浅谈城市轨道交通岩土工程勘察中存在的问题及解决措施建议

冯西洲

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 西安 710043 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室 西安 710054）

随着城市功能的不断完善、城市空间的不断拓展，显现出对城市轨道交通方面的旺盛需求，对于城市轨道交通的开发建设已是势在必行，为此，我们要关注和重视城市轨道交通岩土工程地质勘察工作中存在的问题，全面了解和把握城市轨道交通工程施工区域的地质、地貌等情况，对其进行翔实的、全面的勘察和评估，并提供相关的数据参数，采用切实有效的解决措施和对策，确保城市轨道交通工程的质量和安全。

1 城市轨道交通岩土工程地质勘察相关概念及特点

要了解城市轨道交通岩土工程地质勘察的特点，首先要明晰城市轨道交通的特点，从线路敷设方式来看，城市轨道交通主要是为地下线、地面线和高架线；从功能来看，城市轨道交通主要是指车站、车辆段、停车场、变电站、控制中心等；从施工方法来看，城市轨道交通建设主要根据具体施工情况和环境，选取不同的盾构法、矿山法、明挖法、盖挖法和沉管法，并突出表现为以下方面的具体特征：①环境相对复杂，有大量立体交叉的复杂地下管线，还存在诸多的城市建筑物和构造物；②工程地质、水文条件存在不确定性，具有一定的风险；③立体交叉施工方法的应用较多，给城市轨道交通施工带来较大的难度；④有较多的结构形式，施工工期要求较紧。

城市轨道交通岩土工程地质勘察的特点主要体现于以下方面的内容：①作业线长、任务重。城市轨道交通岩土工程地质勘察的线路长度通常为几公里，甚至几十公里，这就要求在城市轨道交通岩土工程地质勘察工作中合理调配人员、机械和相关设备，准确把握勘察要点和关键性问题。②安全文明施工的要求较高。由于城市轨道交通岩土工程建设要采用钻孔施工、开孔、泥浆循环系统等方式，且位于闹市区域，为此，就要合理全面地统筹和布置安全警示、撤场封孔、地面清洗等工作。③由于城市轨道交通岩土工程钻探作业要穿越城市中众多的建筑物、地下管线等，为此加大了勘察钻探工作的难度。④工程地质勘察的前瞻性要求较高。由于城市轨道交通相对拥挤和复杂，这就加大了岩土工程地质勘察的作业难度，要求在有限的规定时间之内完成城市轨道交通岩土地质勘察作业，因此需要工程地质勘察作业人员具有极强的预见性、前瞻性，以免增加补充勘察的困难。⑤变更频繁。由于城市轨道交通的浅层地下空间地质环境相对复杂，具有较多的变化，加之城市道路、地面建筑物、构造物及地下管线的约束和限制，导致城市轨道交通岩土工程地质勘察中的变更相对频繁，经常会出现移位的现象。⑥水上钻探难度较大。由于城市轨道交通岩土工程施工线路难免存在穿越地表水体的现象，因而增大了水上钻探的难度，具有较大的安全隐患和风险。

2 城市轨道交通岩土工程地质勘察中存在的问题分析

2.1 在环境勘察方面存在缺失

城市轨道交通岩土工程地质勘察工作对于周边环境的勘察存在一定的缺失，由于轨道交通建设大多处于城市的繁华中心地段，其周边道路、桥涵基础、地下管线、人防工程、地下室的分布及使用状态对于城市轨道交通建设极其关键和重要，然而一些城市轨道交通岩土工程勘察中对于环境的勘察存在一定的缺失和不足，没有确保环境勘察的准确性和齐备性。

2.2 缺乏钻探补充措施和方法

由于城市轨道交通的岩土工程地质勘察通常存在不具备施工条件的情形。在一些明挖车站施工中还可以在施工围挡完成之后进行补充勘察，然而对于暗挖的盾构隧道而言，却难以实现补充性的勘察，这就降低了岩土工程地质勘察的精度和密度，引发工程事故。

