厦门轨道交通1号线工程地质条件及分析评价

谭本兴

摘要：厦门轨道交通1号线全长31.265km，跨越岛内岛外三个行政区，厦门地区地质条件复杂，为获取线路比选及工法选择所必须的地质资料，有针对性地进行了工程地质勘察，本文主要介绍了沿线工程地质条件及分析评价，并对设计施工提出合理化建议。

关键词：厦门；轨道交通；工程地质条件；分析评价；建议

Abstract:Xiamen Rail Transit Line 1full-length 31.265km, across the island off the Island three administrative district, Xiamen area with complex geological conditions, in order to obtain the line selection and method selection to geological data, puts forward the engineering geological survey, this paper mainly introduces the engineering geological condition and evaluation of along the line, and the design and construction of rationalization proposal.

Key words: XiamenRail trafficEngineering geological conditions

Analysis and evaluation ofSuggestion

中图分类号：U412.22文献标识码：A文章编号：

1、引言

厦门地处福建省东南部，与台湾隔海相望，是闽南政治、经济、文化中心及著名的侨乡。随着厦门市经济的快速发展，城市人口急剧增加，城市规模日益扩大，机动车数量迅速增长，发展轨道交通十分必要。根据《厦门市城市轨道交通线网规划》，厦门拟规划建设6条城市轨道线路，这将对厦门城市格局的变化、城市发展空间的拓展、经济社会的发展产生更加深远的影响。其中厦门轨道交通1号线起于开禾路西应殿街，沿线经过开禾路、升平路、中山路、文园路、湖滨南路、嘉禾路、海堤路、高集海堤、集杏海堤、杏前路、杏林北路、和美路、珩崎路、珩田路，最后到达线路终点厦门北站，设置有控制中心、高崎停车场、岩内综合维修基地等；全线长度为31.3km，其中地下线26.9km，地面线2.2km，高架线2.2km；设车站27座，其中地下站26座、地面站1座；平均站距全程1.3km，本岛1.0km，跨海段3.3km，岛外1.4km。

2、工作方法与目的

根据厦门复杂地质条件，收集已有地质资料，采用综合勘察方法，包括钻探、物探、原位测试（标准贯入试验、动力触探试验、静力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验、波速测试等）、室内试验等手段，初步查明沿线区域地质、水文地质及工程地质条件，并对线路通过地区的工程地质、水文地质条件进行评价；初步查明控制线路方案的不良地质、特殊岩土的性质、特征、范围。综合对比钻探、测试及试验结果，结合类似工程及当地工程经验，提出正确、合理的设计参数，同时对设计、施工提出合理化工程措施及建议。

3、区域地质特征

3.1 自然地理：厦门市位于福建省东南部，属经济特区，是现代化国际港口风景旅游城市；海西重要的中心城市，现代服务业、科技创新中心和国际航运中心。此外，国家十二五规划明确提出推进厦门两岸区域性金融服务中心建设。

厦门岛以中部筼筜港—钟宅湾北东向展布的长条形洼地为界，把该岛明显地分为两个形态不同的地貌单元，构成南高北低、东陡西缓、港湾发育的地貌形态。北部丘陵区，以北东向狐尾山—仙岳山—圆山为主体，构成北部分水岭，脊圆坡缓；山前台地、阶地发育，坳沟、小型冲沟不甚发育。南部山区地形陡峻，脊尖坡陡，最高峰云顶岩海拔339.4m，是本岛最大分水岭；山脊走向北东、北西向，山坡多怪石；山前沟系呈放射状发育，阶地、台地环布。

3.2 气象特征：厦门地区属南亚热带海洋性季风气侯，多年平均气温20.8℃；降水主要集中于4～8月，多年年平均年降水量为1183.4mm，多年平均蒸发量1910.4mm；3～8月较潮湿，多年平均相对湿度78%；本地区春、夏两季以SE向风为主，秋、冬两季以NE向风为主，厦门每年7～10月为台风季节，瞬时最大风速曾达80m/s（5914号台风），台风中心海平面气压最高900mb。

3.3 河流水文：岛内河流不发育，无常年性河流水系分布，局部冲沟地带分布有季节性短小溪沟，水量一般较小，均呈放射状汇流入海。厦门湾潮流属正规半日潮流，以往复流为主，主流向与深槽等深线一致。其中高崎海域及集杏海堤外侧海域属港湾型强潮海区，潮汐性质属正规半日潮型。

