关于武汉轨道交通蔡甸线工程勘察技术特点的总结

关于武汉轨道交通蔡甸线工程勘察技术特点的总结

李发林

武汉华中智能建筑技术有限公司，湖北省武汉市，430024

摘要：本文以本人承担的武汉市轨道交通蔡甸线工程勘察（第四标段）项目为对象，对项目在勘察过程中的技术特点、技术创新点、实施效果与成果指标进行分析总结，并对项目勘察过程中的重难点问题进行梳理，并提出解决方案，文章对项目产生的经济、社会、环境效益也进行了调查分析，以期为今后武汉轨道交通工程勘察提供一定参考。

关键词：技术特点； 岩土工程问题； 创新； 成果

1、项目概况

武汉市轨道交通蔡甸线工程线路全长16.08Km，其中高架线路约2.9Km，地下线路约13.18Km；新建车站9座，其中高架站2座，地下站7座，在新天站与规划11号线换乘。线路平均站间距为1694m，最大站间距2290m，为蔡甸广场站～凤凰山站；最小站间距1090m，为新福路站～蔡甸广场站。武汉轨道交通蔡甸线工程在西端柏林镇设停车场一座，在拟建知音站附近设110Kv主变电所一座。

全线工程地质勘察工作共分为四个标段,我司承担其中第四标段的岩土工程勘察工作，第四标段的勘察范围包括：凤凰山站、凤凰山站～新农站区间、新农站、新农站～知音站区间、知音站、知音站～集贤站区间和110Kv知音主变电所，共三站三区间和一座主变电所的勘察工作；线路主要沿新天大道走行，隧道主要侧穿多处一～七层的建筑物、中石化加油站、汉蔡高速桥墩，并下穿多条给排水管道、燃气管道和汉蔡高速填方路基段等。工程总投资额约436000万元。

2、场地工程地质和水文地质条件

2.1 场地工程地质条件

根据勘察结果，勘察范围内沿线场地的地貌单元属于剥蚀堆积垅岗地貌；场地岩土层的构成主要有人工填土，淤泥，第四系全新统冲洪积可塑～可偏硬塑状态的粉质黏土，第四系上更新统冲洪积硬塑～坚硬状态的黏土、黏土夹碎砾石，残积土，残坡积土；下伏基岩为白垩-下第三系的泥质砂岩、角砾岩和黏土岩，三叠系大冶组的灰岩、灰岩夹黏土岩。下伏基岩的层面埋深在现状地面下10.0～25.0m之间，勘探孔在角砾岩和灰岩中揭露岩溶均为中等发育程度。

2.2 场地水文地质条件

勘察场地范围内沿线分布有地表水和地下水，地下水的主要类型有上层滞水、弱孔隙承压水和岩溶裂隙水。

地表水主要分布于沟渠、水塘和鱼塘中，接受大气降水、地表径流及人工排放补给，其水位和水量受气候及人类活动影响明显。

上层滞水主要赋存于填土层中，主要接受大气降水、地表水下渗及人类生产、生活用水排放补给，无统一自由水面，水量有限。

弱孔隙承压水主要赋存于场地内的残坡积土层中，与岩溶裂隙水有直接水力联系，接受岩溶裂隙水的入渗补给。

岩溶裂隙水主要赋存于场地下伏角砾岩、灰岩和岩体发育的岩溶中。岩溶裂隙水与场地周边江、河、湖中的地表水有一定水力联系，并接受相邻含水岩组的侧向补给和远端出露岩层的侧向补给，根据车站和区间联络通道施工开挖情况，场地内的岩溶裂隙水水头较高，有一定水量。

3、项目勘察的技术特点

我公司勘察范围内的新农站和凤凰山站均设计为地下两层岛式车站，采用明挖法施工；知音站设计为地下两层岛式车站，设停车折返线，采用明挖法+盖挖法施工；三个区间隧道均采用盾构法施工；三个区间隧道设置的联络通道和联络通道兼泵房采用矿山法施工；110Kv知音主变电所为一栋地上三层配电综合楼，勘察范围内包含了地上和地下建（构）筑物。

城市轨道交通工程的岩土工程勘察具有自身的独特性，本标段勘察范围内按功能可分为车站、区间和变电站等；而按施工方法可分为盾构法、矿山法、明挖法和盖挖法等，项目具有结构功能、结构形式和施工工法多样性的特点，因此，该项目的岩土工程勘察兼有深基坑、水文地质、盾构法隧道、矿山法隧道和房屋建筑工程勘察的特点。

