多種勘察方法在某軌道交通勘察中的綜合應(yīng)用分析

摘 要 巖土工程勘察是工程設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ)，科學(xué)的勘察方法是確?？辈熨|(zhì)量及效率的關(guān)鍵所在。當(dāng)前的軌道交通工程，普遍具有結(jié)構(gòu)形式多樣化、施工工法交互變化等特點(diǎn)，單一的勘察方法已無(wú)法滿足工程需求。本文通過(guò)對(duì)某軌道交通工程詳勘階段所采用的各類勘察方法的淺析，說(shuō)明多種勘察方法的綜合應(yīng)用在軌道交通巖土工程勘察中的可行性與必然性。

關(guān)鍵詞 軌道交通;巖土工程勘察;勘察方法

引言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為適應(yīng)城市發(fā)展的需要、緩解城市交通的緊張狀況，國(guó)內(nèi)諸多城市展開了軌道交通工程的建設(shè)。巖土工程勘察作為軌道交通工程中設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。軌道交通工程一般具有規(guī)模大、工期長(zhǎng)、地質(zhì)條件復(fù)雜等諸多特點(diǎn)，任何單一的勘察方法均僅能提供部分所需材料，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足此類工程的勘察所需，因此將多種勘察方法科學(xué)整合后進(jìn)行綜合應(yīng)用是軌道交通巖土工程勘察的必然趨勢(shì)。

1工程概況

該軌道交通工程全線總長(zhǎng)約58.4km，其中地下線約13.3km，過(guò)渡段約2.8km，高架線約42.3km。全線共設(shè)車站16座，其中地下車站6座，余為高架車站。地下區(qū)間均為盾構(gòu)區(qū)間，地下車站均采用蓋挖法施工。工程場(chǎng)地大區(qū)地貌為盆地地貌，沿線微地貌主要包括低丘緩坡、河流漫灘、河流階地等。沿線場(chǎng)地表層多分布有人工填土，填土以下為第四系沖、洪積層，局部分布?xì)垺⑵路e層，下伏基巖以白堊系泥質(zhì)粉砂巖為主，局部夾鈣質(zhì)粉砂巖、中砂巖、沙礫巖等[1]。

2勘察方法

該工程詳勘階段，主要采用了資料搜集、地質(zhì)測(cè)繪、鉆探及取樣、原位試驗(yàn)、水文地質(zhì)試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)等勘察方法。

2.1 資料搜集

對(duì)已有資料的搜集、整理、分析與利用，是一項(xiàng)貫穿勘察全過(guò)程的關(guān)鍵性工作。該工程詳勘階段所搜集的資料主要包括了沿線周邊各類障礙物分布資料、社會(huì)及自然環(huán)境資料、區(qū)域地質(zhì)資料、歷史地震資料、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)資料等。通過(guò)資料搜集，在勘察外業(yè)工作開展前便建立起一個(gè)較完整的擬建場(chǎng)地自然與社會(huì)環(huán)境特征、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)特征的體系。使勘察工作的重點(diǎn)及難點(diǎn)得到明確，使河流、城市主干道等特殊地段的勘察時(shí)間安排及整個(gè)勘察工期的規(guī)劃更加科學(xué)，有效降低了勘察的安全及質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，并為勘察綱要、技術(shù)交底書、安全交底書、勘察報(bào)告等文件的編制提供了豐富的素材。與此同時(shí)，搜集到的部分資料，也是該工程勘察成果資料的比對(duì)對(duì)象。詳勘期間，共搜集到可利用的相關(guān)資料70余份，為勘察工作的圓滿完成打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 地質(zhì)測(cè)繪

地質(zhì)測(cè)繪是巖土工程勘察的核心工作之一。該工程詳勘階段，完成的地質(zhì)測(cè)繪工作主要包括對(duì)沿線地形地貌進(jìn)行詳細(xì)劃分，摸查不良地質(zhì)發(fā)育情況，調(diào)查水系發(fā)育特征并進(jìn)行水位測(cè)量，于沿線周邊的基巖出露點(diǎn)進(jìn)行巖層產(chǎn)狀測(cè)繪等。通過(guò)地質(zhì)測(cè)繪，加深了對(duì)工程場(chǎng)地地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土層時(shí)代成因等的掌控，為工程場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)提供依據(jù)，為巖質(zhì)基坑邊坡及隧道圍巖穩(wěn)定性計(jì)算等提供計(jì)算參數(shù)。詳勘期間，全線共設(shè)置專業(yè)地質(zhì)點(diǎn)130余處，地質(zhì)測(cè)繪使勘察方案布設(shè)更加科學(xué)，勘察成果資料更加完善。

