福州轨道交通6号线地质背景条件及工程问题探讨

李立生（福建省地质测绘院，福州　350011）



福州轨道交通6号线地质背景条件及工程问题探讨

李立生（福建省地质测绘院，福州350011）

1　工程概况

福州市轨道交通6号线起点于仓山区南台岛会展中心，终于长乐国际机场，共设20座车站，线路全长约41.362km，共设20座车站，其中高架站1座，地下站19座，高架线长6.870km，过渡段长0.660km，地下线长33.832km，详见图1。

地下车站基坑开挖深度一般为16.4～17.6m，最浅的机场站为9.5m，最深梁厝站达21.0m。地下区间隧道最深处轨顶标高为-21.39m。施工方法主要采用盾构法、局部区间采用明挖法、矿山法。

2　地质背景条件

2.1地形地貌

轨道交通6号线总体地势起伏不大，除局部为低丘和残丘外，主要属于冲、海淤积平原区，平原舒展，地形平坦，湖沼、水系发达。乌龙江在南台岛与长乐间呈北东走向通过，江面宽约2700m。

2.2地层与侵入岩

6号线沿线地层出露简单，主要为中生代火山岩和第四系更新统残积层，上更新统中、上段，全新统中、上段堆积层及表层的人工填土。侵入岩主要是燕山期花岗岩等，见图2。

2.2.1地 层

6号线沿线第四纪沉积物广泛分布，其成因主要为风积、冲积、冲洪积、海积及残坡积等。全新统上段的风积层分布在仙岐站与机场站。岩性为黄、黄白色细砂、粉砂，厚2～20m。冲积层主要分布乌龙江及两侧，上部为现代黄白色含砾中砂、细砂。下部为近代浅黄、灰白色粘质砂土，含砾细砂、中砂。厚度一般为10～20m；全新统中段的冲洪积层主要分布于长乐的十洋站与鳌头站间、沙京站东侧。岩性主要为土黄色含泥砂砾卵石等，厚度一般为3～10m。海积层沿线平地大面积分布，岩性上部为灰、灰黑色淤泥、砂质粘土或浅黄色细砂层；中部为灰色粘性土夹砂砾石；下部为灰绿、黑色粘土、砂质粘土夹沙砾质石层。厚度一般为10～25m；此外，部分车站表层见有大量人工堆填的素填土或杂填土层；更新统残积层主要分布梁厝站、十洋站、沙京站等地的残丘及山麓坡脚平缓处，出露高程15～50m，厚度一般5m以下。岩性多见棕黄色含砾粘性土。

火山岩主要分布于长乐航城站北侧、十洋站与鹤上站间的严义山、西北部长安村，南台岛的铁头山，岩性主要为流纹质晶屑凝灰岩、凝灰熔岩，火山角砾溶岩等。

2.2.2侵入岩

沿线侵入岩主要为燕山早、晚期侵入的浅肉红色石英正长斑岩、晶洞碱性花岗岩、正长花岗岩等，呈孤岛状分布，形成丘陵、残丘（见图1）。

2.3构造

可能对6号线沿线造成影响的断裂为长乐-诏安断裂带东北段的长乐-渔溪f1-1断裂。

长乐-渔溪断裂f1-1属第四纪早期断裂。该断裂与本工程大角度相交3处，均发育在中风化凝灰岩中。分别在①航城站西侧，产状305°∠70°，宽0.20～0.50m，断层上盘节理密集，岩体破碎，下盘岩体较完整，属正断层；②十洋站北西侧，产状90°∠30°，宽4～10cm，断面光滑，平直，断层内充填褐黄色断层泥，其可见延伸长度为8m，属逆断层；③在严义山公路边坡以节理密集带形式出现，裂隙产状为130°∠85°。

2.4水文地质条件

图1　福州轨道交通6号线总体走向示意图

对6号线工程有影响的第四系层松散岩类孔隙水主要是赋存于上、中下部砂层中的潜水与承压水，水量丰富，单孔涌水量最大分别达1000t/d、1500t/d。地下水稳定水位埋深在0.5～3.8间。风化带网状孔隙裂隙水与基岩裂隙水富水性均较弱，但长乐北东展布的中低山在脉岩带上及张扭性断裂带上含有丰富的基岩裂隙水。

6号线线路地处闽江流域，地表水体发育，线路沿线主要上跨穿乌龙江、营前河和下穿多条灌溉沟渠、小河和成片池塘等。

3　主要工程问题

轨道交通6号线对场地的改造主要是车站基坑开挖及区间隧道开挖，采用的施工方法主要是隧道盾构、明挖法和矿山法等，结合地铁6号线地质环境条件，施工或运行时可能存在的主要工程地质问题为（见图2）：

3.1基坑和隧道突水、涌水、涌砂

隧道工程穿越闽江高漫滩区、长限与长乐东部平原段，岩土体为海积的淤泥、含泥中细砂、淤泥夹砂、粉砂土及风积的中细砂等，层厚5.0～30.0m，富水性均较好，单井涌水量200～1000t/d，局部大于1500t/d。莲花站-仙岐站段的地表分布有大量的沟渠、小河和成片池塘，其下部均为强透水的含泥中细砂层，地表水与地下水连通性较好，且砂层厚度较大。因此在隧道穿过会展中心段、航城站-十洋站、莲花站-仙岐站附近，施工时可能存在隧道和基坑的突水、涌水、涌砂等工程地质问题。

