斷裂對廣州地鐵工程施工的影響及勘察對策摘要:論述了斷裂對地鐵工程施工的影響,針對工程設(shè)計和施工需要,提出了斷裂勘察對策和工程措施建議。關(guān)鍵詞:斷裂;地鐵;施工;勘察對策

廣州地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜,地層種類多,構(gòu)造斷裂相當(dāng)發(fā)育,素有“地質(zhì)博物館”之稱。地鐵工程施工中經(jīng)常遇到斷裂破碎帶,給施工帶來不利影響。如何將斷裂對施工的影響減少到最小,是值得考慮的問題,為此,應(yīng)查明線路部位斷裂帶的主要特征及其對工程的影響,為工程設(shè)計和施工提供地質(zhì)依據(jù)。1斷裂對地鐵工程施工的影響

廣州地鐵施工過程中,很多線路都碰到斷裂破碎帶,大部分施工受阻,造成工程投資增加、工期拖延、危及安全。斷裂帶來的主要不良影響和危害有以下幾個方面:

(1)基坑周邊地面下沉,房屋開裂。二號線越秀公園站,基坑圍護方案采用止水帷幕止水、人工挖孔樁圍護加鋼管內(nèi)支撐方案。在北基坑施工中遇廣從斷裂富水段,由于持續(xù)降水排水量很大,使上覆土層疏干壓密和花崗巖風(fēng)化土管涌流失,造成圍護樁身前傾,基坑周邊地面下沉,房屋開裂,老體育館(最大沉降量達60cm以上)不得不廢棄使用。

(2)盾構(gòu)機刀具磨損破壞嚴重,施工進度慢。三號線大漢區(qū)間曾經(jīng)遇到225m寬的張扭性富水?dāng)嗔褞?禮村斷裂),斷裂發(fā)育于紅層和混合巖接觸部位。洞身巖層整體性、均一性極差,硅化角礫巖單軸抗壓強度達到67～156MPa。盾構(gòu)機在其間掘進時滾刀偏磨嚴重,甚至出現(xiàn)刮刀因其固定螺栓斷裂而脫落的現(xiàn)象,使得施工中被迫停機,并從地面對前方土體進行了加固處理,以穩(wěn)定開挖面進而開倉和更換刀具[1]。

(3)施工隧道頂板多次冒落,事故處理工作量大。三號線洛大區(qū)間,盾構(gòu)法施工過程中,段長10m內(nèi)先后塌方兩次,范圍達約8m×8m(130m3砼)和11m×5m(150m3粘土),并引起江堤坍塌。對塌方區(qū)進行了回填和加固處理,含停機疏通盾構(gòu)機管路共歷時20天。分析事故原因,主要是由東西向河村斷層的支斷裂和堤岸拋石以及地層間隙引起的卸壓與泥水管路堵塞引起的[2]。

(4)發(fā)生涌水突水事件甚至造成基坑淹沒。二號線紀念堂站50m暗挖區(qū)間,采用管棚支護,由于清泉街斷裂和石磴子段灰?guī)r并存,施工中發(fā)生突水事件,突水點水量達10m3/h以上,隧道總涌水量達600m3/d以上,再加上預(yù)防措施不足,造成了基坑淹沒以及地表部分地段塌陷。

(5)灰?guī)r區(qū)巖石破碎、巖溶發(fā)育,高架段成樁困難。五號線滘大(高架)區(qū)間,場地基巖主要為壺天群灰?guī)r,因伴斷裂發(fā)育,巖溶很發(fā)育,地下水豐富,對地鐵施工造成了很大影響。沖孔成樁過程常有偏錘、偏樁、漏漿現(xiàn)象,其中某根樁施工耗時一年多。2勘察對策

斷裂發(fā)育總體上是有規(guī)律的,但在各地段表現(xiàn)出的工程特征卻不盡相同,有時區(qū)別很大。應(yīng)根據(jù)區(qū)域調(diào)查成果去推測,并運用物探和工程勘察等手段來查明,結(jié)合施工地質(zhì)資料去印證。2.1勘察工作內(nèi)容、對象及實施方案2.1.1勘察工作內(nèi)容和對象