2.3 鉆探及取樣

鉆探作為使用最廣泛的傳統(tǒng)勘察方法，具有操作簡(jiǎn)單，地下巖土體特征判別直觀，勘察效果較明顯等優(yōu)點(diǎn)。該工程詳勘階段，所有勘探點(diǎn)均為鉆探孔，并要求進(jìn)行全孔取芯。根據(jù)地層特征不同，鉆探時(shí)采用了不同的設(shè)備與工藝。填土、黏性土、砂土、礫石土及全風(fēng)化基巖、強(qiáng)風(fēng)化基巖、基巖中的透鏡狀軟弱夾層等地層，一般采用靜壓法或回旋干鉆法進(jìn)行取芯;中等風(fēng)化基巖，一般采用泥漿護(hù)壁回旋鉆進(jìn)法取芯。針對(duì)較厚的填土、砂土、礫石土等易出現(xiàn)孔壁垮塌的土層，必要時(shí)采用套管護(hù)壁工藝;采取率不能滿足要求的地層，采用雙層巖芯管鉆進(jìn);在遇到透鏡狀軟弱夾層時(shí)，嚴(yán)格控制每回次進(jìn)尺，確保地層劃分的精確性。

該工程詳勘時(shí)，所有巖、土樣品均在鉆孔中采取。為確保樣品質(zhì)量滿足試驗(yàn)所需，根據(jù)各巖土層特征及所需進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目不同，采用不同的取土器及取樣方法。軟土土樣采用薄壁取土器靜壓法采取，黏性土土樣一般采用敞口活塞取土器連續(xù)靜壓法或重錘少擊法采取，原狀砂樣采用取砂器采取，填土、砂土及礫石土的擾動(dòng)土樣于土芯中選取，巖樣在規(guī)定深度的巖芯中選取。

通過(guò)密集的鉆探及取樣，探明了該工程場(chǎng)地內(nèi)的地層分布情況，為室內(nèi)土工試驗(yàn)采集了充足的樣品，也為原位試驗(yàn)及水文地質(zhì)試驗(yàn)等提供了操作平臺(tái)[2]。

2.4 原位試驗(yàn)

原位試驗(yàn)是進(jìn)行工程場(chǎng)地內(nèi)巖土層劃分，確定巖土體工程特性的重要工具。具有避免擾動(dòng)，可直接獲取巖土體現(xiàn)場(chǎng)原位特性指標(biāo)和相對(duì)連續(xù)的巖土體分布特征等優(yōu)點(diǎn)。該工程詳勘階段所采用的原位試驗(yàn)主要包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、波速試驗(yàn)及電阻率試驗(yàn)等。

①標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：主要在砂土、黏性土、全風(fēng)化基巖及透鏡狀軟弱夾層中實(shí)施。主要用于進(jìn)行砂土的液化判別及密實(shí)度判定;黏性土、全風(fēng)化基巖塑性狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)初步判斷;砂土、黏性土、全風(fēng)化基巖及透鏡狀軟弱夾層的承載力確定等。②重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)：主要在填土、礫石土、強(qiáng)風(fēng)化基巖及透鏡狀軟弱夾層中實(shí)施。主要用于進(jìn)行填土、礫石土的密實(shí)度判定;礫石土、強(qiáng)風(fēng)化基巖及透鏡狀軟弱夾層的承載力確定等。③旁壓試驗(yàn)：在選定的鉆孔中于全孔深度實(shí)施。用于進(jìn)行各巖土層臨塑壓力、極限壓力等參數(shù)的確定。④單孔波速試驗(yàn)：在選定的鉆孔中于全孔深度實(shí)施。主要用于進(jìn)行各巖土層土的類型劃分，場(chǎng)地類別劃分，基巖巖體完整性判定等，并為基巖風(fēng)化程度劃分提供參考。⑤電阻率測(cè)試：在選定的鉆孔中于全孔深度實(shí)施。用于提供接地設(shè)備及雜散電流腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)所需。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)與重型動(dòng)力觸探試探，可以有效解決部分巖土層取樣困難或無(wú)法通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)獲取部分物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)的問(wèn)題。而旁壓試驗(yàn)及波速試驗(yàn)成果，在直接獲取部分參數(shù)指標(biāo)的同時(shí)，可以與鉆探分層、室內(nèi)土工試驗(yàn)成果等形成比對(duì)，使巖土層分層劃分、參數(shù)確定、特征描述等更加科學(xué)精準(zhǔn)。

