福州地铁岩土工程勘察监理的有关问题探讨.docx

总 第 期 福州地铁岩土工程勘察监理的有关问题探讨 陈 晓 航（福建工大工程咨询监理有限公司 福 建 福 州 ）摘 要 ：根据地铁施工方法 、福州地质条件和勘察工作的特点等 ，分析了地铁工程勘察监理的工作重点 、技术要求以及质量控制要点 ，以期更好地发挥勘察监理的作用 ，提高勘察的水平和质量 。关 键 词 ：福 州 地 铁 ；岩 土 工 程 勘 察 ；监 理中 图 分 类 号 ： 文 献 标 识 码 ：文 章 编 号 ：（） （ ，）： ， ：；：引 言随着城市社会经 济 的 发 展 ，交通需求迅速增加 ，福 州 市 区 交 通 压 力 巨 大 ，拥堵现象从主干道 、高 峰 时 段 拥 堵 ，逐 步 向 一 般路 段 、常 态 拥 堵 发 展 ，而 中 心 城 区 人 口 年 预 计 将 约 达 万 ，单纯依靠地面交通 将无法适应百姓的出行需求 ，因 此 福 州 轨道交通的建设是缓解 城市交通拥堵和引导城市发展的必然 选 择 。 福 州 市轨道交通规划线网远景 （ 年 ）由 条 线 组 成 ，总 体 结 构 为 “有 环 放 射 式 ”。 线 网 全 长 ，设 置 条 轨道交通过闽江通道和 条过乌龙江通道 。 近期建设线路总 长 ，包 括 ： 号 线 象 峰 站 东 部 新 城 站 ，约 ； 号 线 沙 堤 站 下 院 站 ，约 。由于地铁建设投 资 巨 大 、建设标准要求高 ，又 加 上 福 州 地 铁建设的经验缺乏和工程地质条件的复杂性 ，地铁勘察比一般 岩土工程勘察要复杂得多 ，兼 有 铁 路 隧 道 、城 市 高 层 建 筑 、深 基 坑 等 多 种 建 （构 ）筑物勘察的特点 ，相应的勘察场地施工条件也 更 加 复 杂 ，现 场 施 工 难 度 大 。 因 此 ，地铁建设项目中开展 岩 土 工程勘察监理工作是势在必行的 ，勘察监理工作对勘察质量的 提 高 、维 护 业 主 利 益 、规 范行业竞争市场均能起到积极有效的 作 用 ，但因勘察监理工 作开展的时间短 、勘察行业还缺少专业 的监理规程规范 ，影响了勘察监理工作的实施效果 。和 信 息 管 理 ；（）施 工 组 织 协 调 ；（）现 场 监 理 工 作 ；（）实 验 室监 理 ；（）勘察成果验收等 。 但地铁勘察又具有其特殊性 ，因 此 在勘察监理过程中监理人员应重点把握以下技术要点 ，以 保 证 勘 察 质 量 。不同施工方法勘察侧重点的把握 ，不同的施工方法对地铁勘察提出的要求不同 ，其 侧 重 点 也 不 同 ，勘察者要根据具 体的情况采取不同的措施和标准 ，满 足 地铁结构设计和工法需要 ，这对监理把握勘察质量也提出了更 高 的 要 求 ，现场监理可从以下几个方面着手 ：（）明挖法和盖挖法 ：其施工特点类似于深基坑开挖 ，因 此 在 勘 察 时 ，应重点查明开挖深度 倍的岩土分层及厚度 ，由于福州市区表层土层多 分布有较大深度的软土和富含地下水 的 砂 、卵 石 层 ，这些土层对基坑开挖的影响很大 ，勘 察 时 还 应 适 当扩大深度和范围 ；福 州地区的地下水埋深都较浅 ，且 水 量 也 较 大 ，在基坑开挖过程中 一般都需要对地下水进行控制 （降 水 或 隔 渗 ），如果已有资料不能满足要求时 ，应建议进行专门的水 文 地 质 勘 察 ；采用此方法施工时 ，对周边的环境影响较大 ，且 地 铁又多通过市区 ，建 筑 密集并对变形敏感 ，因此在勘察时应对 环境状况进行详细调查 ，查明邻近建筑物和地下设施的现状 、 结构特点以及对开挖变形的承受能力 ，必要时采用有效方法进 行地下管线探测 。（）盾 构 法 ：此 方 法在松软均质的地层中修建隧道具有技 术 和 经 济 方 面 的 优 越 性 ，但对断面尺寸多变的区段适应能力 差 。 