综合管廊工程岩土工程勘察重难点及措施

中铁四院集团西南勘察设计有限公司,云南 昆明 650206

1 工程概况及环境背景

1.1 工程概况

昆明市南二环综合管廊路径总长度约为5.5km，采用盾构法施工，圆形断面内净空尺寸为直径3.5m。线路范围内设盾构始发井1座（净尺寸为60m×7m），盾构接收井2座（净尺寸均为15m×7m），工作井6座（净尺寸均为7m×7m）。盾构始发、接收井采用明挖基坑结构顺做法施工，6个工作井采用沉井法进行施工。

1.2 环境背景

沿线地势东部略高于西部，地面标高为1884.5～1893.5m，最大地形相对高差为9m。地形过渡由西至东缓慢抬高，整体地势较平缓，属于冲湖积平原地貌，地层岩性为第四系冲湖积层，主要由黏土、粉质黏土、泥炭质土、砂类土组成。该工程沿线上穿昆明地铁、城市主干道的下穿隧道，下穿南二环高架、高层小区等重要建构筑物，同时下穿大观河、乌龙河、湿地公园等环境敏感区。南二环路为该市主干道，沿线城市主干管线众多，主要有供排水、电力、通信、燃气等重要管线。

2 勘察方法

（1）盾构隧道段。以地质调査和测绘为主，辅以代表性钻探测试工作。工程地质测绘比例尺洞身段宜为1∶2000～1∶100，隧洞口边坡影响范围宜为1∶500，断面图宜为1∶200～1∶100。勘探点的数量和位置应根据区域地质资料分析、地质调査和测绘结果确定，隧道口布置勘探点。该工程的工程重要性等级为一级，场地复杂程度等级为一级，地基复杂程度等级为一级。勘探点在隧道红线外侧3～5m，交错布置，水域段勘探点应在隧道红线外侧6～10m交错布置，勘探点间距为20m。一般性勘探孔宜进入隧道底板以下不小于隧道高度的1.5倍，控制性勘探孔宜进入隧道底板以下不小于隧道高度的2.5倍。

（2）明挖段。依据《市政工程勘察规范》（CJJ 56—2012），明挖施工段勘探工作量要求参考基坑工程。依据《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001），明挖施工段沿着基坑边线，按15m间距对称布置勘探点。勘探孔深度宜为基坑开挖深度的2～3倍，当预定深度内有软弱夹层时，勘探孔深度应适当增加。

3 勘察重难点及措施建议

结合所掌握地质条件，项目工程地质勘察的重难点在于填土勘察、软土勘察、液化土判别、基坑勘察、勘察协调工作等。

（1）填土勘察。该工程在整个场区范围内均分布有人工填土，主要由黏性土、碎石和建筑垃圾等组成。该层土均匀性差，厚度变化大，具强度较低、压缩性高、受压易变形的特点，明挖施工时要注意填土层的影响。填土勘察应查明如下几点：①地形、填土来源、物质成分、堆填方式、堆填时间。②不同物质成分填土的分布、厚度、埋深、均匀性。③填土的含水量、密度、颗粒级配、有机质含量、密实度、腐蚀性、压缩性等。勘察建议：①勘探点的密度应能查明不同种类与物质成分填土的分布范围、厚度、工程性质及其变化，其深度应穿透填土层，并应满足工程设计及地基加固施工的需要。②由黏性土组成的素填土，可采用钻探取样、轻型钻具与原位测试相结合的方法。③对含较多粗颗粒成分的填土，宜采用动力触探。④在具备施工条件时，可适当布置一定数量的探井。

