岩土勘察工作中工程地质条件及地层特性研究

刘大伟

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广州 510010）

1 工程概况

广州地铁18 号线的起始点在南沙万顷沙枢纽，终点在广州东站，全线长61.3 km，为地下线路；共有9 个站点，其中包含8 个换乘站。站点的平均间距为7.6 km，最大距离为25.9 km，为横沥至番禺区间。站点的最小路基为2.3 km，位于石榴岗到琵洲西区之间。

2 地质条件及地层特性分析

2.1 人工填土层（Q4ml）

1）杂填土。该层在本线路内零星分布，共2 孔揭露，揭露层厚范围在1.10～6.20 m，厚度平均值为2.47 m，层顶埋深在0.00～0.00 m（标高4.74～6.42 m），层底埋深1.10～6.20 m（标高0.12～4.10 m）。

2）素填土。该层在本线路内普遍分布，共59 孔揭露，揭露层厚范围在0.70～6.30 m，厚度平均值为2.73 m，层顶埋深0.00～1.30 m（标高3.44～8.45 m），层底埋深0.70～6.30 m（标高0.72～4.51 m）。对该层一共展开了9 次标贯试验，实测击数N=6～18 击，平均值9.0 击。

3）耕植土。该层在本线路普遍分布，共68 孔揭露，揭露层厚范围在0.40～1.90 m，厚度平均值为0.83 m，层顶埋深的范围为0.00～0.00 m（标高4.26～5.36 m），层底埋深0.40～1.90 m（标高2.99～4.60 m）。该层共推行了18 次标贯试验，实测击数N=3～6 击，平均值4.3 击。

2.2 海陆交互相层（Q4mc）

1）淤泥。该层在本线路均有分布，共202 孔揭露，揭露层厚0.50～24.90 m，平均厚度9.36 m，层顶埋深0.00～15.80 m（标高-10.94～5.52 m），层底埋深1.10～30.50 m（标高-23.75～3.76 m）。

2）淤泥质土。该层在本线路普遍分布，共60 孔揭露，揭露层厚范围在0.60～8.10 m，厚度平均值为3.79 m，层顶埋深7.00～20.50 m（标高-19.17～-4.46 m），层底埋深10.80～24.70 m（标高-20.56～-8.88 m）。

3）淤泥质粉细砂层。该层在本线路普遍分布，共86 孔揭露，揭露层厚范围在0.60～11.20 m，厚度平均值为3.79 m，层顶埋深在0.00～24.70 m（标高-17.17～4.60 m），层底埋深2.90～31.20 m（标高-23.57～2.10 m）。

4）淤泥质中粗砂。该层在本线路普遍分布，共43 孔揭露，揭露层厚范围在0.70～11.40 m，厚度平均值为3.22 m，层顶埋深1.30～22.60 m（标高-17.45～3.37 m），层底埋深3.90～30.00 m（标高-23.99～0.77 m）。

2.3 冲积- 洪积砂层

1）粉细砂层。主要呈灰色、灰黄色两个类型，砂质饱和、级配较好。粉细砂层的主要成分为石英，内部含有些许黏粒。该层在本线路局部分布，共19 孔揭露，揭露层厚0.50～3.60 m，厚度平均值为2.36 m，层顶埋深为9.00～25.60 m（标高-17.98～11.78 m），层底埋深12.50～27.90 m（标高-21.18～-14.28 m）。

2）中粗砂层。主要呈灰黄色、灰色两个类型，砂质饱和，级配较好，中粗砂层的主要成分为石英颗粒，内部含有些许黏粒。该层在本线路普遍分布，共69 孔揭露，揭露层厚范围在0.60～9.30 m，厚度平均值为3.09 m，层顶埋深6.90～27.50 m（标高-20.59～-9.16 m），层底埋深8.00～32.10 m（标高-24.95～-12.87 m）。该层前后共组织了92 次标贯试验，实测击数N=11～30 击，平均值18.6 击。

3）砾砂层。主要呈灰黄色、灰色两个类型，砂质饱和，级配良好，内部成分主要为石英颗粒，含有些许黏粒。在本线路中，砾砂层的分布比较零星，共3 孔揭露，揭露层厚范围0.70～3.20 m，厚度平均值为1.80 m，层顶埋深9.90～26.90 m（标高-19.73～-13.97 m），层底埋深13.10～28.40 m（标高-21.23～-16.95 m）。

2.4 冲积- 洪积土层（Q3a+l 4+pl）

1）可塑状粉质黏土。该层在本线路普遍分布，共87 孔揭露，揭露层厚范围在0.60～10.90 m，厚度平均值为3.37 m，层顶埋深6.10～26.20 m（标高-19.50～-9.29 m），层底埋深8.10～28.10 m（标高-23.33～-11.31 m）。

2）硬塑状粉质黏土。在本工程中，硬塑状粉质黏土的分布非常零星，共2 孔揭露，揭露层厚范围在1.60～2.80 m，平均厚度2.20 m，层顶埋深21.80～23.90 m（标高-19.08～-16.75 m），层底埋深24.60～25.50 m（标高-20.68～-19.55 m）。

3 特殊性岩土层评价

本工程涉及的特殊岩土层主要包括4 种：填土、软土、风化岩、残积土。

3.1 填土

根据钻探资料分析，填土层在各钻孔均有揭露，主要为素填土和耕植土，局部为杂填土，素填土主要成分为黏性土和砂土，杂填土主要成分为中粗砂及砖块、碎石、混凝土块等建筑垃圾；耕植土主要成分为黏性土，含植物根系。填土层松散～欠压实，为近代人工填土，未完成自重固结，填土压实程度不同导致其性质变化较大，整体性而言填土结构松散，地基承载力低，变形较大且不均匀，因此，具有孔隙率大、局部透水性稍强的特点[1]。