從以上分析可知,斷裂的不利影響主要有三種:一是斷裂破壞了巖體的完整性,膠結(jié)不良的破碎帶自穩(wěn)能力差,在工程施工產(chǎn)生臨空面時坍塌;二是因裂隙發(fā)育加劇了可溶巖的溶洞發(fā)育,給成樁造成困難;三是因存在儲水空隙,在一定條件下形成導(dǎo)水通道和富水帶(段),造成施工排水困難,而過度排水還導(dǎo)致周邊土體下沉,危及周邊建筑安全。

針對地鐵工程設(shè)計與施工需要,勘察工作內(nèi)容的重點應(yīng)為:查明和確定斷層;斷層面的產(chǎn)狀確定和性質(zhì)判斷;斷裂帶規(guī)模、帶內(nèi)巖石破碎程度和膠結(jié)情況;斷裂(線路地段)富水程度;斷層兩盤相對運動和斷距的確定等。

廣州地區(qū)地鐵線網(wǎng)內(nèi)主要斷裂分布有NE向廣從斷裂,近EW向瘦狗嶺斷裂、清泉街斷裂和廣三斷裂,NW向禮村斷裂、文沖斷裂等;這些較大斷裂成為最主要的勘察對象。隨著線網(wǎng)的擴展,今后也應(yīng)關(guān)注外圍的NW向白坭—沙灣斷裂、NE向河源—東莞斷裂等。明確勘察對象,首先應(yīng)收集區(qū)域資料和前期勘察成果,并認真分析,專題勘察才能做到有的放失、疏而不漏。念2.1.骨2掠修勘察方法歷、實施步右驟峽

卡

名制斷層勘察型方法主要誓有測繪、使鉆探、探臺槽嘩(鐘鑰硐已探任)猾捎和物探方犧法。由于那廣州地鐵堪線網(wǎng)內(nèi)斷洋層出露不嶼多駝,蜻埋地鐵工程踩勘察中野埋外觀測應(yīng)銀用較葛少訊;算溝物探方法賊較多應(yīng)用痰于前期的界線釀路哥(艘仆網(wǎng)盛)復(fù)規(guī)劃躺工作。這寺里結(jié)合清榴泉街斷裂擺、廣三斷赴裂和廣從露斷裂勘察狹等三個實柿例進行說遙明道。吸敲

霧(1幣)漆淘確定勘察奶實施方案假。具體以抖廣從斷裂句專題勘察錯為例簡介悲方案如豐下記:略

峽

鄭皺方案以巖既土工程勘倚察為墊主帥,怪銅活動性評編價為服輔外;籌采用勘探渠、抽水試機驗、巖礦勢鑒定和取毒樣做巖土便熱釋光試植驗等多種紀方飲法酬,竟鵝主要查明鎖斷絲裂淺(威隆線路部綿位飼)線位置、產(chǎn)敘狀、規(guī)模猜、主斷裂姑面特征和燕富水程度哈。結(jié)

抖

股粱布孔原碑則燒:更止于初步推傭斷斷裂位限置布置垂?fàn)幹睌嗔炎咔虻娜舾蓜l勘探邪線虛,榮樓組成網(wǎng)格喂布孔方綁式啞憶(園切忌平州鋪歐)慧耍。首先在賴線路旁側(cè)贊布孔一鋒排鞏,易趕以結(jié)合線顛路工點詳笨勘工筑作毛;奔盞其次在兩所側(cè)布兩排柜孔進行追冰索秀,信鎮(zhèn)以詳細查受明斷裂帶碼的主要特風(fēng)征?；诳腿c確定仇一個面的油原謠理堆,遍優(yōu)每個斷裂重面應(yīng)有三版?zhèn)€鉆孔揭作露減,覽足才能查明擦產(chǎn)狀。設(shè)潑計鉆孔詳快見鉆孔平繩面腫圖綁齒(假圖掉1渠)蒸。準

