某地铁车站工程地质条件分析评价及建议

某地铁车站工程地质条件分析评价及建议摘要：对武汉市某地铁车站所处场区的水文地质条件及工程条件进行了研究分析，并有针对性地进行评价，进而为施工设计提出合理化建议。

关键词:工程地质条件；分析评价；建议
中图分类号：u412.22文献标识码：a文章编号：
1 工程概况
车站位于十字口，近南北方向设置。

根据设计方案，车站拟采用明挖施工，基坑长约187m，标准段基坑宽度19.2m，基坑开挖深度约16.2m，基坑坑底标高约6.37m。

2 自然概况
（1）自然地理：位于江汉平原东部平原边缘隆起带。

区内总体地形南高北低、东高西低，最高点为南部武昌境内的顶冠峰，高程197.70m。

场区地貌单元属长江ⅰ级阶地河流堆积平原，地形平坦开阔。

地表建筑物较少，局部存在沟塘。

地面高程介于19～22m。

（2）气象特征：地处江汉平原东缘，属亚热带气候。

气候温和，雨量充沛，四季分明，夏炎冬寒，具湿润性季风气候特征。

（3）水文特征：地表水系发育，河湖密布，沟渠纵横，长江、汉水为区内主要干流，在区内流经长度分别为51km和19km。

区内湖泊密布，塘、堰尤如繁星点缀。

3 地层岩性
在地层分区上属下扬子分区的大冶小区。

地层从志留系到第四系均有出露。

其中第四系分布最广；志留系、泥盆系裸露地表，多形成低山丘陵；石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪和白垩纪～下第三系仅见零星露头。

工程场区大部位于ⅰ级阶地河流堆积区，分布地层有第四系全新统（q4）、上更新统（q3），中更新统（q2）及下更新统（q1）；基岩为白垩系～第三系东湖群泥质粉砂岩。

4 水文地质条件
根据含水介质和地下水的赋存状况，可将场区内地下水划分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水三种类型。

上层滞水：主要赋存于填土层中，其含水与透水性取决于填土的类型。

上层滞水的水位连续性差，无统一的自由水面，接受大气降水和供、排水管道渗漏水垂直下渗补给，水量有限。

勘察期间，稳定水位埋深多在0.5～4.7m。

该层孔隙水对拟建基坑开挖施工影响较小。

第四系松散岩类孔隙水：主要赋存于角砾土、碎石土中，具承压性，抽水试验显示其承压水头埋深多在1.2～3.2m，相当于高程16.25～19.40m。

主要接受侧向补给，并进行侧向排泄，含水层与长江水力联系密切，呈互补关系，水量较大。

粉质黏土夹粉砂层富水程度一般，主要接受周围土层孔隙水侧向补给及角砾土层越流补给，基坑开挖时在地下水动力作用下会产生流砂现象，直接影响基坑稳定。

根据武汉市地区区域水文地质资料，一级阶地承压水位标高一般
18.50～22.00m，年变幅为3～4m。

场区承压水位较高，基坑开挖过程中可能出现基坑突涌现象，对基坑工程影响较大。

基岩裂隙水：主要赋存于强～中等风化基岩裂隙中，补给方式主要为上覆含水层的下渗补给和侧向补给，具承压性，对基坑工程影响较小。

5 场地稳定性及适宜性评价
（1）建筑场地的稳定性：在中国地壳稳定性分区中，属于地壳稳定区，近场区地震烈度较低，新构造活动微弱，无活动性断裂通过，构造稳定性条件好。

（2）建筑场地的适宜性：根据勘察结果，拟建工程场地稳定，场地地形有一定起伏，排水条件尚可，地下水对车站基坑工程建设影响较大。

场区软土较发育，厚度大，对车站基坑开挖和区间盾构施工都有一定的不利影响，但可采取相应措施进行处理。

场地为较适宜工程建设。

6 基坑工程安全等级
根据《建筑基坑支护技术规程》（jgj 120-2012）表3.1.3，车站基坑安全等级为一级，重要性系数γ0取1.10。

7 基坑开挖维护方案
基坑开挖深度范围内，表层为素填土，其下为软塑状黏土、流塑状淤泥、淤泥质黏土，中部为软塑状粉质黏土，下部为流塑状淤泥质黏土；基坑底部大部分段为可塑状粉质黏土，局部为硬塑状黏性土，车站南端基坑底部存在厚约2.0m淤泥质黏土，东北角坑底
下约4～5m处存在粉质黏土夹粉砂层。

