熊恒康XⅠONG Heng-kang

（上?？辈煸O(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海 230009）

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各大城市的軌道交通工程建設(shè)也如火如荼地進(jìn)行，尤其是在近幾年，以西南地區(qū)為代表的巖溶地區(qū)軌道交通發(fā)展十分迅速。如貴陽(yáng)市城市軌道交通建設(shè)已在建貴陽(yáng)市軌道交通1 號(hào)線、2 號(hào)線、3號(hào)線及S1 線。在上述線路的建設(shè)過程中，遇到了許多突出的問題。其中比較典型的問題就是巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況較為復(fù)雜，巖溶、斷裂帶、破碎帶等不良地質(zhì)條件發(fā)育且無(wú)規(guī)律，后期施工階段頻繁地出現(xiàn)勘察階段未揭露的破碎帶、溶洞等地質(zhì)情況，造成后期設(shè)計(jì)施工頻繁變更，從而引起工程造價(jià)超出預(yù)期同時(shí)也容易出現(xiàn)安全隱患。因此，在巖溶地區(qū)的前期勘察階段，盡可能地探摸擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)的巖溶、斷裂帶、破碎帶等不良地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)階段提供更好的依據(jù)具有十分重要的意義。

在地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶地區(qū)進(jìn)行勘察工作，需要借助多種勘察手段，如傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查、工程勘察、工程物探等，各種手段均有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。但是在工程勘察工作中手法單一、質(zhì)量不可靠的勘察手段頻現(xiàn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①單一的、傳統(tǒng)的工程地質(zhì)鉆探勘察揭露的地層僅僅是一個(gè)鉆探點(diǎn)的地層情況，在復(fù)雜的巖溶地區(qū)，尤其山嶺隧道工程中，鉆孔間距大，無(wú)法揭示大部分地層情況，造成設(shè)計(jì)上的盲區(qū)。正在實(shí)施的貴陽(yáng)地鐵項(xiàng)目就遇到眾多的此類問題，比如線路穿越山嶺區(qū)域的山嶺隧道，根據(jù)詳勘僅有的鉆探成果，一些山嶺隧道并未揭示煤系地層、鉆探揭露的巖石相對(duì)較為完整，因此詳勘報(bào)告中對(duì)此段隧道的圍巖等級(jí)一般為IV-III 級(jí)，但是在后期施工過程當(dāng)中，根據(jù)施工單位現(xiàn)場(chǎng)開挖的掌子面情況，遇到了眾多的巖溶裂隙發(fā)育帶、大型溶洞等，這就造成詳勘報(bào)告揭示的地質(zhì)情況貌似不符的“假象”，需要進(jìn)行不斷的圍巖變更，造成工期延誤、造價(jià)提高等問題。

②單一的物探技術(shù)手段是一種間接的勘察手段，是通過地質(zhì)體的物理特性反映地質(zhì)體的工程特性，物探解釋成果的可靠性與物探專業(yè)人員掌握地質(zhì)資料的程度密切相關(guān)，若其掌握信息不全，容易出現(xiàn)物探結(jié)果的“假異?！爆F(xiàn)象。如在貴陽(yáng)地鐵3 號(hào)線勘察過程中，對(duì)山嶺隧道以及盾構(gòu)區(qū)間隧道均采用了大量的工程物探手段（高密度電法+瞬變電磁法），用以探測(cè)巖溶可疑點(diǎn)，但是物探的最初成果顯得并不十分可靠，部分區(qū)域解譯得到的巖溶可疑點(diǎn)或者空洞范圍在后續(xù)鉆探驗(yàn)證過程中并不存在（實(shí)際巖體較為完整），而在物探中未列為巖溶疑似區(qū)域反而鉆探揭露出了較大范圍的溶洞。因此想通過單一的物探手段去探測(cè)地層情況，顯得不那么具有說服力。

針對(duì)上述提到的問題，將地質(zhì)調(diào)查、鉆探勘察、物探工作有機(jī)結(jié)合起來(lái)服務(wù)工程是十分必要的，目前已有較多的勘察物探結(jié)合用于解決工程問題的例子。如陸紅梅[1]提出了綜合利用地震物探與地質(zhì)資料進(jìn)行地震資料解釋的方法。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)的黎海龍[2]通過開展重力與CSAMT 兩種物探方法并與鉆探結(jié)合進(jìn)行了深部隱伏巖體。而在巖溶地區(qū)地鐵施工中通過勘察物探一體化工作去解決勘察問題的研究相對(duì)較少。雖然在貴陽(yáng)市軌道交通2 號(hào)線二期工程勘察[3]過程中，針對(duì)富源北路站-森林公園站區(qū)間山嶺隧道鉆孔間距較大的不足，采用了高密度電法等物探方案加以輔助，得到了一定的物探成果，但是與鉆探勘察的結(jié)合程度較低，并沒有對(duì)設(shè)計(jì)施工起到很好的效果。勘察物探的結(jié)合程度并不高，物探專業(yè)人員、勘察專業(yè)人員處于完全分離的狀態(tài)。