2.3 设计与勘察的关联性缺失

一些城市轨道交通岩土工程地质勘察工作极其复杂，要涉及岩溶、断裂、不整合面、承压含水层等不同地质条件，设计方由于缺乏与勘察单位的合理有效的沟通，导致设计难以达到施工要求，从而引发严重的墙体开裂、钢管撑断裂等事故。

2.4 施工与勘察的关联性缺失

由于城市轨道交通中的施工采用常规性的土石开挖措施和方法，而缺乏对地质勘察条件和数据的全面了解，这就极大地降低了施工的效率，存在施工方案变更的现象和问题。

2.5 缺乏对不良地质作用的重视

由于一些城市轨道交通工程建设中存在不良地质作用，一些区域受到断层、岩溶的影响较大，使城市轨道交通岩土工程的地质成分相对复杂，部分勘察单位和施工没有充分重视这些不良地质作用，导致施工的难度增大。

2.6 缺乏预见性的工作量设置

在部分城市轨道交通岩土工程勘察工作中，存在预见性、前瞻性不足的问题和现象，如：某综合基地的初始勘察阶段，主观性地确定了基础类型，采用预应力管桩的基础类型，这就对后续的勘探孔的深度造成了限制性的影响，随后出现后期的跨线高架、抗震设防超限等问题，不得不重新进行勘察，这就导致勘察工作量增大，也使勘察成果分析的评价不够准确和完善。

3 城市轨道交通岩土工程勘察的解决措施和对策

3.1 明确城市轨道交通岩土工程勘察程序

城市轨道交通岩土工程勘察分为不同的阶段，具体来说包括有：可行性研究、初步勘察、详细勘察、施工勘察。其中，初步勘察、详细勘察是极其关键和重要的环节，初步勘察主要是将勘察的相关数据应用于线路平面布置、地铁车站埋深、出入口布设、围护结构、隧道施工方案、衬砌方法等方面；详细勘察阶段则主要是将勘察的相关数据应用于施工图设计、各专业设计和计算之中，较好地掌握城市轨道工程施工运营中的沉降、变形及位移情况，并据此采用适宜有效的预测方案和控制方法。

城市轨道交通岩土工程勘察的主要程序和流程主要包括以下内容：①根据已经掌握的工程地质资料，按照技术要求和标准确定勘察重点内容；②编撰工程地质勘察纲要，使之符合技术要求；③在布置协调好钻探工作场地的前提下，采用现场钻探的方式进行钻探施工，并实施岩土工程测试、室内土工试验等作业；④进行资料整理，并将工程地质勘察结果纳入到计算机自动化系统之中，最后输出并提交使用。

3.2 加强不良地质条件的勘察

由于城市轨道交通建设会采用不同的线路敷设方式、结构形式，因而要求采用不同的工程地质勘察，尤其对于不良的、复杂的地质条件和地段，要加强重点地质勘察，具体来说，主要包括以下不良地质条件的勘察：

（1）地质构造的勘察。要全面查清线路所经的断层走向、倾向、倾角，并对破碎带的宽度、充填物的胶结状态、富水状况等进行全面的了解和勘察，全面了解城市轨道交通建设的地质构造，并对其勘察结果进行评价，提出合理控制不良地质构造的方案和建议。

（2）不良地质及特殊土的勘察。要全面查清城市轨道交通线路经过的不良地质及特殊土体，尤其要关注人工填土、地震可液化层、软土、膨胀土、残积土等不良地质状况，并根据不同的特殊土体提出合理的控制措施和对策：①人土填土的勘察对策。这是城市轨道交通工程施工中极其常见的特殊土体，可以分为素填土、杂填土、填筑土等，它们具有不同的分布状态、层厚变化，要采用增加勘探孔密度的方法，加大对人工填土这种特殊土体的勘察，全面了解和获悉人工填土的分布范围和埋深状态。②软土的勘察对策。要全面查清软土的物理力学性能，并对软土进行固结试验、渗透试验，在获取试验数据和参数的前提下，进行准确的沉降计算。并查清软土是否存在震陷的可能性，通过灵敏度试验、静三轴试验、动三轴试验等方式，准确地计算并获取软土的震陷量。另外，在采用室内土工试验的同时，还要采用标贯、十字板剪切试验、静力触探等原位测试技术和方法，全面把握软土的物理力学性能。③砂土液化的勘察对策。对于可能存在液化的区域开展重点勘察，利用标准贯入法检测其液化状态，在确保标准贯入的器具、操作合乎标准和要求的前提下，加强试验现场的把控，确保其准确性。