（2）软土勘察。该工程场区局部地段分布泥炭质土，因其特有的岩土工程特性，工程性质差，对工程的建设有一定的影响。详细勘察阶段，泥炭质土和有机质土勘察应查明如下几点：①泥炭质土、有机质土的成因类型、成层条件、分布规律、层理特征、水平向和垂直向的均匀性。②地表硬壳层的分布与厚度、下伏硬土层的埋深和起伏。③固结历史、应力水平和结构破坏对强度和变形的影响。④开挖、回填、支护、工程降水、打桩等对软土应力状态、强度和压缩性的影响。勘察建议：①采用搜集当地工程经验、钻探取样、原位测试和室内试验相结合的勘察方法，查明泥炭质土、有机质土的岩土工程力学性质。②钻探深度应满足地基压缩层的计算深度和维护结构计算的要求，控制性勘探孔应穿透软土层，现场钻探组应及时将现场情况反馈给勘察技术组和结构专业。③对于重要工点，每个工程地质单元中每层的试样数量应不少于10组。④考虑施工方法及程序、时空效应（基坑开挖步序及开挖后暴露时间）对基坑变形的影响。⑤地基承载力的确定应根据室内试验、原位测试和当地工程经验，并综合考虑地层的成层条件、应力历史、灵敏度等力学特性和排水条件，以及上部建筑物的类型、刚度、规模和基础类型等因素。

（3）液化土判别。该场区内分布有砂土层，场区范围内局部地段可能存在地震液化。勘察建议：详细勘察阶段应加强场地地震液化判别，进一步分析场地地形地貌、地层、地下水等与液化有关的场地条件，液化层有临空面时应评价液化引起的土体滑移可能。重点查明砂土液化范围，上下地层的含水及隔水性质，粉细砂层的埋深和层厚情况，依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010），并结合原位试验和土工数据，进一步准确判断液化土及其等级。

（4）基坑勘察。应针对基坑工程设计的要求，综合考虑建筑类型、基础形式和施工方法、工序等进行勘察。详勘应符合下列要求：①勘察应针对以下内容进行，并提供有关计算参数和建议，如边坡和坑底抗隆起稳定性，坑底和侧壁的渗流稳定性，挡土结构和边坡可能发生的变形，降水效果和降水对环境的影响，开挖和降水对邻近建筑物和地下设施的影响。②在受基坑开挖影响和设置支护结构的范围内，应查明岩土分布，分层提供支护设计所需的抗剪强度指标。③如果场地水文地质条件复杂，在基坑开挖过程中需要降水或隔渗，且已有资料不能满足要求时，应进行专门的水文地质勘察。④当基坑开挖可能产生流砂、流土、管涌等渗透性破坏时，应通过渗流实验针对性勘察。⑤查明邻近建筑和地下设施的现状、结构特点以及对开挖变形的承受能力。⑥特殊性岩土的勘察应符合《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）的规定，评价特殊性岩土对基坑的影响。⑦根据基坑开挖深度、岩土和地下水条件以及环境要求，对基坑边坡的处理方式提出建议。勘察建议：①有针对性地进行勘察布孔，勘探孔应在拟建场地结构线边缘外侧3～5m处布置，孔深应满足基坑深度的2～3倍且满足基坑支护、坑底抗渗流抗隆起、主体地下结构基础和格构柱基础检算的需要。②设置长期水文观测孔，搜集周边水文资料，在水文地质情况相对典型的基坑范围内进行水文地质试验，计算地层渗透系数和基坑涌水量。③如果遇深厚软土层，现场勘探组应及时与勘察技术组、结构专业协商，必要时适当扩大勘察深度和范围。④设计参数的确定应综合当地工程经验、钻探取样、原位测试和室内试验等的结果。

（5）现场协调工作。该工程地处城区以及出入城干道，人口密集，车辆及行人交通流量大，工作面广线长，受工作环境限制以及来自不同方面的干扰和影响较多。场地建设涉及诸多行政管理部分，包括交管部门、城管部门、环保部门、市政审批局、各管线单位等。办理协调手续时间和现场协调顺利程度涉及勘察进度。因此，对外协调与沟通、施工现场的组织和管理既是此次勘察工作的难点，同时也是此次勘察工作的重点。

4 结束语

在国家没有对管廊工程勘察制定相应规范之前，明挖工程建议采用明挖法施工的管廊工程勘察可参考《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）中的基坑工程，采用盾构法施工的管廊工程勘察可参照《市政工程勘察规范》（CJJ 56—2012）中的隧道工程。对综合管廊工程的岩土工程分析应针对不同工法，结合拟建场地的工程地质条件有针对性地分析其勘察重难点，从而采取有效的勘察措施，查明建设场地的工程地质条件、水文地质条件，为设计提供可靠的岩土工程参数。