因此為了更好地解決單一的物探手段或者鉆探勘察手段在巖溶地區(qū)勘察過程中的不足，將鉆探勘察與物探手段結(jié)合顯得十分必要。本文依托于貴陽(yáng)市軌道交通3 號(hào)線一期工程花果園西站這一典型的山嶺隧道暗挖車站，通過將高密度電法這一物探手段與鉆探成果相結(jié)合，形成一種勘察物探一體化工作方法，以盡可能地探摸花果園西站巖溶可疑點(diǎn)、巖溶破碎帶等地質(zhì)，較為準(zhǔn)確地為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并解決巖土工程實(shí)際問題，最后對(duì)勘察物探一體化工作方法的改進(jìn)進(jìn)行了初步展望。

1 花果園西站工程概況

貴陽(yáng)市軌道交通3 號(hào)線一期工程線路全長(zhǎng)43.191km，起點(diǎn)為花溪環(huán)城高速公路北側(cè)的桐木嶺站，終點(diǎn)為烏當(dāng)區(qū)洛灣站；地下線41.833km，高架線0.710km，過渡段0.648km。其中花果園西站地下2 層暗挖車站，采用礦山法（中洞法）施工，花果園西站位于花果園社區(qū)以東，都會(huì)大道以北，五里沖路以東南，南北向布設(shè)?；ü麍@西站建筑平面尺寸為250.00m×73.00m，主體結(jié)構(gòu)型式為單柱雙跨現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，共設(shè)3 個(gè)出入口，1 個(gè)無(wú)障礙出入口，3 個(gè)風(fēng)亭組，車站、出入口及風(fēng)亭組大部分均為暗挖施工，局部采用明挖法施工。

2 花果園西站勘察物探方案布置

擬建花果園西站位于花果園社區(qū)獅子山體區(qū)域，車站主體結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高為1089.88m，埋深較深最深約70-100m，屬于山嶺深埋暗挖車站。

2.1 勘察物探方案布置原則

平面布置原則：根據(jù)《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（TB10012-2007）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，布置物探測(cè)線（高密度電法、瞬變電磁法等），并在物探的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，一般勘探孔間距按200-500m 布置。山嶺深埋暗挖車站，在布置物探測(cè)線基礎(chǔ)上，車站主體勘探孔間距約為70-100m，并控制車站轉(zhuǎn)角。

勘探孔孔深確定原則：

①控制性勘探孔進(jìn)入結(jié)構(gòu)底板以下不應(yīng)小于3 倍隧道直徑（寬度）或進(jìn)入結(jié)構(gòu)底板以下中等風(fēng)化或微風(fēng)化巖石不應(yīng)小于5m；一般性勘探孔進(jìn)入結(jié)構(gòu)底板以下不應(yīng)小于2 倍隧道直徑（寬度）或進(jìn)入結(jié)構(gòu)底板以下中等風(fēng)化或微風(fēng)化巖石不應(yīng)小于3m。

②對(duì)于巖溶分布地區(qū)，鉆孔鉆至結(jié)構(gòu)底板底面以下10m 終孔，遇溶洞則需鉆穿溶洞并進(jìn)入下部完整基巖一定深度。

2.2 勘察物探方案布置

擬建場(chǎng)地屬于巖溶發(fā)育場(chǎng)地，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料，下伏基巖為二疊系下統(tǒng)茅口組石灰?guī)r、白云巖，巖層產(chǎn)狀285°∠60°。根據(jù)上述勘察方案布置原則，本次花果園西站主體結(jié)構(gòu)初步布置了勘探孔4 個(gè)，孔距控制在70-100m，孔深為80-110m，且在鉆探基礎(chǔ)上沿車站左右輪廓線分別布置了一條高密度電法物探測(cè)線，同時(shí)根據(jù)地鐵工程要求布置了一些特殊試驗(yàn)孔等。

2.3 勘察物探一體化工作方法的實(shí)施

本次勘察物探一體化工作方法的實(shí)施思路為：

①先沿車站主體結(jié)構(gòu)左右輪廓線實(shí)施2 條物探測(cè)線（高密度電法），得到初步物探解釋成果；

②針對(duì)初步物探解譯成果，局部調(diào)整布置的鉆孔位置，實(shí)施鉆探，得到工程地質(zhì)剖面圖；

③根據(jù)得到的較為直觀的鉆探成果，作為物探解釋的一種邊界物性約束條件，修正物探解釋成果。

花果園西站最終實(shí)施的鉆孔位置（根據(jù)物探成果調(diào)整后）如圖1 所示。其中綠色鉆孔為最終實(shí)施的鉆孔位置，1-1’，2-2’為物探測(cè)線。本次鉆探實(shí)施場(chǎng)地位于花果園社區(qū)內(nèi)獅子山山體中。受場(chǎng)地條件限制，僅實(shí)施了3 個(gè)鉆孔，根據(jù)物探成果，擬在后續(xù)工作中進(jìn)行補(bǔ)充勘察工作。