3.3 加强对地下水的勘察

地下水可能会导致基坑突涌、流砂、腐蚀建筑材料等问题，因而要注重对地下水的勘察，包括地下水的类型、埋藏深度、含水层特征、渗透系数、影响半径、水的腐蚀性、历史最高水位等相关数据，当运用降水施工技术时，还要重点查清所需了解的地下水补给来源、排泄条件、地下水与地表水体的联系、含水层中细粒土层的分布、类似工程的降水实例及经验等情况。

（1）地下水位量测。要通过野外实地量测的方式获悉钻探的初见水位、稳定水位及各含水层水位。其中：钻探过程的初见水位主要是指干钻过程中第一时间看到的真实水位，在毛细作用的影响之下，初见水位的确定通常比实际水位要高。稳定水位主要是指钻探时的地下水逐渐恢复到天然状态时的水位，地质勘察人员要熟悉场地的水文情况，明确钻孔混合水位是什么水位，要重点查清场地内的潜水位及对施工有影响的承压水水头，必要时专门打浅孔量测孔隙潜水水位。同时，要采用测压管法量测承压水水头，要在解决隔水问题的前提下进行量测，以确保量测的准确性。

（2）地下水试样的采取。要采取地下水样以进行水质分析试验，确定地下水试样采取的数量，以准确地判定地下水的腐蚀性。同时，传统的地下潜水水样是在钻孔中实施，是一种泥浆静置后取的水样，它难免受到钻探用水及其他含水层的干扰和影响，为此，应当考虑量测水位的要求，采用分层取水的方式，以确保地下水试样的采取符合要求。

（3）水文地质试验。城市轨道交通岩土工程勘察的野外试验主要是指单孔或多孔的抽水试验、注水试验、承压水水头观测等，同时还要提供其他的水文地质参数，以全面改进和完善勘察成果。

（4）室内试验。城市轨道交通岩土工程水文勘察中的室内试验主要是指室内渗透试验和水质分析试验。

3.4 注重选取和采用综合勘察技术

对于城市轨道交通岩土工程勘察而言，还要依循统筹规划、适度超前、合理布局的原则，采用综合勘察技术和手段，具体包括有以下内容：

（1）GPS技术。可以采用动态式测量的方式开展城市轨道交通岩土工程勘察工作，通过GPS定位导航生成坐标系统，准确地获悉勘探的具体位置相关信息，实现对场地环境的勘察。

（2）高密度电阻率技术。通过供电电极向下输送直流电流，实现对地面电场变化规律的探测，准确地获悉地表的电阻率，由此判断岩土的特性。

（3）横波反射技术。利用安装于地表的检波器，根据地震波在地下不同介质中的传播速度，可以获悉勘察位置的反射波相位、速度、振幅等信息，由此判断岩土的特性。

（4）大地电场岩性检测技术。利用探测仪点频接收地表不同深度反射回来的电磁波信息，获悉其电阻率、速度、幅度等，探测并判断岩土的性质、含水层、矿体等。

（5）多瞬息态面波技术。利用面波在不同介质表面的传播速度不同，在瞬态冲击力的作用下向地面发出面波，实现对岩土地质的勘察。

总之，城市轨道交通岩土工程勘察极其重要和关键，要分析其中存在的问题，采用科学合理、切实有效的勘察技术和不同措施，较好地提升勘察的质量和效果。

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[4]吴锋波.城市轨道交通周边建筑风险管控现状模糊综合评判[J].桂林理工大学学报，2017（03）.