2.5 水文地質(zhì)試驗(yàn)

水文地質(zhì)試驗(yàn)是獲取工程場(chǎng)地內(nèi)各巖土層水文地質(zhì)參數(shù)的重要手段，也是進(jìn)行場(chǎng)地水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。該工程詳勘階段，在各地下車站、U型槽、隧道等地下工程所在場(chǎng)地內(nèi)分別布置了一定數(shù)量的水文地質(zhì)試驗(yàn)孔。其所進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)一般采用分層水文地質(zhì)試驗(yàn)，部分強(qiáng)風(fēng)化基巖厚度較薄的試驗(yàn)孔，在強(qiáng)-中等風(fēng)化基巖段采用混合水文地質(zhì)試驗(yàn)。砂土、礫石土層采用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn);黏性土層采用常水頭注水試驗(yàn);風(fēng)化基巖一般先進(jìn)行抽水試驗(yàn)試抽，若涌水量較小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)抽水試驗(yàn)，則改為進(jìn)行常水頭注水試驗(yàn)。在水文地質(zhì)試驗(yàn)孔中，于各含水層分別抽取地下水水樣進(jìn)行水質(zhì)全分析試驗(yàn)。

通過(guò)水文地質(zhì)試驗(yàn)，可以進(jìn)行擬建場(chǎng)地的含水層劃分及含水層特征判斷，獲取各巖土層的滲透系數(shù)及單井涌水量等重要參數(shù)。同時(shí)水文地質(zhì)試驗(yàn)所獲取的參數(shù)也可與搜集到的水文地質(zhì)資料，地質(zhì)測(cè)繪所獲得的水系發(fā)育特征，鉆探時(shí)基巖裂隙發(fā)育情況描述，及土層的密實(shí)度、顆分成果等形成比對(duì)并相互驗(yàn)證。

2.6 室內(nèi)土工試驗(yàn)

室內(nèi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)是巖土工程勘察的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)之一。該工程詳勘階段，針對(duì)結(jié)構(gòu)形式及施工工法的不同，進(jìn)行的室內(nèi)土工試驗(yàn)項(xiàng)目略有差異。所有工點(diǎn)均進(jìn)行了常規(guī)試驗(yàn)及巖土體的腐蝕性、熱物理、巖石顆粒密度、巖塊波速、巖石薄片鑒定、巖石膨脹性試驗(yàn)等特殊性試驗(yàn);地下工程處增加了三軸壓縮試驗(yàn)、巖石抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)等項(xiàng)目。室內(nèi)土工試驗(yàn)是場(chǎng)地內(nèi)各巖土層定名及劃分的主要依據(jù)，也是各巖土層諸多物理力學(xué)參數(shù)的直接來(lái)源。

2.7 其他方法

該工程詳勘階段，鉆孔開口前均先進(jìn)行物探工作，部分鉆孔在3m深度內(nèi)采用了挖探方法，使鉆孔位置合理規(guī)避各類地下障礙物，確保了勘察工作的安全、順利進(jìn)行[3]。

3結(jié)束語(yǔ)

在該軌道交通工程詳細(xì)勘察階段，針對(duì)其所在場(chǎng)地的環(huán)境與地質(zhì)條件，將資料搜集、地質(zhì)測(cè)繪、鉆探及取樣、原位試驗(yàn)、水文地質(zhì)試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)等諸多勘察方法科學(xué)整合后進(jìn)行綜合應(yīng)用，使不同勘察方法所獲取的成果資料得以相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，使勘察資料的完整性及精確性得到提升，有效提高了勘察質(zhì)量及勘察效率，充分說(shuō)明了多種勘察方法的綜合應(yīng)用在軌道交通巖土工程勘察中的可行性與必然性。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛堃.發(fā)展城市軌道交通政策研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2016.

[2] 繆衛(wèi)東.探究工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2019，（9）：130.

[3] 沈小克，蔡正銀，蔡國(guó)軍.原位測(cè)試技術(shù)與工程勘察應(yīng)用[J].土木工程學(xué)報(bào)，2016，49（2）：105-127.

作者簡(jiǎn)介

范矞翀（1989-），男，浙江金華;學(xué)歷：大學(xué)本科，現(xiàn)就職單位：上海世紀(jì)都城建筑設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，研究方向：巖土工程。