圖1 花果園西站主體結(jié)構(gòu)最終實(shí)施方案圖

3 花果園西站勘察物探實(shí)施成果

①根據(jù)前述實(shí)施方案及思路，將鉆探、物探初步結(jié)合，得到了一定的勘察物探成果。在實(shí)施鉆探之前，上述車站左右線物探測(cè)線初步得到的物探成果如圖2、圖3 所示。

圖2 左線物探測(cè)線解釋成果圖

圖3 右線物探測(cè)線解釋成果圖

根據(jù)上述初步解釋的物探成果顯示，擬建花果園西站頂板以上相當(dāng)厚度的范圍內(nèi)無(wú)巖溶可疑點(diǎn)、破碎帶等分布不多。

②根據(jù)上述物探成果，調(diào)整鉆孔孔位見圖3 后實(shí)施鉆探工作，按左右線分別提供了2 條工程地質(zhì)斷面，其中左線僅實(shí)施了1 個(gè)鉆孔（M3Z3-31-09），右線實(shí)施了2 個(gè)鉆孔（M3Z3-31-07，M3Z3-31-08）其余未實(shí)施鉆探區(qū)域根據(jù)巖層產(chǎn)狀推測(cè)得到地質(zhì)剖面圖，如圖4、圖5 所示。

圖4 左線推測(cè)工程地質(zhì)剖面圖

圖5 右線推測(cè)工程地質(zhì)剖面圖

③將鉆探成果與物探初步解釋成果對(duì)比顯示，左線M3Z3-31-09 處車站頂板上方1 倍車站高度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)1個(gè)小溶洞，而該孔平面位置處的物探成果顯示，車站頂板上方較遠(yuǎn)的距離才發(fā)現(xiàn)有一較大的巖溶可疑點(diǎn)；右線M3Z3-31-07、M3Z3-31-08 處車站頂板上方1 倍車站高度范圍左右均發(fā)現(xiàn)存在較多溶洞分布區(qū)域，而物探成果亦并未顯示。

④根據(jù)鉆探成果修正物探解釋成果。通過鉆探得到的地質(zhì)資料，同時(shí)結(jié)合搜集的地質(zhì)調(diào)查資料，將其作為邊界約束條件再次對(duì)物探解釋成果進(jìn)行修正，重新得到左右線的物探解釋成果圖，并將其插入工程地質(zhì)剖面圖中，如圖6、圖7 所示。

圖6 修正物探后的工程地質(zhì)剖面圖（左線）

圖7 修正物探后的工程地質(zhì)剖面圖（右線）

結(jié)果顯示，在物探原始資料基礎(chǔ)上，通過反復(fù)對(duì)比修正物探解釋參數(shù)，排除異?，F(xiàn)象后的物探成果與現(xiàn)場(chǎng)鉆探地質(zhì)資料的吻合度有較大的提高，基本符合現(xiàn)場(chǎng)鉆探情況，可以更好地為設(shè)計(jì)提供其余未實(shí)施鉆探區(qū)域（推測(cè)區(qū)域）的巖溶可疑點(diǎn)、破碎帶等情況。

4 結(jié)論與建議

①針對(duì)花果園西站的工程特點(diǎn)，結(jié)合規(guī)范要求及當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，合理布置了勘察物探方案，這種在物探的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，反過來(lái)修正物探解釋成果的勘察物探一體化工作方法在巖溶地區(qū)有較好的可行性及合理性。

②實(shí)施勘察物探一體化的工作方法需要勘察人員、物探人員緊密配合，加強(qiáng)交流溝通，方能更好地對(duì)比、驗(yàn)證、修正物探成果，使該工作方法更顯成效。

③本次是依托于貴陽(yáng)市軌道交通3 號(hào)線一期工程的花果園西站工程實(shí)施的一次物探、鉆探簡(jiǎn)單結(jié)合的工作方法的初步探索，對(duì)類似工程的勘察工作有一定的幫助。建議后續(xù)可在此基礎(chǔ)上做更精細(xì)化的物探工作，比如在得到修正后的物探成果后，在實(shí)施的鉆孔中針對(duì)物探解釋異常區(qū)域，進(jìn)行局部小范圍的精細(xì)化物探工作，比如孔內(nèi)管波法、孔內(nèi)聲吶法、孔內(nèi)地質(zhì)雷達(dá)法等，可探測(cè)鉆孔周圍一定范圍內(nèi)地巖溶破碎帶發(fā)育情況，這樣能更好地圈定巖溶破碎帶平面發(fā)育范圍，更好地為設(shè)計(jì)施工提供依據(jù)。