1济南轨道交通概述
济南交通日益拥堵早已成为制约城市可持续发展的重要因素之一，因此发展大运量城市轨道交通系统已成为解决这一问题最理想的方式;但济南又以群泉而驰名中外，泉城人更是视泉水为城市之魂，这成为济南轨道交通姗姗来迟的主要原因之一。随着济南市轨道交通建设对泉水影响专项研究的深入［1］和环渤海区山东半岛城市群城际轨道交通网的规划取得国家发改委批复，济南轨道交通建设实施条件逐步具备，2003年1月济南市轨道交通线网规划正式确立，近期(2020年)规划线网3条，全长约109．7km;远期规划线网9条，全长约331．5km;其中济南轨道交通Ｒ1线工程勘察设计工作已于2013年底启动。Ｒ1线位于济南西部新城区，途经三区市，连接济南西客站、西部城区、大学城、园博园、创新谷等重要位置节点，全线26．04km，高架段约17．04km，地下段约9．00km，设置车站11座(见图1)。城市轨道交通建设项目因其敷设方式不同、施工方法多样、结构形式繁多、周围环境复杂，使得岩土工程勘察工作异常困难［2-3］，因此应针对济南区域特点，结合初勘成果，重点分析讨论详勘阶段的勘察重点、难点问题，做到有的放矢，提高详勘阶段岩土工程勘察工作的效率和质量，为后续线路岩土工程勘察提供参考和支持。
2Ｒ1线地质情况特点分析
济南地处鲁中山地的北缘，南依泰山，北临黄河，总体地形南高北低，局部变化显著，该区地貌类型多样，兼有低山、丘陵、山间凹地、冲洪积平原等多种地貌单元。Ｒ1线位于济南西部，地形符合整体南高北低的特点，地面标高31．09～98．03m，主要地貌单元类型包括:低山丘陵地貌单元、山前冲洪积地貌单元和冲洪积平原地貌单元。结合初步勘察成果资料，Ｒ1线主要地质情况如下:2．1工程地质单元分区结合Ｒ1线沿线地形地貌类型、地层岩性组合情况及物理力学性质，划分三大工程地质单元(见表1)。2．2地层岩性组合Ｒ1线地层岩性组合差异明显，新生代第三系及第四系地层发育，覆盖层厚度变化大，地层中亚层、透镜体分布极不均匀，各层物理力学性质差异明显，覆盖层主要为:第四系冲洪积(Q4al+pl)黄土、粉质黏土、卵石、粉土、黏土、砂土(细砂、中砂);第三系冲洪积(Q3al+pl)粉质黏土、黏土、卵石(部分胶结)、中砂;岩层主要为古生代奥陶系下统马家沟组(O1m)灰岩，局部岩层露出地表，K0+900～K1+100、K23+450～K26+000揭露中生代(δ53)燕山期侵入闪长岩。2．3水文地质条件项目建设区域整体位于济南泉水核心喷涌区的西侧，距核心区约12km，是城区地下水向西北排泄的主要通道，地下水类型主要为第四系孔隙水和岩层裂隙水，初勘阶段全线地下水情况如表2所示。首先选择远离泉水核心区进行地铁建设，目的是减小施工对地下泉水通道的阻隔影响，通过积累经验，逐步推进地铁建设，确保保泉工作和地铁建设协调发展。2．4岩溶分布下伏岩层主要为古生代奥陶系下统马家沟组(O1m)灰岩，不存在影响场地稳定性的大型岩溶体发育，但局部区域溶蚀裂隙较发育，分布有充填-半充填溶洞，钻探过程中有轻微掉钻、漏浆现象，初勘阶段岩溶分布情况如表3所示，孔内井下电视岩溶发育如图2所示。2．5卵石层分布Ｒ1线沿线地层普遍分布有卵石层，特别在第Ⅱ工程地质单元山前冲洪积地貌单元区，存在巨厚卵石层，由于沉积环境复杂，使得不同范围、深度卵石粒径差异明显，含有物变化剧烈，多夹砂土薄层，局部含大块漂石，密实性、均匀性差别显著，且多为含水地层，单井涌水量大，物理力学性质差异明显，初勘钻探过程中个别钻孔塌孔、漏浆情况严重;另外，局部卵石层还存在不同程度胶结，钻进困难，如图3所示。2．6Ｒ1线周边环境专项调查城市轨道交通沿线周边环境极其复杂，是该类建设项目岩土工程勘察固有特点之一，Ｒ1线地处济南新区，周边房地产开发和基础设施建设与该线建设同步实施，给工程周边环境专项调查及各项目间协调建设带来较大困难;另外Ｒ1线高架段需路中平行上跨多处既有市政桥、斜交上跨济广高速(单跨超100m)，地下段需近距离下穿京沪铁路框架涵、京台高速桥、京沪高铁桥、济南西客站进出口匝道桥，这些节点的工程勘察资料成果直接影响着设计、施工方案的确定，仅依靠少量钻探和收集的既有构筑物竣工资料，远不能满足要求，需进一步加强针对性的勘察工作。