3.4 地形地貌：厦门轨道交通1号线呈南北走向，岛内跨越思明区和湖里区，一标范围全长约14.6km。沿线地貌有滨海堆积区、冲洪积阶地区、残积台地区及低山丘陵区。岛内经人类工程活动改造，线路地形总体较为平缓，局部一般倾斜，沿线地面标高1.7～37.4m。

3.5 地质构造：厦门岛处于“闽东燕山断坳带”东侧与闽东沿海变质带相接部位的中部。厦门岛的四周由几组不同方向的断裂所围限，为断裂带切割形成的典型的断块岛屿。本区中生代末期此后转入喜玛拉雅构造活动期，主要表现为断块差异升降运动及局部老断裂的重新复活与新断裂的产生。自晚白垩纪以来的喜马拉雅运动，本区地壳表现为继续隆升，造成白垩纪、老第三纪、新第三纪沉积缺失，第四纪地层直接超覆于上侏罗统南园组火山岩之上。本工程场地近场区处于长乐—诏安断裂带中段与九龙江下游北西向断裂带及漳州—厦门近东西向构造带的交汇地区，地质构造较为复杂。场区附近较有代表性的主要断裂为：

a文灶－五通断裂带（F4），该断裂帶由两条分支断裂（F4-1、F4-2）组成。推测F4-1在莲坂圆环附近、F4-2在嘉禾路与松柏路交叉路口附近穿过轨道交通1号线；

b狐尾山－钟宅断裂带（F5），该断裂由两条分支断裂（F5-1、F5-2）组成。推测F5-1在观音寺东门附近、F5-2在SM城市广场附近穿过轨道交通1号线；

c筼筜港断裂（F6），由筼筜港向海域延伸，长约2.5km，宽约3.5km，沿场区西北侧通过；

d濠头—塔头断裂（F21），该断裂在湖滨南路与后埭溪路交叉路口附近穿过轨道交通1号线。

根据区域资料及地震安评资料，以上断裂均为第四纪早期断裂，更新世晚期以来不活动。本次勘察在上述断裂带附近勘察过程中未揭示明显断裂破碎带，仅局部风化加剧。

4、地层岩性

4.1 第四系覆盖层：场区沿线均有分布，主要地层为近代人工填筑土层（Qs）、第四系全新统海积层（Q4m）、海陆交互相沉积层（Q4mc）、第四系冲洪积层（Q3-4al+pl）及坡残积层（Qdl+el）等。岩性、分布、厚度及性能变化较大。

4.2 基岩：场区沿线基岩埋藏于第四系地层之下，主要为燕山晚期侵入岩—中粗粒花岗岩（γ53(1)b），城市广场站～火炬园站区间段揭示侏罗系上统南园组火山凝灰熔岩（J3n）。局部岩脉（γδ）穿插，岩性主要为辉绿岩、正长岩及闪长玢岩。受区域地质构造和风化作用影响，基岩全、强风化带的厚度变化较大，中等～微风化岩埋藏深度差异大。

5、不良地质与特殊岩土

5.1 场区不良地质主要为砂土液化及软土震陷。

局部地段分布饱和中粗砂层，根据标贯试验成果，按《铁路工程抗震设计规范》（GBJ50111-2006，2009年版）介绍的液化判定算法进行计算，饱和砂土为可液化土；根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）进行计算，液化等级为轻微～中等。

场区部分地段分布软土层淤泥或淤泥质土，通过波速测试，淤泥层剪切波速值Vs=95～129m/s，平均剪切波速Vs=113m/s，淤泥质土平均剪切波速Vs=185m/s，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），场区软土层在Ⅶ度地震时不会发生震陷。

5.2 特殊性土：场区分布特殊性土主要有软土、人工填土、花岗岩残积土与风化带。

软土主要为淤泥及淤泥质土，厚度变化较大，揭示层厚0.60～9.50m。软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、易发生触变和流变等不良特性。

人工填土场区均有分布，为新近人工堆填，厚度0.50～8.60m。分为素填土及杂填土，成份为筑路用中粗砂、黏性土夹碎石、块石、建筑垃圾及生活垃圾等，结构疏密不均，透水性及力学性能差异较大。

花岗岩残积土一般呈灰黄与灰白相杂的花斑色，除石英颗粒外，其它矿物基本风化为高岭土；土中砾石级颗粒一般占15～35%，大多属砾质黏性土，少部分为砂质黏性土，为不连续级配土；土体孔隙率高，干燥状态颗粒间有一定结合力，遇水后强度急剧降低；地下水位以下，0.5mm以下细粒土多呈流塑状态。

