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1、断裂对广州地铁工程施工的影响及勘察对策摘要:论述了断裂对地铁工程施工的影响,针对工程设计和施工需要,提出了断裂勘察对策和工程措施建议。关键词:断裂;地铁;施工;勘察对策广州地区地质条件复杂,地层种类多,构造断裂相当发育,素有“地质博物馆”之称。地铁工程施工中经常遇到断裂破碎带,给施工带来不利影响。如何将断裂对施工的影响减少到最小,是值得考虑的问题,为此,应查明线路部位断裂带的主要特征及其对工程的影响,为工程设计和施工提供地质依据。1断裂对地铁工程施工的影响广州地铁施工过程中,很多线路都碰到断裂破碎带,大部分施工受阻,造成工程投资增加、工期拖延、危及安全。断裂带来的主要不良影响和危害有以下几个方
2、面:(1)基坑周边地面下沉,房屋开裂。二号线越秀公园站,基坑围护方案采用止水帷幕止水、人工挖孔桩围护加钢管内支撑方案。在北基坑施工中遇广从断裂富水段,由于持续降水排水量很大,使上覆土层疏干压密和花岗岩风化土管涌流失,造成围护桩身前倾,基坑周边地面下沉,房屋开裂,老体育馆(最大沉降量达60cm以上)不得不废弃使用。(2)盾构机刀具磨损破坏严重,施工进度慢。三号线大汉区间曾经遇到225m宽的张扭性富水断裂带(礼村断裂),断裂发育于红层和混合岩接触部位。洞身岩层整体性、均一性极差,硅化角砾岩单轴抗压强度达到67～156MPa。盾构机在其间掘进时滚刀偏磨严重,甚至出现刮刀因其固定螺栓断裂而脱落的现象,
3、使得施工中被迫停机,并从地面对前方土体进行了加固处理,以稳定开挖面进而开仓和更换刀具[1]。(3)施工隧道顶板多次冒落,事故处理工作量大。三号线洛大区间,盾构法施工过程中,段长10m内先后塌方两次,范围达约8m×8m(130m3砼)和11m×5m(150m3粘土),并引起江堤坍塌。对塌方区进行了回填和加固处理,含停机疏通盾构机管路共历时20天。分析事故原因,主要是由东西向河村断层的支断裂和堤岸抛石以及地层间隙引起的卸压与泥水管路堵塞引起的[2]。(4)发生涌水突水事件甚至造成基坑淹没。二号线纪念堂站50m暗挖区间,采用管棚支护,由于清泉街断裂和石磴子段灰岩并存,施工中发生突水事件,突水点水量达
4、10m3/h以上,隧道总涌水量达600m3/d以上,再加上预防措施不足,造成了基坑淹没以及地表部分地段塌陷。(5)灰岩区岩石破碎、岩溶发育,高架段成桩困难。五号线滘大(高架)区间,场地基岩主要为壶天群灰岩,因伴断裂发育,岩溶很发育,地下水丰富,对地铁施工造成了很大影响。冲孔成桩过程常有偏锤、偏桩、漏浆现象,其中某根桩施工耗时一年多。2勘察对策断裂发育总体上是有规律的,但在各地段表现出的工程特征却不尽相同,4有时区别很大。应根据区域调查成果去推测,并运用物探和工程勘察等手段来查明,结合施工地质资料去印证。2.1勘察工作内容、对象及实施方案2.1.1勘察工作内容和对象从以上分析可知,断裂的不利影响
5、主要有三种:一是断裂破坏了岩体的完整性,胶结不良的破碎带自稳能力差,在工程施工产生临空面时坍塌;二是因裂隙发育加剧了可溶岩的溶洞发育,给成桩造成困难;三是因存在储水空隙,在一定条件下形成导水通道和富水带(段),造成施工排水困难,而过度排水还导致周边土体下沉,危及周边建筑安全。针对地铁工程设计与施工需要,勘察工作内容的重点应为:查明和确定断层;断层面的产状确定和性质判断;断裂带规模、带内岩石破碎程度和胶结情况;断裂(线路地段)富水程度;断层两盘相对运动和断距的确定等。广州地区地铁线网内主要断裂分布有NE向广从断裂,近EW向瘦狗岭断裂、清泉街断裂和广三断裂,NW向礼村断裂、文冲断裂等;这些较大断裂
6、成为最主要的勘察对象。随着线网的扩展,今后也应关注外围的NW向白坭—沙湾断裂、NE向河源—东莞断裂等。明确勘察对象,首先应收集区域资料和前期勘察成果,并认真分析,专题勘察才能做到有的放失、疏而不漏。2.1.2勘察方法、实施步骤断层勘察方法主要有测绘、钻探、探槽(硐探)和物探方法。由于广州地铁线网内断层出露不多,地铁工程勘察中野外观测应用较少;物探方法较多应用于前期的线路(网)规划工作。这里结合清泉街断裂、广三断裂和广从断裂勘察等三个实例进行说明。(1)确定勘察实施方案。具体以广从断裂专题勘察为例简介方案如下:方案以岩土工程勘察为主,活动性评价为辅;采用勘探、抽水试验、岩矿鉴定和取样做岩土热释光
7、试验等多种方法,主要查明断裂(线路部位)位置、产状、规模、主断裂面特征和富水程度。布孔原则:于初步推断断裂位置布置垂直断裂走向的若干条勘探线,组成网格布孔方式(切忌平铺)。首先在线路旁侧布孔一排,以结合线路工点详勘工作;其次在两侧布两排孔进行追索,以详细查明断裂带的主要特征。基于三点确定一个面的原理,每个断裂面应有三个钻孔揭露,才能查明产状。设计钻孔详见钻孔平面图(图1)。此外,抽水试验宜布置多孔
