福州地鐵勘察常見(jiàn)特殊巖土淺析

張恒陽(yáng)

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

1 概述

福州地處中國(guó)華東地區(qū)、福建東部、閩江下游及沿海地區(qū)，是福建省的政治、文化、科教和交通中心，中國(guó)東南沿海重要城市。作為海上絲綢之路的門(mén)戶城市，福州近幾年的發(fā)展日新月異，地鐵建設(shè)作為城市發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，福州地鐵的建設(shè)也發(fā)展十分迅速。福州市城市地鐵1號(hào)線于2016年5月18日開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)，使福州邁入了地鐵時(shí)代。截至目前，福州地鐵運(yùn)營(yíng)線路共有2條，即1號(hào)線一期、2號(hào)線，里程總長(zhǎng)約53.40 km，共設(shè)車(chē)站43座。目前福州地鐵在建線路共有5條(段)，包括1號(hào)線二期、6號(hào)線、5號(hào)線、4號(hào)線、濱海快線，里程總長(zhǎng)約157 km[1]。

2 自然條件

2.1 地形地貌

福州市區(qū)地貌單元以沖海積—海陸交互相地貌單元為主，局部為剝蝕殘丘地貌單元。沖海積—海陸交互相地貌單元地形較平坦，相對(duì)高差較小，大部分被辟為城市道路、居民區(qū)、村莊和菜地。剝蝕殘丘地貌單元地形起伏稍大，高差在10 m～100 m之間，自然坡度約15°～40°，植被較發(fā)育，多被開(kāi)發(fā)為林地、山體公園等。

2.2 地層巖性

2.3 水文

福州地處閩江流域，降雨豐富，地表水體發(fā)育，地表水主要分布于閩江、洪陣河、帝封江和多條市區(qū)內(nèi)河及成片池塘等，福州市區(qū)水道密布，主要有晉安河、白馬河、光明港、安泰河等多條內(nèi)河，都與閩江相通。

福州地區(qū)地下水也較發(fā)育，地下水有上層滯水、潛水、承壓水三種類(lèi)型。地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水豎向入滲補(bǔ)給和閩江、帝封江以及各內(nèi)河地表水體的側(cè)向入滲補(bǔ)給，地下水位受季節(jié)和地表水水位的影響明顯。

3 特殊巖土及對(duì)工程的不利影響

根據(jù)相關(guān)勘察資料，福州地鐵在勘察過(guò)程中常見(jiàn)的特殊巖土主要有填土、軟土、殘積土及風(fēng)化巖。下面詳細(xì)說(shuō)明每種特殊巖土的具體特性及其對(duì)工程的不利影響。

3.1 填土

據(jù)相關(guān)鉆探和調(diào)查資料分析，填土層在沖海積—海陸交互相地貌單元表層多有分布，其中主要為素填土、雜填土、填砂和填石。素填土主要為粘性土，結(jié)構(gòu)松散，表層含少量根系，堆填不均勻，地基承載力較低；雜填土中多含碎石、磚塊、混凝土塊等建筑垃圾，結(jié)構(gòu)松散，地基承載力低，受外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大變形且不均勻；填砂和填石主要分布于既有道路路基上，層厚0.40 m～7.20 m，平均厚度2.32 m，填石粒徑一般為5 cm～55 cm，最大粒徑大于130 cm，空隙由填砂及粘土充填，堆填不均勻。素填土、雜填土、填砂和填石主要位于表層，對(duì)區(qū)間隧道影響較小，主要會(huì)對(duì)車(chē)站基坑的開(kāi)挖產(chǎn)生較大影響。填土一般具有孔隙率大、透水性強(qiáng)的特點(diǎn)，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中若不采取相關(guān)措施進(jìn)行支護(hù)，基坑側(cè)壁會(huì)產(chǎn)生較大變形，存在基坑坍塌的安全隱患。

3.2 軟土

福州地區(qū)軟土層主要為第四系沖海積淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥夾砂層，局部為沖洪積淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥夾砂層，淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥夾砂層具有含水量高，孔隙比大，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低，靈敏度高的特點(diǎn)，軟土的具體指標(biāo)詳見(jiàn)表1[3]。當(dāng)原狀土受到振動(dòng)或擾動(dòng)以后，由于土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度會(huì)大幅度降低，軟土地基受振動(dòng)荷載后，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降或基礎(chǔ)下土體擠出等現(xiàn)象。軟土屬高壓縮性土，壓縮系數(shù)大，導(dǎo)致軟土地基上的建筑物一般沉降量較大。軟土在長(zhǎng)期荷載作用下，除產(chǎn)生排水固結(jié)引起的變形外，還會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的剪切變形，這對(duì)建筑物地基沉降有較大影響，同時(shí)對(duì)邊坡和地基穩(wěn)定性不利。軟土的含水量雖然很高，但透水性差，特別是垂直向透水性更差，屬微透水或不透水層，對(duì)地基排水固結(jié)不利，軟土地基上建筑物沉降延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一般達(dá)數(shù)年以上。軟土由于沉積環(huán)境的變化，土質(zhì)均勻性差，福州地區(qū)淤泥、淤泥質(zhì)土層中常夾有厚度不等的粉土或粉砂層等，作為建筑物地基易產(chǎn)生不均勻沉降。另外，由于該類(lèi)土中富里酸和有機(jī)質(zhì)含量偏高，導(dǎo)致pH值普遍偏低，對(duì)地基處理會(huì)產(chǎn)生不利影響。

表1 福州地區(qū)軟土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3.3 殘積土及風(fēng)化巖

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和相關(guān)勘察成果分析，福州地區(qū)花崗巖分布區(qū)域也較廣。花崗巖殘積土以砂質(zhì)粘性土、粘性土為主，局部為礫質(zhì)粘性土，土質(zhì)的均勻性差。由于每個(gè)結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度不同，導(dǎo)致風(fēng)化巖存在風(fēng)化不均勻的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為不同風(fēng)化程度的巖石在垂直方向往往交錯(cuò)出現(xiàn)，使巖體的力學(xué)強(qiáng)度變化和差異較大。殘積土和風(fēng)化巖在天然狀態(tài)下具有較好的力學(xué)性質(zhì)，壓縮性中等偏高，但遇水會(huì)軟化、崩解，強(qiáng)度急劇降低[5]。基坑開(kāi)挖時(shí)，須采取合理的施工方案，及時(shí)進(jìn)行封底及防滲和支護(hù)，避免因水浸泡其強(qiáng)度降低。隧道開(kāi)挖施工時(shí)應(yīng)采取有效措施，避免裸露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或長(zhǎng)時(shí)間被水浸泡，防止遇水軟化和失水干裂。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)相關(guān)調(diào)查和勘察資料分析，福州地鐵在勘察過(guò)程中常見(jiàn)的特殊巖土主要有填土、軟土、殘積土及風(fēng)化巖。這幾種特殊巖土均會(huì)對(duì)后期的設(shè)計(jì)和施工產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)绊懙竭\(yùn)營(yíng)期間的安全。因此，需對(duì)這幾種特殊巖土產(chǎn)生足夠的重視，在設(shè)計(jì)和施工期間采用相關(guān)措施消除其產(chǎn)生的不利影響，從而保證地鐵施工和運(yùn)營(yíng)期間的安全。