广州地铁3号线北延段线路选择和工法建议
内容摘要：摘　要:广州地铁3号线北延段线路经过不同地质单元,地质条件复杂。根据各地质单元的岩土特征,讨论了地铁不同线路和工法将遇到的工程问题,建议了最佳线路形式和工法选择。
关键词:广州地铁3号线;岩土特征;岩溶;高架线;地下线;盾构法
广州地铁3号线北延段自燕塘向北延伸至新白云国际机场,沿线经过城市道路、国道、郊区城镇,所经地层年代众多,岩性复杂,线路全长约30.84ｋｍ,新建车站10座,最大站间距5700ｍ,最小站间距880ｍ,平均站间距2490ｍ,其中机场线试验段(长1732ｍ)已完成土建施工。根据阶段岩土工程勘察资料,探讨地铁3号线北延段线路形式选择和工法建议。
1岩土分区及其特点
按岩土工程地质条件和地貌的不同特点,将轨道交通3号线北延段为划分为2个地质单元,即燕塘至磨刀坑段和磨刀坑至新机场段,现将上述2个地质单元的主要特征说明如下:
1.1燕塘至磨刀坑段(里程ＹＡＫ0+000+ＹＡＫ8+350)
1.1.1地貌特征
本段为低山丘陵地貌,沿线经过剥蚀残丘和山间小盆地,地形起伏较大,地面高差88.97ｍ,线路沿线多为密集民居,办公楼和城市道路等。
1.1.2岩土分层特征
(1)第四系土层特征:主要有人工填土、冲积—洪积砂层、土层及淤泥质土层、残积土层,厚度变化较大,层厚4.30～36.00ｍ,软土零星分布,厚度较小,冲积—洪积砂层在南方医院至同和一带较发育,地下水较丰富。
(2)下伏基岩特征:①在里程ＹＡＫ0+250～ＹＡＫ1+550和ＹＡＫ3+600～ＹＡＫ7+250为燕山期花岗岩分布地段,岩面起伏较大,全风化和强风化带厚度较大,风化强烈,个别地段存在球状风化孤石,裂隙局部发育,地下水不丰富。②在里程ＹＡＫ0+00～ＹＡＫ
250、ＹＡＫ1+550～ＹＡＫ3+600和ＹＡＫ7+250～ＹＡＫ8+350为震旦系变质岩分布范围,岩性主要为花岗片麻岩,部分地段为混合花岗岩、变质石英砂岩、石英岩等。岩石风化强烈,全风化和强风化带厚度较大,节理、裂隙稍发育,中微风化岩岩面大部分地段埋藏较深,且起伏
较大,在瘦狗岭,岩面凸起。
1.1.3地下水特征
(1)松散岩类孔隙水:主要赋存在冲积—洪积砂层,砂层分布范围较广,地下水较丰富,砂层综合渗透系数为5～10ｍ/ｄ。
(2)块状基岩裂隙水:主要赋存在花岗岩和变质岩强风化带和中风化带之中,地下水富水性不强,在山沟谷口处,地下水相对较丰富,渗透系数为0.1～0.5ｍ/ｄ。
(3)地下水腐蚀性特征:根据水质分析结果,按《岩土工程勘察规范》(ＧＢ50021-2001)的有关规定判定地下水对混凝土结构无腐蚀性,对混凝土质结构中的钢筋有弱腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。
1.1.4断裂特征
在里程ＹＡＫ8+350和ＹＡＫ8+650分别为广从断裂束,断裂两侧岩性为震旦系变质岩、三叠系小坪组砂页及石炭系石灰岩,线路经过广从断裂地段若采用高架线,断裂对工程影响不大。若采用地下线,隧道经过断裂破碎带时,按Ⅰ类围岩支护,并增加止水措施。
1.2磨刀坑至新机场(里程ＹＡＫ8+350～ＹＡＫ30+842.27)