3重点难点分析城市轨道交通建设项目岩土工程勘察
既有铁路、公路岩土工程勘察的特点，又包括建筑工程、地下工程岩土工程勘察的内容，同时格外强调水文地质勘察的重要性，另外工程周围环境专项调查也对轨道交通的设计、施工有重要影响;因此轨道交通工程建设项目对岩土工程勘察的要求极高，涉及的内容极广泛，通过对Ｒ1线初勘成果资料分析，透析好该线勘察工作重点难点问题［4］，有助于详勘阶段勘察工作效率和质量的提高，应引起高度重视。3．1重点问题分析1)由于初勘阶段钻孔密度相对不足，沿线岩土统一分层需进一步细化完善，重点对厚层粉质黏土层、碎石土层进行合理细分，并加强对钻探过程中工程影响深度范围内夹层、透镜体的辨识，增加钻孔各层的原位测试数量，地层划分结合土层的力学性质。初勘资料表明，该区厚层卵石土物理、力学性质差异明显，局部区域在不同深度分布有厚度不均的胶结卵石层，其对高架段桩基成孔和盾构区间隧道开挖有不利影响，详勘野外钻探需重视对卵石层岩芯的辨识，重点查清胶结卵石层的分布情况。2)地下水是地下工程设计施工考虑的最重要因素之一，该区受区内河流集中渗漏补给和地下径流排泄的双重影响，地下水埋深浅，单井涌水量大，对地下工程建设有较大不利影响。在详勘阶段需重点查明该区地下段各含水层水文地质情况，深入分析不同含水层之间的水力联系，通过抽水试验确定各层水文地质参数，并对地下水位变化情况进行长期监测，需特别重视查明地下工程结构影响范围内地层有无承压水分布及其水头情况，区间隧道开挖影响范围内砂土、粉土夹层的地下水赋存情况及相对隔水层分布连续性情况［5］;按照规范要求加强地下水的作用评价(力学作用和物49理、化学作用)。另外，该区为地下水向西北排泄的主要通道，工程建设对地下径流排泄有一定影响，除做好水文地质勘察，评价对工程建设影响外，还需重视地下工程修建对水文地质情况变化的影响，通过水文地质试验孔和长期观测孔评价对城区地下水径流排泄的影响。3)该区不属于岩溶强烈发育区，不存在影响场地稳定性的岩溶发育，但初勘资料表明:局部区域灰岩岩层溶蚀裂隙较发育，存在有一定数量充填－半充填溶洞，主要对高架段嵌岩桩桩基稳定性有一定不利影响，详勘需结合设计墩台位置重点查明嵌岩桩桩底在一定深度范围内下伏岩层溶洞发育的情况，评价其对桩基稳定性的影响。4)详勘阶段重点查明K0+900～K1+100中生代燕山期侵入闪长岩的分布情况，查明岩性接触带的位置和工程力学性质，评价对桩基稳定性的影响。5)区域地质资料表明:该区发育多条北西、北东向隐伏断裂带(炒米店断裂带、石马断裂带、平安店断裂带等)，均为非全新活动断裂;详勘阶段需重点查明断裂与路线的相对位置，评价其可能产生的不利影响。3．2难点问题分析1)Ｒ1线高架段基本沿既有市政道路中间架设，有6处跨河桥，跨河处需平行上跨既有市政桥，由于市政桥结构及场区地形的影响，现场难以开展钻探勘察工作;在初勘阶段只收集到既有市政桥竣工图资料和部分桥岩土勘察报告，较难对收集的资料进行验证，难以取得有针对性、利用价值高的工程地质资料。2)Ｒ1线地下段近距离下穿京沪铁路框架涵、京台高速桥、京沪高铁桥、济南西客站进出口匝道桥等重要构筑物，盾构区间隧道近距离施工严重威胁着既有构筑物的安全运营，是工程成败的关键，是详勘工作的难点;另外也很难评价隧道施工对周边环境的不利影响。3)该区水文地质条件复杂，难点不单是查明地下水类型和赋存方式，还在于如何评价地下水对地下工程建设的影响，以及如何评价地下工程修建后对地下水环境的影响。
4对策与建议