因此勘察时需 查 明 地 层 构 造 、层序以及地层中洞穴 、透 镜 体和障碍物分布 ；对于灵敏度高的软土 、透水性强的松散砂层 、 含有承压水的砂土层 、含漂石或卵石地层 、高塑性的粘性土层 、 掌子面软硬不均地层及 硬岩地层等对盾构机具选择和施工有 重大影响的地层 ，应 重 点 勘 察 ；同时要查明硬岩的节理发育情 福 州 地 铁 勘 察 监 理 的 技 术 重 点地铁勘察监理和普 通的岩土工程勘察监理一般具有相同 的 工 作 方 法 ：（）准 备 工 作 ；（）质量和进度控制 ；（）合 同 管 理作 者 简 介 ：陈 晓 航 （工 程 师 。收 稿 日 期 ：），男 ，工 程 师 ，福建省注册监理 年 期 总 第 期陈 晓 航 福州地铁岩土工程勘察监理的有关问题探讨 况 和岩体基本质量分级 ，提供力学计算和盾构机 、刀 具 选 型 所需 的 岩 土 物 理 、力 学 参 数 ，进行土石可挖性分级并提供工程地 质 纵 横 断 面 ；此外还要查明地下水位 、渗 透 系 数 、腐 蚀 性 ，估 算 掌 子 面 涌 水 量 ，并以此作为衡量隧道失稳后破坏后果的一个参 考 指 标 ；需要查清在盾构施工段是否含有有害气体 。（）矿 山 法 ：此方法对于岩质隧道 ，勘察最首要的任务 是 进 行准确的隧道围岩分级 ，进行土石可挖性分级并提供工程地质 纵 横 断 面 ，对可能滑坡的活动性围岩 、构 造 破 碎 带 、含 水 松 散 围 岩 、膨 胀 性 围 岩 、岩 溶 、可能产生岩爆的围岩 、有 地 热 、温 泉 、有 害气体的围岩要重点 查 明 ，同时还应着重查明水文地质条件 ， 估 算隧道单位长度的 涌 水 量 ；对 于 土 质 隧 道 ，勘察时应查明表 层 填 土 的 组 成 、性 质 及 厚 度 ，隧道通过土层的性状 、密 实 度 及 自 稳 性 ，各含水层的分布 、补给及对成洞的影响 ，产生流砂及隆起 的 可 能 性 ，地下管线的分布及现状 ，隧道附近的建筑物 、构 筑 物 的 基 础 形 式 、埋 深 等 。引起工程事故的土层 ，易造成基坑涌水涌砂 、地 基 加 固 困 难 、带压作业气密性差等工程危害 。（）花 岗 岩 残 积 层福州地区基底多为花岗岩 ，由于花岗岩原状土的地基承载 力 较 高 ，因此可作为较好的工民建基础 ，但 开 挖 暴 露 后 ，遇 水 软 化 、崩 解 塌 落 ，各种力学性能急剧下降 ，类似于流动的富 水 砂 层 ，而这一点经常被忽视以致引起工程事故 。 花岗岩残积层遇 水 软化后可能会导致 高水压下基底管涌 ，围 护 结 构 变 形 ，盾 构 土仓易结泥饼等工程危害 。（）花岗岩球状风化体 球状风化是花岗岩发育区常见的地 质 现 象 ，俗 称 “孤 石 ”， 孤石对地铁施工 、环 境 保 护 、工期和投资控制均有重大不利影 响 。对 盾 构 工 程 ，如遇见未知孤石 ，可能会产生掘进困难 、盾 构 机姿态难以控制 、刀 盘 压 力 较 难 控 制 、产生较大震动影响地面 建筑安全等工程危害 。 但地铁工程区间 详勘钻孔间距多在 之 间 ，孤石尺寸较钻孔间距而言要小得多 ，通 过 详 勘 钻 探所揭露到的孤石十分有限 。 因 此 ，在花岗岩发育区应多方收 集 资 料 、分析已有钻探 资 料 ，必要时决定加密钻孔或配合物探 等其他勘探手段提高揭露孤石的机率 ，降 低 工 程 风 险 。（）复 合 地 层福州地区常有上述 两种或两种以上地层组合而成的复合 地 层 ，常见的地质断面 是前后左右不均质 ，上软下硬或上硬下 软 。 由于这些地层的工程地质和水文地质等特征相差悬殊 ，对 各种工法的选择及其施工参数影响较大 ，可能会引发工程危害 叠 加 ，因此更要引起高度重视 。对地质风险源进行重点控制 福州盆地基底由花岗岩类和火山岩类岩石组成 ，上 面 覆 盖 着 厚度不等的松散沉积层 ，按其组成大致被分为三 大 层 ，从 上 到 下 ，它 们 分 别 是 ：上部为海相淤积层和近代河流堆 积 层 ，除表层有厚度不大的 “硬 壳 层 ”或 中 细 砂 层 外 ，主 要 是 厚 度 约 的淤泥和淤泥质土 ，工 程 性 能 很 差 ；中 部 为 河 流 冲 积 层 ，由 粘 性 土 、砂类土和局部淤泥质土组成 ，厚 度 约 为 ，工 程 性 能 多 属 中 等 ，但 其 分 布 、组 成 均 为 较 大 的 变 化 ； 下 部为冲洪积地层或 古 河 道 沉 积 层 ，主 要 由 砂 类 土 、砂 砾 卵 碎 石类土和粘性土 （或 混 砾 碎 卵 石 ）层 组 成 ，厚 度 约 为 ， 一般工程性能良好 ；最底部为基岩或残积土层 。 