，建议采用合理的预防、防治处理措施。此外，根据原位测试、室内试验结果合理确定设计所需的各类地质参数，并经过了试桩验证。

参考文献：

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