塌

劣畏此沃外溝,系教抽水試驗躺宜布置多蝶孔抽幣水曬,壩斷但限于工握程費用和獻工饅期享,艘斤一般僅于陪每個斷裂析破碎帶布腥設(shè)一常個耽(GC散-16堂)媽利。抽水試攪驗進水段牛應(yīng)據(jù)鉆孔盲簡易橋水文球地質(zhì)觀測打資料、鉆曉孔巖芯斷停裂破碎帶攔和上、下狂盤圍巖破污碎段來綜敬合確定。故

跑

(2草)帖仿勘探實施忌和過程控堤制。由于施布孔時斷案裂位置是司推測項的蓋,姑路因此應(yīng)據(jù)陣現(xiàn)場最新早揭露到的這地質(zhì)情艘況雄,好維對孔位、朽孔深以及騰鉆孔數(shù)量于進行調(diào)纖整芒,稿儀以達到投中入最少工肅作量又能春完成勘察陰任務(wù)的目半的。簡潔攜地折說脹,川言就是采用開了方案指目導(dǎo)輪,念搜現(xiàn)場調(diào)整減的原倒則怨陷(動包括孔數(shù)圣、孔位和矮孔深的調(diào)才整臺);候感鉆探按先董內(nèi)展排污(樹疼近線米路爸)母嫌后外排的經(jīng)順序。過裕程控制還丑包括提高帳鉆孔巖芯市采取躁率紡,區(qū)悶可通過控叮制回次進泳尺和采用巧雙重、多覺重巖芯管遺等措施來舊解決。廣要從斷裂勘裙察主要鉆紙孔的施工碼順序戒為譜G搞C況—私1昆3踏、扯1聾6午、繞1半4拜、學(xué)1舞8起、剩1旦5國。通過現(xiàn)藏場勘察、厚多方討論勢審猴查墓,享路本次勘察坊鉆探孔、庸抽水孔布簽置合簽理貸,奸泛勘探有睡序濁,港萬取樣及消時成,缺四成果明顯樹?？?/p>

檢

(凝3)絮濟應(yīng)用多種逮方法手段止確定斷層桑。斷層的怒識別可通傅過地貌、介構(gòu)造、地況層標(biāo)志和恰巖漿活動躁與礦化作難用以及巖什相與厚度占的急變等偵方法。通膠過區(qū)域地批質(zhì)和前期杏資料初推蘭斷裂位置爪后事,使價在專題勘根察戲中遲,進一般通過蘆鉆探來揭盲示這些斷琴層活動的恰特征。當(dāng)促任何線狀聾或面狀地禾質(zhì)爪體沿,燒看如地層、跪巖脈、片麗理或相帶繡等沿走向站突然中斷秀或被錯粉移薪,捉幟則直接標(biāo)豎志著斷層更的存雄在胳;澡趕而斷層活店動引起的扔構(gòu)造強腿化縮,沫閣如構(gòu)造透姥鏡體、擠紫壓破碎現(xiàn)重象和各種控擦洽痕燈,潛串也是識別炕的重要依誤據(jù)缺,詳裙如廣三斷走裂勘陵察項,注佛從地質(zhì)平討面圖和剖覆面圖看悉到擺K2S三1盒叫含礫砂巖靈層分布的盒中鴉斷增,適礎(chǔ)且發(fā)現(xiàn)飛破碎帶內(nèi)節(jié)鉆孔巖芯莖見來自兩白種不同巖碧層角礫的糾相互交錯勻以及兩期親次不同顏寄色的英安躺斑巖呈脈譯狀并存等扮現(xiàn)豎象鎮(zhèn),跨膜找到了斷啦裂發(fā)育的牛明顯證據(jù)碼。當(dāng)巖相繞變異或礦咳化作用不箭顯著星時蒜,瓶輛光靠常規(guī)秤手段無法族正確清晰戶判漆別豪,誤健則應(yīng)采樣女進行巖礦栽鑒訴定裁,裳崖如廣從斷森裂勘懂察滲G甘C輕—桂2俘虛號析孔臘,味窄在現(xiàn)場無刻法判斷關(guān)竿鍵巖段歸皮類于淺變鉛質(zhì)巖還是根混合制巖討,廣俯經(jīng)巖礦鑒濫定成果鄉(xiāng)為岔T3艇X練泥巖錯和袋Z危初石英巖、爽片判巖物,毒慨從而推斷陷出廣從斷他裂的斷裂既面位窗置僻;G悄C拆—貿(mào)18蛋攔號孔取樣婚作巖礦鑒羅定姑,畫安判斷巖芯概屬于動力爆變質(zhì)作用認引起憂的吸,臭部從而有效富輔助推斷傾出廣從斷紗裂的主斷祝裂面位伏置云登(惡見描圖肅2綿)蠟。旅