花岗岩风化带的显著特点是差异风化特别明显，全～强风化带中普遍存在中等～微风化残余体（球状风化特征），中等风化带中也会有强风化岩体囊状风化特征，风化带的均匀性差，风化界面复杂，增加了岩土工程勘察和施工的难度。本次研究过程中钻孔遇残余体比例18.3%，残余体主要为中等风化或微风化岩体，厚度0.55～14.1m，残余体厚度占全～强风化层总厚度的比例为25.3%。

6、水文地质条件

场区地表水系不发育，仅在K9+165左右存在一水沟，底面高程1.5m左右，水深0.3～0.5m。场区地面总体呈东高西低态势，地表水多从东向西排泄。

地下水按成因划分，主要分为三类：第四系松散岩类孔隙水，赋存于第四系及冲洪积地层中；风化残积岩孔隙裂隙水赋存于风化残积层中；基岩裂隙水主要赋存于基岩中。第四系冲洪积砂层中水量较丰富，中等～强透水性；残积土、全～散体状强风化带水量较少，富水程度较低，弱透水性；碎裂状强风化、中等风化带因卸荷裂隙较发育，是基岩裂隙水相对突出地层，水量较丰富，中等透水性。

7、工程地质条件分析与评价

7.1 场地的稳定性及适宜性评价

厦门岛的基底绝大部分为燕山晚期形成的刚性花岗岩体组成，岩体形成时代为113～92百万年。稍后期（燕山期末，大约在70百万年左右）的构造运动结果是在已成岩的刚体岩中产生以北东向为主的断裂并伴随有小规模的岩浆沿断裂贯入。据调查分析，这些断裂形成后，在喜玛拉雅构造旋回期间的构造运动对它们影响甚微，即断裂自形成之后基本处于稳定状态。拟建轨道交通1号线经过构造稳定区—构造基本稳定区—构造稳定区，场地稳定。场区沿线地势总体平缓、开阔，未见有崩塌、滑坡等不良地质现象，不会产生地质灾害，另据《厦门市轨道交通1号线地质灾害危险性评估报告》，场地适宜本工程建设。

7.2 工法选择分析与建议

地下车站

地下车站开挖深度范围内地层主要为松散地层或全强风化层，线路经过市区，无放坡条件，车站施工应以明挖施工为主，对局部交通疏解困难地段，可采用局部盖挖或盖挖施工。支护方式可采用排桩加坑内支撑，基坑降水宜采取坑内管井降水方式。对填土较厚段或揭露砂层地段，宜在设置地连墙或止水帷幕，地连墙的槽段或排桩搭接处宜实施旋喷补强，以防止围护结构封闭不严导致坑内降水效果不理想、开挖时出现流砂、周边土体沉降过大等弊端。

区间隧道

起点～升平路站：区间主要穿越地层为全风化～散体状强风化花岗岩，建议采用盾构法，在拆迁顺利的情况下，也可考虑浅埋暗挖法或明挖法。

升平路站～将军祠站：隧道穿越地层主要为碎裂状强风化、中～微风化花岗岩，围岩分级多属Ⅱ～Ⅲ级，区间隧道建议选用矿山法施工。

将军祠站～城市广场站：隧道穿越地层主要为残积土、全～强风化花岗岩，围岩分级多属Ⅴ～Ⅵ级，上覆地层为中粗砂及粉质黏土，区间隧道建议选用盾构法施工。

城市广场站～高崎站：隧道穿越地层主要为残积土、全～强风化花岗岩，局部穿越中等～微风化花岗岩，但全～强风化带中普遍分布中等～微风化残余体，对盾构法施工不利，区间隧道建议选用矿山法施工。

高崎站～岩内北广场站：岛外地质条件简单，隧道穿越地层主要为残积土、全～强风化花岗岩岩，局部穿越冲洪积的砂层、黏性土，中等～微风化岩面整体上埋藏深，区间隧道优先采取盾构法施工，局部孤石分布段可明挖施工。

8、施工中可能出现的工程地质问题

8.1 拟建工程多属城市浅埋隧道，邻近建（构）筑物较多，施工过程中会引起围岩松弛，严重时会引起塌方、冒顶等事故，施工降水加剧了受影响范围土体的固结沉降，类似工程往往会导致邻近建筑物、地下管线等出现下沉、开裂，甚至更严重的破坏。