1.2.1地貌特征
  为广花冲积平原,地形较平坦,开阔,地面高程7.78～23.85ｍ,沿线地表多为公路、农田及民居,在里程ＹＡＫ22+180～ＹＡＫ22+366线路跨越流溪河。
1.2.2　岩土分层特征
(1)第四系土层特征:本段第四系土层主要有人工填土、耕植土、冲积—洪积土层和砂层,厚度变化较大,层厚6.00～44.60ｍ,其中砂层厚度较大(厚度0.50～20.55ｍ),分布范围广。砂层含水丰富且补给来源充沛。
(2)下伏基岩特征:①在里程ＹＡＫ8+350～700下伏基岩为三叠系炭质页岩、泥岩及砂岩,风化强烈,挟持与广从断裂与震旦系变质岩之间。②在里程ＹＡＫ8+700～ＹＡＫ12+550和ＹＡＫ25+650～ＹＡＫ30+800,为石炭系地层分布范围,岩性主要为灰岩,次为炭质灰岩、炭质页岩、泥岩等。岩面起伏较大,岩溶较发育,地下水丰富,补给来源充沛。③在里程ＹＡＫ12+550～ＹＡＫ25+650为龙归沉积盆地范围,下伏基岩为第三系地层分布地段,岩性较复杂,为一套下
粗上细的海陆河湖交互相沉积岩,主要岩性有粉砂质泥岩、钙质泥岩、泥灰岩、石灰岩、砾岩和粗砂岩等。风化程度较强,岩质较软。石灰岩一般呈夹层出现,并发育有溶洞,地下水丰富。
1.2.3地下水特征
(1)松散岩类孔隙水:主要赋存在冲积—洪积砂层之中,砂层厚度较大,分布范围广,补给条件较好,地下水丰富,砂层综合渗透系数可达10～50ｍ/ｄ。
(2)层状基岩裂隙水:主要赋存在碎屑岩类强风化和中风化带,由于风化裂隙大部分被泥质充填,故其富水性和透水性较弱。
广州地铁3号线时间
(3)碳酸盐岩类裂隙溶洞水:主要赋存在石炭系石灰岩和第三系石灰岩中,工程勘察有27个钻孔揭露有溶洞,经抽水试验证实,富水性和渗水性均较好。渗透系数为6.16～36.46ｍ/ｄ,建议渗透系数采用20～30ｍ/ｄ。
(4)地下水腐蚀性特征:根据水质分析结果,按《岩土工程勘察规范》(ＧＢ50021-2001)的有关规定制定,地下水对混凝土结构大部分地段无腐蚀性,局部地段有弱腐蚀性,对混凝土结构有弱腐蚀性,对钢结构有弱—中等腐蚀性。
1.2.4断裂特征
在里程ＹＡＫ8+650为广从断裂分布范围,断裂的上盘为石炭系地层,下盘为三叠系地层。
1.2.5溶洞特征
主要发育在石炭系和第三系石灰岩地层中,工程勘察阶段有27个钻孔揭露到溶洞,洞高0.20～10.91ｍ,溶洞层数1～6层,大部分溶洞无充物或半充填,地下水丰富。溶洞在宏观上有一定的的规律性,在局部地方是无规律的,工程勘察溶洞大部分发育深度较浅,对地铁地下线开挖有较大的影响。
2岩土工程条件评价
2.1燕塘至磨刀坑段
(1)人工填土层分布广泛,主要为杂填土和素填土,欠压实—稍压实,局部可能存在土层滞水。本段轨道交通拟采用地下线,人工填土对区间隧道施工影响甚微,站址采用明挖施工,影响亦较小。
(2)冲积—洪积砂层,本层在南方医院至同和一带较发育,其它地段零星分布,地下水富水程度中等,砂层对站址基坑施工有较大影响,基坑开挖时,排水可导致基坑周围地面沉降,引起建筑物开裂变形等,对区间隧道矿山法施工影响亦较大,隧道开挖掘进时,可能导致突水、涌砂或坍塌,严重时可坍塌至地表,若采用盾构法施工则影响较小。