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餓尾斷層位置稠確定炭后念,佳幻其規(guī)模、低產(chǎn)狀以及萬破碎膠結(jié)忽等特征就感可迎刃而擋解。弟

滴

(4咐)藍娃斷裂破碎歡含水帶抽持水試驗成缺果分析。逐由于破碎手帶彼(趙振含上、下弱盤破碎圍裹巖錯)皇商介質(zhì)不敢均止,錄闖且基坑施漸工一般為飼分段開挖為、襯秤砌妙,衡答故其滲透物系數(shù)的提殲供和涌水頃量的預(yù)測暫在評價勘屯察范圍地斬下水富水岸程度時是養(yǎng)非常重要航的。開挖道遇斷裂或殺溶洞息時消,治尚地下水往貼往呈集中三涌鬼出無倉(毅即突水現(xiàn)中象刃)凍。植

售

捕暮從目前地憂質(zhì)勘察和夸土建施工株資瀉料嘉(英賭具體見巴表惕1)曾透可灑知趟,腰恥斷裂破碎黎帶的導(dǎo)水須性不僅取唐決于自身缺的力學(xué)性胞質(zhì)笛,癢樹還受圍巖輩性質(zhì)控緞制征,羅始如雖均具沃張性特便征理,暴蒸可透水、象富水部位滑多見于圍蝶巖為脆性就巖或兩種衣軟硬巖交押界煤處鏈,止導(dǎo)尤其多見丑于灰?guī)r蘭區(qū)恢;馳期也可以看她出勘察成遵果和土建轉(zhuǎn)施工所揭歪示情況基能本一艱致旅,地乎如清泉街波斷裂基坑辱涌水量預(yù)蘇測也是較勞合理可靠缺的。此外他廣從斷裂趣同永區(qū)間遙段局部地敏段可能富本水肉,袖蔥今后工程膜設(shè)計與施填工中應(yīng)注蘭意防范。治2.2援域勘察成果肆有效性刪

頭

吹咐通過斷裂命專題勘同察茫,它辣采用資料徑收殲集百,態(tài)謎鉆探、抽第水試驗、康巖礦鑒定村以及一些爪物探手劍段斷,沈極能查清斷陸裂的主要遍特征和富刑水程度以虹及補給情銷況應(yīng),海鵲能查明地躲表水、第漏四系沖積喝～洪積砂拴層孔隙潛垃水與斷裂麥破碎含水持帶的水力輕聯(lián)系密切牙程般度芳,淘絮能滿足土畫建施工和取設(shè)計工作棋的要求。縮地鐵工程彼斷裂勘察碎實例也較娘多繼,沒診事實證明抹勘察成果歪在一定程監(jiān)度上較好紙地指導(dǎo)了勒土建設(shè)計蠻與施工。捐3根.井勘察報告御的應(yīng)用和放工程措施明建獎議女煎

腰漲勘察成果嫂是經(jīng)過一酸整套科學(xué)晨的程秩序祖,揚享執(zhí)行國家犬、地方和膛有關(guān)行業(yè)燒規(guī)范標(biāo)抽準碼,慣省通過全體蜂勘察人員妄的努力得過到的智慧銀結(jié)潑晶閱,嗎報成果有效龜可靠。工稻程設(shè)計與奸施工破中婚,句悅應(yīng)充分研蠻讀勘察報誘告蜘,胞盛并作為設(shè)課計與施工處的基捕礎(chǔ)看;睜求采取有效蹈的支護和刑止排水措鈔施棟,稱避免或減見少斷裂對鐘工程施工容造成的不殃利影響。密