8.2 基坑隆起变形：车站基坑在开挖后都会有不同程度的隆起变形发生，由于土体的卸载产生应力失衡，土体的自重应力的释放，坑底土向上回弹。在基坑开挖深度不大时，坑底为弹性隆起，其特征为坑底中部隆起最高，当开挖达到一定深度且基坑较宽时，出现塑性隆起，隆起量也逐渐由中部最大转变为两边大中间小的形式，但对于较窄的基坑或长条形基坑，仍是中间大，两边小的分布形式；本工程基坑开挖深度较大且坑底置于残积土、全风化层中，坑底土体会有一定的回弹，基底土体回弹后，土体松弛和蠕变的影响使土体隆起。隆起量与地基土性状、基坑的开挖深度与宽度、基坑的搁置时间等有关。

8.3 线路较多地段分布有软土层，其具有强度低、压缩性高、易产生流变和触变，无自稳能力，易导致其上地层出现大的变形破坏。

8/.4 饱和砂层透水性强，结构松散，施工开挖中极易发生坍塌、涌水、涌砂等现象。

8.5 残积土、全风化花岗岩遇水强度降低，地下工程施工过程中，该层在动水压力作用下，易出现突泥和塌坍现象。由于岩体中结构面的发育程度和性质不同，透水性也不一样，导致花岗岩风化带不均匀、风化界面异常不规则；而且强~微风化带往往截然变化，接触面附近透水性强，开挖时易引起接触面附近的细粒土发生潜蚀现象。

8.6 花岗岩中存在差异风化及球状风化现象，在盾构施工中，应对存在的球状风化体对盾构施工产生的不利影响引起足够重视。

9、工程措施建议

9.1 对明挖施工的工程措施建议：基坑开挖过程中应尽量减少对土体的扰动；应严格控制基坑开挖造成的水平位移，以免对周边建筑物、管线造成破坏；基坑上部分布有砂土，在基坑开挖前应采取相应止水措施，以防止围护结构封闭不严导致的坑内降水效果不理想、开挖时出现流砂、周边土体沉降过大等弊端；残积土及全风化基岩遇水强度急剧降低，基坑开挖到设计标高后宜及时封底。

9.2 本区间地下水较发育，隧道开挖过程中，在砂层及岩土变化差异大的地段施工时应备足抽水设备及止水材料，防止隧道涌水、突水。

9.3 本区间地下水、地基土对混凝土结构及混凝土中的钢筋具腐蚀性、侵蚀性，建议采取相应的防腐措施处理。

9.4 现场监测建议：隧道施工前应建立完善的变位监测系统，施工期间需加强对地面沉降、既有建筑物、地下管线变形进行监测；隧道施工会破坏地下水系统原有的平衡，施工段水质有可能发生变化，需加强采取水样，进行腐蚀性复查；施工期间需加强对支护体系、墙体和桩基等的应力和应变进行监测。

10、下阶段工作的建议

10.1 下一阶段宜根据初步设计所确定的各工点设计方案，有针对性布置钻孔及相应的原位测试、水文试验等。

10.2 进一步查明沿线地基土，特别是对工程有较大影响土层的埋藏、分布情况；有针对性加强取样和测试工作，提供可靠的岩土设计参数。

10.3 由于本次受外部因素影响，水文地质测试工作较少，下阶段需进一步查明场区内水文地质条件，增加水文地质测试工作。

10.4 下一阶段应加强对地下水腐蚀性的复查。

10.5 下一阶段应加强对风化残余体的探查。

11、结语

通过本次工程地质勘察，初步查明了沿线区域地质、水文地质及工程地质条件，并对线路通过地区的工程地质、水文地质条件进行了评价；综合对比分析，结合类似工程及当地工程经验，对设计、施工提出了合理化工程措施及建议。

参考文献

[1]《厦门轨道交通1号一期工程初勘阶段岩土工程勘察报告》.中铁大桥勘测设计院集团有限公司.2012年3月.

[2]《厦门轨道交通1号线一期工程线路地震安全性评价报告》.厦门地震勘测研究中心.2011年10月.

[3]《厦门地区区域地殼稳定性评价报告》.厦门工程地质勘察院.1991年.

[4]《1：5万厦门区域地质图》.福建省地质矿产局.

[5] 国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）.

[6] 国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307－1999）.