从场区地层条件来看，本区段明挖基坑不具备放坡开挖的条件，采用支护开挖方法较为合适。

由于基坑坑壁土体自稳能力差，考虑到基坑变形控制要求严格，基坑壁土层易流变、渗水等因素建议采用地下连续墙+内支撑支护方式。

首先，地下连续墙施工震动小、噪声低，墙体刚度大，防渗性能好，对周围地基基本无较大扰动；其次，其施工工艺较为成熟，施工工期较短，采用新型挖槽机械可大幅降低施工成本及作业周期。

另外，在地下连续墙槽段搭接处宜实施旋喷补强，或通过高压注浆设置隔水帷幕，以防止围护结构封闭不严导致的坑内出现流土、周边土体沉降过大等弊端。

8 抗浮措施
车站为巨大的封闭箱形结构，而且地下水位埋深较浅，覆土重量及结构自重无法满足抗浮要求,需要设置抗浮桩以满足工程施工及运营期间的抗浮要求。

抗浮桩推荐采用钻孔灌注桩，以下部角砾土作为桩端持力层。

9 基坑抗突涌分析
场区处于长江ⅰ级阶地，基坑下部存在承压含水层角砾土、碎石土、粉质黏土夹粉砂层，含水层与长江江水存在水力联系。

基坑底部以下存在承压水层，需对基坑进行抗突涌稳定性验算。

稳定性验算公式为：
kty×hw×γw≤d×γ
式中 kty—抗坑底突涌安全系数，对于大面积普遍开挖的基坑，不小于1.20；对于承台可分别开挖且平面尺寸较小的基础，不应小于1.0；
d—基坑底至承压含水层顶板的距离（m）；
γ—d范围内土的平均天然重度（kn/m3）；
hw—承压水水头高度（m）；
γw—水的重度，取10kn /m3。

角砾土顶面埋深为23.40～27.00m，高程-1.41～-5.44m；基坑底面埋深15.74m，高程6.37m，勘察其间地下水位平均埋深0.6～3.0m，高程19.10～19.25m，按偏安全考虑，取承压含水层顶板平均高程为-1.41m, γ取19.85kn/m3。

经计算，kty= 0.75<1.20，因此基坑开挖过程中存在承压水突涌破坏的威胁。

当地下水水位高程为11.46m时，kty =1.20，即承压水位高程低于11.46m时，基坑抗渗稳定。

建议采用管井降水方式，对承压含水层进行降水，使承压水水位标高降至11m以下，以保证基坑正常施工。

车站东北角坑底下约4～5m处存在粉质黏土夹粉砂层，该层为承压含水层的“过渡层”，为弱透水层，具弱承压性，与下部的承压含水层存在水力联系。

根据基坑抗承压水突涌验算公式，此处承压水水位高程需低于1.9 m基坑坑底才不会出现突涌破坏，若采用降水措施，水位降深将高达17.5m。

由于粉质黏土夹粉砂分布较少，
可考虑采用深层搅拌法或高压喷射注浆法的土体加固方式对该层
进行处理，通过地基土的加固处理，不但可以增加土体强度，也降低了土体的渗透性，使该处的基坑坑底抗渗稳定性得以提高。

10 基坑、桩基设计应注意的问题
（1）基坑开挖深度较大，应根据开挖进展情况及时采取内支撑方案。

基坑开挖过程中应尽量减少对坑底原状土的扰动。

（2）基坑开挖过程中土方的开挖改变了土中原有的应力状态，引起土层的变形蠕动，从而引起支护结构产生水平变形和竖向变形, 基坑开挖过程中需严格控制坑壁水平位移。

（3）在对软土开挖时，基坑内土面高度应保持均衡，高差不宜超过1m，土方应随挖随运不能堆置在基坑边，以防对支护体系产生不利影响。

（4）基础施工之前，应了解周围的地面排水情况，对可能排入或渗入基坑的地面雨水、生活用水进行有组织排水；及时发现周边水管的破裂渗漏事故，并采取相应措施，严禁地表水或基坑排除的水倒流回渗入基坑。

（5）深基坑开挖后土体会有一定的回弹，同时由于坑底土的回弹，设计需注意土体回弹可能引起的坑底支护结构拉裂，对基坑支护结构、周围邻近已有建筑物、地下管线等产生不利影响。

（6）由于基坑支护系统具有动态性与复杂性特点，因此在基坑支护系统设计中，概念设计是关键。

基坑开挖中为确保基坑周围
建构筑物的安全和支护结构的稳定，应遵循“分层、分区、分块、分段、抽槽开挖、留土护壁、先撑后挖、先形成中间支撑，减少无支撑暴露时间”的原则。

（7）由于坑底土体隔水性较好，出水量较小，可采用重力排水法(集水明排)，基坑内设置排水沟和集水井，用抽水设备将基坑中水从集水井排出。

基坑内明排水沟及集水坑不得设置于基坑周边，距离围护体应有一定距离，开挖过程中发现围护体接缝处渗水应及时采取封堵措施。