隧道经过岩层段的地下水类型主要为风化带网状孔隙裂隙水，局部为基岩裂隙水。虽然它们的透水性较弱，水量较贫乏，一般单孔涌水量小于100t/d。但轻轨隧道属特长浅埋隧道，假设隧道为平均埋深为20m的矩形集水廊道，据福州经验，基坑涌水量可达2500～5500m3/d。在地下水涌水过程中，常将泥、砂等带出，造成流砂，流泥等工程地质问题。

3.2疏干排水引发地面沉陷与海水入侵

6号线的航城、郑和、十洋、莲花、滨海新区、壶井、万寿、尚迁、漳港、仙岐站等段隧道顶板无明显隔水层，大范围基坑疏干排水可能引起基坑周边地下水位下降等工程地质问题。地下水位以下的地基承载力由孔隙水压力与土粒的支撑力组成，水位降低后，孔隙水压力大幅度消減，地基可能因承载力不足而产生不均匀沉降。基坑开挖支护不当时易引起流泥、流砂，措施不当或不及时可引发地面塌陷和区域地面不均匀沉降。

图2　福州地区地震地质构造图

在长乐东部滨海一带养殖场的因无序超采地下水，引起海边的地下水位的大面积、大幅度下降而引起的海水入侵（见图3～4）。如果长乐东部滨海的尚迁站-机场站段因长时间大范围坑道疏干排水可能引起区内地下水水位继续下降，易导致海水倒灌，加剧海水入侵程度。

3.3基坑边坡软土失稳

地铁沿线车站基坑开挖深度范围内一般为软土、含泥中细砂、残积土等，少数挖到基岩。开挖深度一般大于10m，虽然基坑开挖时有进行专门的基坑支护设计，并经过连续墙 （排桩）内支撑或锚杆，在土体侧壁自立高度范围内分级开挖，故其失稳可能性小。但由于开挖基坑较深，且其失稳后造成的后果严重。

3.4断裂对隧道围岩影响

对6号线洞身围岩有影响的长乐-渔溪断裂与本工程大角度相交3处，断裂带处节理裂隙发育，岩石较破碎，胶结程度差，隧道施工过程中可能引发洞身围岩顶板塌落、掉块及隧道进出口开挖边坡失稳。断裂为地下水的良好通道和富水带，对隧道施工有一定有影响。

3.5浅层气在轻轨隧道掘进过程中的安全问题

在福州基础施工时由于有害气体中毒，曾经发生多起人员伤亡事故。虽然勘察时沿线各勘探孔施工过程未发现有浅层气溢出的现象，但沿线局部地段分布厚层的杂填土（含较多的腐烂植物、生活垃圾堆填区）可能存在浅层沼气体，其下的冲海积的砂层可能存在有害气体，威胁施工人员的健康与安全，并影响施工进度和工程质量。此外，地下管道中有可能积聚大量的沼气，遇到微小的火星或高温，容易发生爆炸，施工时应要加强监测，并采取切实有效的防范措施。

3.6不良地质结构对工程的影响

线路部分地段上部土层为软土、粉质粘土，残积粘性土，下部土层为风化岩，土层性质差异较大，所受到的上下、左右阻力不均匀，易引起盾构在线路方向上的偏离，设计施工应合理控制盾构的参数。此外，盾构推进过程中，沿线存在若干内河，内河两岸的驳岸及抛石、条石对盾构施工是一大不利因素应予以重视。

图3　长乐滨海地区氯离子浓度等值线图

图4　长乐滨海地区咸化系数等值线图

3.7孤石问题

孤石的分布与持力层判定、施工方法选择、工期、造价等密切相关。基础施工时导致持力层误判、不均匀沉降、上部结构失稳、施工困难、延误工期等问题，盾构施工时会导致刀盘受压不均、姿态难以控制、掘进速度缓慢、扰动上覆土层等问题，使盾构机卡刀、斜刀、掉刀偏磨等，俗称盾构施工的“癌症”。

据《福州城市地质调查报告》资料，6号线在梁厝站周边、郑和站至鳌头站段、鹤上站周边、滨海新区站至壶井站段的风化岩层中可能存在孤石。在施工前应对孤石可能分布的地段进行必要的补充或加密勘察，并采用高密度电法及浅层地震等物探方法，进一步查清孤石的具体分布范围和深度，先行采取工程措施，以大幅度减少施工成本、缩短工期。

3.8洪涝对工程的影响

6号线沿线地表水系发达，加之福州地区降水丰沛，闽江流域内年径流量达623.70亿m3，平均约三年就要发生一次超2万m3/s的较大洪水。如遇特大暴雨并加上天文大潮，便容易造成洪涝灾害，地表水如倒灌入地铁通道将会对地铁的施工建设及运行造成较大危害。

3.9风积砂对工程的影响

长乐东部滨海风积砂的逐渐堆积，可能对仙岐车站与机场车站造成危害，但其速率不大，工程问题较小。

文中资料主要引用自部市合作项目 “闽江口地区地质环境调查（福州城市地质调查）”（编码：1212011120094）的专项课题“福州市地铁规划沿线工程地质调查与评价专题”工作的成果。

李立生（1966-），男，工程师，水文地质工程地质专业。

U239.3

A

2095-2066（2016）19-0085-02

2016-6-20