4、勘察主要解决的岩土工程问题

1）详细查明拟建场地的工程地质及水文地质条件，特别是地质复杂地段、特殊岩土地段或有特殊施工要求区段，应进行重点勘察，详细查明不良地质条件及特殊性岩土的分布特征。

2）对车站（含出入口和风亭）、区间隧道（含联络通道和泵房）和主变电所等应进行单独详细勘察，并提出岩土设计参数及设计、施工需注意的岩土工程问题。

3）根据场地工程地质和水文地质条件，结合设计及施工工法的要求，以数理统计的方法分层、分段综合各项指标，提出设计所需技术参数。

4）查明水文地质条件，进一步查明地下水及含水层的性质并做出评价，需降水施工时应分段提出降水方法及有关计算参数。

5）分析评价场地水和土对建筑材料的腐蚀性；分析评价地下水对工程设计和施工的影响并提出处理措施的建议。

6）分析沿线建筑物、地下构筑物及管线在轨道交通工程施工干扰下的稳定性，并提出防护措施。

7）查明不良地质作用和特殊性岩土的分布范围和特性，分析评价不良地质作用和特殊性岩土对工程的影响，并提出处理措施的建议。

8）分析评价拟建场地地质条件可能造成的工程风险，并提出防治措施建议。

5、项目勘察主要技术难点

1）知音站车站基坑需开挖厚3.0～7.0m不等的泥质砂岩，查明泥质砂岩的坚硬程度和完整程度，并根据风化程度和坚硬程度的差异性进行岩层分层是勘察技术工作的重难点。

2）凤凰山站～知音站区段拟建场地下伏基岩为可溶性灰岩，灰岩上覆土层为可塑和硬塑状态的黏性土，局部灰岩顶部分布有红黏土层，查明场地范围内岩溶的发育深度、范围、规模和灰岩顶部红黏土的性状是本工程勘察的重难点。

3）凤凰山站、新农站车站两端盾构井结构底板及凤新区间联络通道兼泵房结构底板与中风化灰岩岩层顶面之间为厚约3.0m可塑状态的黏性土层，车站基坑和区间联络通道兼泵房开挖可能会造成岩溶裂隙水突涌，查明场地内岩溶裂隙水的地下水位、水量和含水层的渗透性是勘察技术工作的重难点。

4）标段范围内的3个盾构区间隧道埋深较深，而场地内的下伏基岩埋深普遍较浅，且岩层面埋深变化较大，场地下伏基岩的埋深、岩性、坚硬程度和完整程度对盾构施工能否顺利掘进有很大影响，勘察阶段查明盾构区间隧道场地下伏基岩的岩性、埋深、坚硬程度和完整程度是勘察技术工作的重难点。

6、项目技术创新点、实施效果与成果指标

1）勘察期间通过采用旁压试验与室内岩土试验等手段对比分析，为轨道交通工程设计中的重要设计参数“基床系数”提供更为准确可靠的取值依据。

2）采用中国地质大学（武汉）研制的LZSD-B型自动直流数字电测仪进行直流电阻率测井测试岩土层的电阻率和电导率，该仪器的测量成果数据在多条已建成通车正常运行的武汉轨道交通线路供电设计中反馈良好。

3）采用中国地质大学（武汉）研制的高精度数字测温仪进行地温测量，同时现场取样进行室内热物理参数试验等手段获取场区的地温和岩土层热物理参数等，为轨道交通通风设计提供准确可靠的依据。

4）对场地内的岩溶裂隙水采用单孔抽水试验方法获取场地内地下水的水位、水量和含水层的渗透性，试验结果反馈凤凰山站场区岩溶裂隙水的水位较高，水量较小，含水层中风化灰岩的渗透性为弱透水；新农站场区岩溶裂隙水的水位较高，水量稍大，含水层中风化灰岩的渗透性也为弱透水。通过单孔抽水试验反映场地岩溶裂隙水含水层的渗透性受岩体完整程度、岩溶发育程度、充填物情况和连通性有较大关系。

5）勘察期间，新农站～知音站区间在邻近知音站端头的钻孔内揭露有岩溶裂隙水自流出地表，为查明场地岩溶裂隙水的水位，提供可靠的区间隧道抗浮水位，通过采取将钻孔中的钢制套管向地表以上加长的措施，最终测得场地岩溶裂隙水的水位稳定在地面以上1.39m（相当于绝对标高27.52m）。

7、项目产生的经济、社会、环境效益

7.1 项目产生的经济效益

武汉轨道交通蔡甸线工程是发展蔡甸新城、引领人口向外疏解，落实城市总体战略布局的需要，项目的建成，使蔡甸区的资源得到重新优化配置，使资源合理布局，优化城市结构，同时可改善蔡甸区的投资环境，促进蔡甸区经济持续发展。

武汉轨道交通蔡甸线贯穿中法武汉生态示范城。地铁驱动，将为这座“现代化、国际化、生态化”生态示范城产业跨步发展，插上腾飞的翅膀。高质量发展先行，蔡甸线开通将极大驱动六大产业发展，中法武汉生态示范城将逐渐成为武汉产业投资、对外开发新高地。

中国健康谷紧邻同济医院中法新城院区。同济医院科研大楼、国际学术交流中心也坐落于此，学术交流频繁，带动健康谷会展经济。

7.2 项目产生的社会效益

武汉轨道交通蔡甸线工程与既有轨道交通4号线贯通运行，是衔接武汉3大铁路客站，改善蔡甸区交通条件，方便沿线居民和邻市居民出行的需要。项目建成后有效推进了蔡甸区与中心城区的无缝对接，改善沿线交通状况。居民可乘地铁一趟车抵达汉阳王家湾、钟家村等商业中心，去武昌、汉口也十分便利。

随着武汉轨道交通蔡甸线开通，蔡甸区的景区与城市距离大大缩减。从新农地铁站出来，即可直接进入后官湖国家湿地公园，亦可经知音湖大道，10分钟车程即可到达花博汇景区，沿轨道交通蔡甸线一路向西，张湾柏林地铁小镇、玉贤国家艺术小镇、索河金龙水寨生态乐园、香草花田等景区，均在蔡甸线辐射范围内。

7.3 项目产生的环境效益

城市轨道交通的能耗相较于公交或出租车要低得多，项目建成通车后，蔡甸区内大部分居民的出行选择了地铁，部分公交线路停运减少了能源的消耗和汽车尾气造成的空气污染，还可以减少地面道路车辆的噪声污染，同时还可以降低由于空气污染和噪声污染引起的的患病率。