福 州 典 型 地 质 剖 面 图 见 （图 ）所 示 。现场监理质量控制要点 现场监理工作直接影响勘察第一手资料的准确性 ，是 保 证 勘察质量至关重要的 环 节 ，一般行使以下职责 ： 检 查 单 孔 技术纲要及技术交底情况 ； 检查安全交底及责任到位情况 ； 检查钻机的施工安全情况 ； 检查取样的实施到位情况和实际 数 量 ； 检查原位测试的实施情况 ； 检查野外记录的准确性 、 正 确 性 、及 时 性 ； 检查岩土名称标识 、对钻孔岩芯的拍照和记 录 情 况 ； 检查钻孔验收前钻场钻具的清理 、回填封孔工作等 。 现场监理除了要严格执行上述工作职责外 ，还应对一些细节问 题 引 起 重 视 。 以下列举几项常被忽视 、但却直接影响勘察质量 的环节供监理人员参考 。对岩土层分层界面的准确控制 一般的岩土工程勘 察要求钻进深度和岩土分层深度的量 测 精 度 不 应 低 于 ，而地铁勘察要求的允许误差仅为 ，要求的精度更高 。 对 涉 及 地 铁 施 工 的重要性和关键性 分层界线必须准确 ，如 对需要开挖基坑的车站站点 ，软 土 层 的分布和厚度是关注点 ；对隧道区间来说 ，土岩分层界线对开挖 施工方案的制定非常重要 ；而填石层则不论对于何种施工工法 都是一个需要慎重对待的难题 。 但在实际操作中 ，主 观 或 非 主 观 的 因 素 ，如 钻 机 工 人 的 不 严 格 操 作 ，或者由于地质编录人员 对岩芯分层理解的差异等都会导致测量的误差较大 。为准确确定地层 的 界 线 ，首要工作是勤于测量 ，在 每 个 回次钻探提钻时均应准确测量钻杆长度 ；其次是关注钻探中的异 常 ，如钻进速度突变 、钻 机 跳 动 等 ，遇异常情况均应测量钻进深 度 。现场监管人员的 工 作 重 点是加强钻机施工人员的质量意 图 福州典型地质剖面示意图 从以上描述可知 ，福 州地区地质风险源较多 ，要 求 勘 察 人员 和现场监理人员提 高 警 惕 ，在勘察时认真负责 ，以 期 获 得 详 实准确的第一手资料 。 主要地质风险源有以下几种 ：（）富 水 软 土 层福州地区的软土层天然含水量高 ，淤泥的天然含水量多为 ，淤泥质土的天然 含 水 量 多 为 ，孔 隙 比 及 压 缩 大 、承 载 力 低 、抗 剪 强 度 低 。 淤泥的触变性和软弱 性 易 造成围护结构突泥 、基 底 底 涌 ，盾构和矿山法隧道施工易造成 上覆的摩擦桩沉陷等工程危害 。（ ）富 水 砂 层 、卵 石 层福州地区分布有易液化的粉细砂层 ，有水位受闽江或乌龙 江 影响的透水粗砂层 和分选极差的砾 、卵 石 层 等 ，这 些 都 是 易年 期 总 第 期陈 晓 航 福州地铁岩土工程勘察监理的有关问题探讨 识 ，及时记录施工 进 尺 ，且现场检查时可随机复测钻机进尺 ，当发现与钻工所报进尺相差较大 ，特别是重要分层存在较大误 差 时 ，则应重新开孔钻探 ，绝不能心存侥幸 。上 ，完全不扰动的真正 原状土样是无法取得的 ，因 为 在 取 样 过程中土的应力状态变化 以及由此引起的卸荷回弹是不可避免 的 ，但其余的因素可以通过适当的取样器和操作方法来克服或 减 轻 ，因此规范有严格规定 ，应根据采样目的 、采 样 等 级 要 求 ， 采 用相应的取土工具和方法 。而 实 际 钻 探 施 工 中 ，钻 机 一 般 仅 配置厚壁取土器 ，甚 至 有的钻工不用取土器取样 ，而 是 直 接 用 样盒包取岩芯作为土样 ，土样质量远远达不到规范要求 。另 外 ，采取的土样应妥善密封 ，防 止 湿 度 变 化 ，严 防 暴 晒 或 冰 冻 ；在运输过程中应避免振动 ，保存时间不宜超过三周 ；对 易 于振动液化和水分 离 析的土样宜就近进行试验 。 