城市轨道交通建设项目岩土工程勘察目的是查明沿线与附属工程的工程地质条件及水文地质条件，为设计、施工提供满足要求的各种基础资料和设计参数，因此勘察、设计、施工相互联系且相互影响［6］，在工程勘察过程中，应加深相互了解，勘察一定要重视设计与施工的要求。为更高效地开展Ｒ1线详勘工作，针对勘察重点难点问题，提出如下实施对策［7-9］:1)增加取样孔、原位测试孔的比例。虽相关规范已提供较多设计参数经验值，但取值区间范围相对较大，Ｒ1线又是济南第一个地铁建设项目，许多设计参数地区经验还有待积累，在详勘阶段建议提高采取岩土试样和原位测试勘探孔的数量，总数不少于2/3，并适当增加孔内岩土样、原位测试的数量，根据大量原位测试和室内试验数据，参考规范经验值，详勘报告应尽量提供实测的参数(主要有热物理参数、变形参数、强度参数、静止侧压力系数、渗透系数、岩石抗压抗剪强度等)。基床系数是地下段设计计算的重要参数之一，由于济南地区相关经验较少，规范附录中经验值取值范围较大，建议参考基床系数计算公式［10］，结合类似地区原位测试、室内试验经验取值加以确定。宜按照原位测试标准贯入击数及重型动力触探击数对厚层粉质黏土、碎石土进行力学性质分层，分区分层合理提供设计力学参数。在地下段区间和车站布置旁压试验(PMT)孔，每处旁压孔数不小于3个，测试垂直间距不小于1m，主要原位测试地层静止侧压力系数、水平基床系数、不排水抗剪强度指标。2)采用适宜的物探方法，合理布置勘探工作量。采用电阻率法、陆地声呐法探查岩溶发育区及岩性接触带分布情况，结合桥墩钻探孔加以验证;物探异常、钻孔揭示岩溶发育区时需增加桥墩勘探孔数量，每墩布置2～3个勘探孔，且深度满足桩端5倍桩径要求，并应穿透溶洞。结合初勘资料，合理布置勘探孔，查明地下段结构影响范围内砂土夹层的分布及地下水赋存情况，建议采用陆地声呐法查明含水夹层的分布范围。划分场地复杂程度等级，应针对简单场地，结合初勘勘探孔孔位，对高架段设计为摩擦桩的墩位优化勘探孔布置，按照隔墩布置的原则布置勘探孔，合理减少勘探工作量，但应符合规范［11］，地质条件简单时可适当减少勘探点的要求。3)地下水勘察。统筹设置地下工程建设及运营过程中水文地质试验孔和水位长期观测孔，监测水文地质动态变化情况;进行抽水试验，提供准确、可靠地水文地质参数。抽水井半径选择:宜按经验公式rw≥0．01M计算，M为含水层厚度，一般第四纪地层取200～300mm，在基岩取110～150mm［12］。布置原则:对3处地下车站均进行带观察孔的多59孔抽水试验，设置不少于2个长期观测孔;对跨腊山河地下段进行多孔抽水试验;对地下区间穿越强透水地层进行多孔抽水试验;对所有抽水试验孔进行布置时应考虑长期观测的要求。提供参数:绘制各种曲线图和抽水漏斗剖面图，计算渗透系数(k)、给水度(u)、导压系数(a)、影响半径(Ｒ)、预测基坑及隧道开挖涌水量(Q)、分析了解地下水与地表水及不同含水层间水利联系。4)既有市政桥勘察。Ｒ1线高架段6处跨河桥需从上部平行跨越既有市政桥，由于河道地形和既有市政桥的影响，现场难以开展有效的勘探工作，建议采用电阻率法探查地层情况、探测岩土界面，同收集的地质资料进行对比，整理出有利用价值的工程地质资料，必要时可结合墩台位置进行补充勘察。5)盾构穿越重要构筑物勘察。Ｒ1线地下段近距离下穿京沪铁路框架涵、京台高速桥、京沪高铁桥、济南西客站进出口匝道桥等重要构筑物，勘察应根据具体构筑物类型、基础形式进行有针对性的勘察:现场测量验证既有构筑物墩柱、承台、系梁等位置坐标，确定好隧道开挖断面与桩基的相对空间位置关系;合理布置勘探孔查明区域内地层分布情况，对比收集的岩土勘察报告，重视分析原勘察报告提出的相关设计参数、不良地质情况和相关建议;利用工程类比，综合分析评价隧道开挖对构筑物的影响，建议在设计方案稳定后进行专项数值模拟计算，定量评价其不利影响。
5结语
城市轨道交通建设项目岩土工程勘察工作涉及内容十分丰富，勘探工作量大，实施异常困难。以初步勘察资料成果为基础，深入分析下阶段勘察工作的重点难点问题，有助于合理控制全线勘探工作量、降低勘察工作实施的难度，不断提高勘察的效率和质量，更好地满足设计和施工的要求。
作者：王国富单位：济南轨道交通集团有限公司
