太原地铁1号线太原南站站工程地质条件简析

李 毅

(山西省勘察设计研究院，山西太原 030013)

0 引言

为落实国家优先发展公共交通战略和节能减排措施，缓解交通供需矛盾，促进城市可持续发展，指导城市轨道交通建设发展，太原市委将太原市的城市轨道交通建设分为四个阶段进行，近期建设为2010年～2017年，即地铁1，4号线的建设。其中，1号线为一条东西向跨越汾河，联系了迎泽和武宿两个市级中心以及太原站和太原南站两个铁路交通枢纽的骨干线路。

太原南站位于太原市东南的北营地区，建设内容包含高铁站房、站前广场等，在站前东、西两个广场的地下空间中，将轨道交通、长途客运、公交、社会车辆及出租车停靠等功能有机融合在一起。太原地铁1号线在太原南站设站并换乘，换乘站位于太原南站站前广场下方，正对高铁站房与其平行布置。太原南站站为地下两层双岛四线，车站结构形式为五柱六跨钢筋混凝土框架结构，车站主体外包尺寸长为248.90 m、标准段宽为53.25 m，主体结构底板标高约781.0 m～781.5 m，设计基底压力200 kPa，拟采用明挖法施工。

1 区域地质概况

太原境内断裂构造较发育，分布集中的地区为太原断陷盆地东西两侧，阳曲县西凌井、北小店，吕梁断拱及其与西山凹陷接壤地带。太原断陷盆地总体走向NE，在晋祠以北转为NNE向，长约150 km。工程场区位于太原断陷盆地中东部的太原轻微凹陷区，该凹陷西界为新城—亲贤断裂，东界为棋子山地垒西侧断裂、东山山前断裂，南界为田庄断裂，此4条断裂在第四纪均有活动，凹陷内基岩埋深为100 m～300 m，发生过地震各一次。太原市境内出露地层有古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三迭系，新生界第三系及第四系。工程场区所在的太原断陷盆地基底为前寒武系变质岩，其上依次为下古生界寒武系、奥陶系碳酸盐岩，上古生界石炭系、二叠系，中生界三迭系碎屑岩类及新生界第三系、第四系松散堆积物，场址区内松散层厚度大于150 m。

2 岩土工程勘察

2.1 野外勘探

本工程野外勘探工作中，除采用了常规的勘探取样、原位测试等勘察手段以外，根据设计要求及工程特点，还进行了以下测试工作:1)波速测试。波速测试在钻孔内进行，采用单孔检层法，分别测试剪切波波速和压缩波波速，根据测试结果计算土层的泊松比、动弹性模量、等效剪切波速等。2)地温测试。地温测试使用上海地学研究所生产的JW238型数字井温仪，在钻孔内间隔2 m测试一次，至结构底板下15 m。3)电阻率测试。电阻率测试在钻孔内进行，利用供电电源量测孔内两电极间的电位差，求得岩土层的视电阻率。

2.2 室内试验

本工程室内试验工作中，除进行了物理性质试验、力学性质试验、黄土湿陷性试验等常规项目以外，还进行以下试验工作:

1)基床系数。

采用三轴试验方法确定基床系数，试验采用应力控制式，侧向应力增量与轴向应力增量比控制为0.3，采用k0=0.67固结，在应力控制路径三轴仪上进行实验。水平向和竖直向基床系数分别由水平向制备三轴样和竖直向制备三轴样测试确定。测取了地基土的水平基床系数KX和垂直基床系数KV。

2)热物理参数。

为提供地下结构热传导特性设计的基本参数，按照GB/T 10297-1998非金属固体材料导热系数的测定(热线法)规范相关要求，测定了结构底板15 m以上土的导温系数、导热系数、比热容，其中导热系数的测定采用热线法测定、比热容采用冷却法进行测定。

3)土的动力性质试验。

试验仪器采用北京市新技术研究所生产的DDS-70微机控制电磁式多功能静动三轴试验系统。试样高为80.0 mm、直径为39.1 mm，将制备好的试样进行浸水饱和。试验固结压力按土层实际应力状态进行模拟，固结比取值为1，待固结完成后，在不排水的条件下施加动应力进行动弹模试验。本次试验振动频率为1 Hz，循环次数为10次，振动总次数控制在200次以内。测取了土的动弹性模量与泊松比。

3 场地工程地质特征

3.1 地形地貌

场区位于太原盆地东侧边缘，地貌单元属东山山前冲洪积倾斜平原。受黑驼沟季节性河流影响，场地内发育有一条近东西走向的小型冲沟，现已填平。场地地形自东向西倾斜，天然地面最大高差近6 m。

3.2 地基土岩性、分布及工程特性

表1 第②层湿陷性粉土工程特性指标

表2 第③层粉土工程特性指标

表3 第④层中粗砂工程特性指标

3.3 水文地质条件

表4 第⑤层粉质粘土工程特性指标

场区内无常年地表水体，勘探深度范围内亦无地下水分布。

3.4 特殊性岩土

场区内分布有第四系上更新统冲洪积成因的湿陷性黄土，其自重湿陷系数 δzs介于 0.015～0.087之间、部分土样小于0.015，湿陷系数一般介于0.015～0.065之间、局部表层土样接近0.1。场地属自重湿陷性黄土场地，车站主体结构底板埋深约12 m，湿陷性土层基本挖除。

4 结语

我市地铁发展在全国省会城市中居于下游，因此，在地铁方面的岩土工程勘察工作也相对比较落后。本文仅浅析了1号线预留站的工程地质条件，对地铁工程整体系统的考量相对欠缺，但勘察获取了在本地区缺乏经验的地基土热物理参数、动力性质参数等等试验数据，希望能为本地区同类建设项目提供有价值的参考。

［1］GB 50307-1999，地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范［S］.

［2］山西省勘察设计研究院.太原地铁1、4号线太原南站站岩土工程勘察报告［R］.2009.