而 现 存 的 问 题就是土样取得后在钻工工棚内放置多日而未送样 ，土 样 几 乎 干 枯 ；大量土样堆积在 一起导致受压变形 ；送样过程中未加保 护 ，在车内随意滚动 ，扰 动 极 大 。 这些问题均需要在现场 工 作 中 加 以 监 管 ，只 有 试 样 可 靠 ，试验数据才有意义 ，工 程 的 质 量 安 全 才 有 保 障 。对原位测试的严格把关 原 位 测 试 所 测定的岩土体尺寸大 ，试 样 不 脱 离 其 生 长 环 境 ，能反映宏观结构对岩土性质的影响 ，具有重要的工程意义 。 在地铁工程勘察中 ，原 位测试方法很多 ，比如常见的标准贯入 试 验 、动 力 触 探 试 验 、为 获得水平基床系数而实施的旁压试验 或 扁 铲 侧 胀 试 验 等 ，这些试验提供的数据将直接作为设计依 据 ，对 后 续 设 计 、施工工作有重大影响 ，其重要性不言而喻 。但不可否认目前的钻探市场工作人员素质参差不齐 ，存 在 许多不符合规范 、甚 至是造假的行为 。 因 此 ，这 项 工 作 应 在 现 场 加 强 监 管 ，严格按照工作大纲实施 ，不合要求的立即整改 ，如 发现有造假的则应将工作量坚决予以报废 ，否则得出的数据偏 离 真 实 ，可 能 会 带 来 不 良 后 果 。 以标贯试验为例 ，标 贯 试 验 是 钻 探施工中造假的重 灾 区 ，由于通常钻工按进尺计算报酬 ，都 希 望 能 快 打 、多 进 尺 ，而标贯试验则要求工人起钻 、清 孔 、试 验 等 ，不仅占用较多施工时间且无报酬 ，因 此 ，个别钻工会编造假 的 标 贯 数 据 、并在标贯器中装入钻探岩芯伪造标贯岩芯应付检 查 。 虽然经验丰富的工程师可以分辨出标贯岩芯的真伪 ，但 此 工 作 应 从 源 头 开 始 控 制 ，要求勘察技术员和现场监理严格监 管 ，杜 绝 造 假 ，对发现的造假行为进行严肃处理 ，以 保 证 取 得 真 实 的 数 据 ，否则便失去了原位测试的意义 。结 语福州地铁建设处于起步阶段 ，建设经验缺乏且地质风险较 大 ，勘察监理是十分必要的 。 勘察过程中要求监理人员既要熟 悉地质勘察的一般技术要求 ，又要了解地铁工程设计与施工中 的特殊岩土工程问题 ，需要扎实的理论基础和丰富的勘察技术 经 验 。 因此勘察监理能把握不同施工方法下勘察的侧重点 ，能 重点控制地质风险源 ，能对勘察时容易引起质量下滑的环节进 行把关都是保证质量的重要手段 ，准确详实的工程地质勘察成 果 对后续的设计方案 选 择 、造 价 控 制 、施工质量和安全保证都 起着很大的作用 。 希望本文能为实际工程提供帮助 ，充 分 发 挥 监理在地铁建设的作用 。参 考 文 献，地 下 铁 道 、轻轨交通岩土工程勘察规范 张 雪 雷 地铁岩土工程勘探过程中的几个关键 问 题 长 沙 铁 道 学 院 学 报 ，（）：简 文 斌 ，李 润 福 州轨道交通建设中的岩土工程问题 工 程 地 质 学 报 ，（）：岩土工程勘察规范 （版 ）对 试 样 采 取 、保 管 、运输过程的监管 岩土工程师一般 很 重 视 岩 土 物 理 、力学性质指标 的 获 取 ， 致力于各种试验理论和方法的研究 ，但对岩土试样的代表性问 题 ，即试验成果是否确 切表征实际岩土体性状的问题 ，则 重 视 不 够 。 而 试 样 的 采 取 、保管、运输等是否得当却是影响室内试验 数据真实性的基础，基础不可靠，得出的数据岂非“谬以千里”。为定量评价岩土工 程问题而提供室内试验的样品包括岩 样 、土 样 和 水 样 ，需 要 特别注意的是采取土样的工作 。 土 样 易 受 扰 动 ，土样扰动表现在原位应力状态 、含 水 率 、结 构 和 组 成 成 分 等 方 面 产 生 变 化 ，使之不能确切表征实际的岩土体 。 实 际（上 接 第 页 ）自 我 保 护 能 力 。 此 外 ，反复深入地对建筑 施 工的机械操作人员和现场人员进行安全生产教育和思想教育 ，养 成工作认真仔细的工作作风 ，克 服 冒 险 蛮 干 、急 于 求 成