選

的些車站應(yīng)盡秀量避開斷格層從,戀虛否則應(yīng)采腦取蒸結(jié)構(gòu)煌抗震設(shè)防喚措施。高向架段應(yīng)調(diào)增整步陣跨拋,朋呼墩位盡量臂避開斷層禽破碎雨帶慰,低汗無法避開涂的憤,糧灘要采取必季要的工程蔽結(jié)構(gòu)頸防范措施顯。去

控

松汗斷層通常顫由幾條斷述裂面構(gòu)鋪成冤,淺另因此除對苦地質(zhì)報告齡中述及的奪斷層破碎瘡帶發(fā)育部四位著重制叫定施工預(yù)結(jié)案梢,延妄還應(yīng)考慮查整個斷裂愿帶的可能固范熔圍習(xí),累斷并及時支畢護、超前味支護。明巧挖基坑圍筍護可采用天排繁樁孫(伴賭加止水措蹲施砌)恭儲或連續(xù)墻胸加內(nèi)支撐含方針案小;靈寒暗挖戴隧道削常借助地朗層注漿、抖管棚等加歷固措施進椅行初砌支悉護。若采酒用盾構(gòu)法慢施苗工矩,苗燭還應(yīng)查閱損地質(zhì)報告乓中帶內(nèi)巖貫石抗壓強漆度極值和悅地層軟硬他不均情況脆等內(nèi)崖容扛,燥驚以便指導(dǎo)雞施逗工蝦;愁溫施工中應(yīng)郊常查刀具別磨損情況編以便及時含更調(diào)換閑,滿撿另外從地災(zāi)面或盾構(gòu)悉機內(nèi)對前略方破碎地澇層進行適聾當(dāng)?shù)募庸桃?guī)是必要的針。此外對姻于高架段忌沖孔成樁勾施工中應(yīng)尺控制偏錘晨、漏漿、厚偏袖樁劍,搞匪可扔泥球胞或加片石希甚至采用和鋼護筒支來護等措施餅。符

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塞辭工程降水悅方案應(yīng)堅按持堵排結(jié)程合的原莖則益,岸艇并重視圍迎護獵結(jié)構(gòu)閣的止水對碎工程防水篇的效果。全這里強調(diào)堂三請點淋:掉

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慰1)姑棄應(yīng)充分考尼慮殘積土球和全、強明風(fēng)化層的蒜特殊丙性持,遵欠其遇水易蒙崩解、管殖涌。越秀統(tǒng)公園站圍孝護樁施柴工逆,相跡就出現(xiàn)管梨涌流砂、肆排水不斷劇增加的情鴨況渣,犁無法在人炒工挖孔樁杯內(nèi)明接排家,爛菊只能采取母外圍深孔允注漿止水渠。尾

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(憑2)毛啟不應(yīng)過度腥排挖水薄,屯逆否則會引輛起周邊土危體下陡沉喚,船衡危及周邊闊建筑逗安全。紀儀念堂鴿站扔50m如題區(qū)間工朱中萌,勁國發(fā)現(xiàn)地表羽塌陷問題膊后匆,嘩器除加密長騎管棚和徑繁向?qū)Ч茏Ⅱ湞{招外興,衣忌不得不采座取回灌地勺下水的措祖施。借

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(碼3)藍偽富水?dāng)鄬犹阶钔怀龅哪刭|(zhì)特點奮是巖石破份碎且硬度科、強度誦高伏,愁貫地下水豐熱富緞,噸屋補給異常扔迅速。在籍這類地層愛中度,口源盾構(gòu)機螺秒旋輸送機葡出口容易酒出現(xiàn)噴亡涌耐,謊踩除備足排打水能力霉外條,配玻應(yīng)對斷層踏破碎帶進喚行加固和撫止水。此齒外在暗挖梨隧祖道弟,虹咬也應(yīng)注意刮地下水的牌逕流對洞商身結(jié)構(gòu)水嘴泥漿體的謊沖刷破壞貴