3.2 软土

本场地软土层为海陆交互相淤泥<2-1A> 和淤泥质土<2-1B>，淤泥、淤泥质土层呈流塑状，局部软塑状，并具有含水量特高、透水性差、压缩性高、高灵敏性、抗剪强度低、承载力低等特征，当发生地震或受其他振动影响时，土层结构容易受到破坏，使土层的抗剪强度、承载力大大降低，造成土体下陷或变形，并引起建筑物的下陷。

3.3 风化岩和残积土

场地范围内部揭露岩层的主要成分是花岗岩。这类岩石在天然环境中具备较好的力学特性，压缩性也有较好表现。但是如果遇到水分侵蚀，强度会迅速下降。

隧道结构底板如果正好位于花岗岩风化层时，隧道由于多组节理切割形成的花岗岩块状岩石出露地表附近接受风化作用时，由于块状岩石的突出棱角部位易受风化，故棱角逐渐缩减，并趋向球形，最终形成椭球状孤石与土状风化物混杂的球状风化体。

4 岩土工程勘测中面临的问题

4.1 野外勘探问题

在野外展开岩土工程勘测时，如果有关工作人员出现了失误，会造成后续测试数据无效，从而延长岩土勘测工程的工期。如果温度比较高，测试数据失误的概率会更大。

同时，还需注意的是，如果工作人员在勘察时遭到复杂状况时，有必要增加勘测点位与勘测次数，这样才能更好地保证岩土工程勘测数据的准确性。但在具体勘测时，有些工作人员并没有增加勘测点的数量，并且缺少耐心，工作较为随意，不能及时发现检测过程中存在的问题，导致检测数据误差较大，延迟了勘测工程的进展。

4.2 岩土工程的分析评价问题

首先，地基均匀性评估中存在不规范、不准确等问题。进行地基均匀性评估时，工作人员必须根据实际情况并遵循特定的规范。但从现阶段的行业发展状况来看，项目具体的地基评估不够规范、准确，日常工作中缺乏有效的政策引导，导致均匀性评估具有一定的盲目性，部分施工单位未充分考虑到项目的实际状况，可能由于方法适用性不足而影响评估的有效性。

其次，地震效应问题。按照规范，应由专员在岩土工程施工现场测试，采集地层的剪切波速数据，再将其作为岩土工程施工的重要依据，保证设计与施工方案的合理性。但是，部分单位并未严格执行，过度依赖工作经验，或是虽然安排地层剪切波速的测试但方法缺乏可行性，此时难以为现场施工提供重要的数据支持。

5 岩土勘察工作中工程地质条件研究

5.1 原位测试试验

在勘察岩土工程时，原位测试是不可或缺的内容。相关工作人员在选择测试方法时，必须严格依据地层条件以及具体的技术标准，尤其是面对复杂多变的地质条件时，一般会选择多种原位测试方法。例如，在沿海区域，上部地层结构主要包括黏性土、粉土、软土等，进行试验时，涉及标准贯入试验、十字板剪切试验、静力触探等方法。有关工作人员在进行测试时，必须保证各项操作符合标准。分析土质的各项力学性能时，应选择合宜的试验形式，以全方位反映复杂地质条件中的各岩土层的特点，确保试验数据的精准度。

5.2 采用岩层钻探技术

如果工程的地质条件比较复杂多变，在勘察过程中会用到多种岩土工程勘察技术，其中，应用频率最高的是钻探技术。该技术主要解决的是建筑物基础均匀性评价问题。在岩层钻探中，DPP-201 汽车钻机常用设备，其不仅具有较强的施工能力，而且具有较高的钻进能力。另外，还需要使用台式钻机，数量在20～30 台为宜[2]。

实际操作时，如遇砂层，应采取护壁、旋挖、全芯开采等措施。岩层钻探技术与地下水位的关系非常密切。根据钻孔位置的不同可以利用不同的器具进行处理，地下水位以上宜采用无衬薄壁采样器；地下水位以下宜采用活动阀采样器和双壁芯管。为了保证岩土工程勘察的顺利进行，必须对土层变化情况进行记录，特别是在垂直方向上的变化，从而确保复杂情况下岩石层的精准勘察与评价。

5.3 原位测试技术

1）相关工作人员必须对触探杆的位置进行精准测定，允许存在误差，但是误差要保证在2%之内。

2）操作人员在施行触探杆锤击贯入作业时，必须保持触探杆垂直，以避免触探杆位置偏移，而且要保证作业连续进行，中间不能停顿。

3）如果勘测范围在0～10 m，工作人员每锤击1 m，需要将触探杆旋转540°，勘测范围在10 m 以外，工作人员每锤击0.2 m，需要将触探杆旋转360°。

4）如果在锤击触探杆50 次后，触探杆的触探深度还未达到0.15 m，操作人员可以停止原位测试工作。

4 结语

综上，岩土工程勘察不仅决定了设计与施工方案的可行性，而且决定了工程的安全性。然而基于多种成因，地质勘察时会面临很多困难。这就要求相关工作人员自始至终保持初心，不忘责任，对可能出现的各类情况进行详细分析与灵活处理，力争寻找到最积极稳妥的解决途径。严格遵守专业的规章制度，注意获取最新的准确信息，严格落实管理和监督制度，提高测量人员的业务水平。