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上海市轨道交通崇明线勘察施工管理及分析

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：方雷明

[导读] 摘要：轨道交通产业具有技术密集型、资本密集型特征，在项目实施过程中涉及到较多参建主体与不同专业的沟通交流及协同作业问题，如何利用完备的勘察施工管理为工程建设质量、进度与安全提供保障，成为当前项目管理工作急需解决的问题。

        上海广联环境岩土工程股份有限公司上海市宝山区 200444
        摘要：轨道交通产业具有技术密集型、资本密集型特征，在项目实施过程中涉及到较多参建主体与不同专业的沟通交流及协同作业问题，如何利用完备的勘察施工管理为工程建设质量、进度与安全提供保障，成为当前项目管理工作急需解决的问题。基于此，本文以上海市轨道交通崇明线勘察工程项目作为研究实例，结合项目基本情况与工程地质条件进行勘察工作量的科学布置，聚焦钻探施工、土样采集、测量封孔与现场试验四个层面进行勘察施工质量管理，并分析勘察施工成果，为桩基施工、基坑开挖施工的具体实施提供技术指导与参考依据。通过将该项目中的勘察施工技术方案与经验成果进行总结，能够为岩土工程勘察施工管理工作提供参考价值，也为城市轨道交通事业建设发展贡献积极助力。
        关键词：轨道交通；岩土工程；地质勘察；质量控制
        引言：据交通运输部公布的统计结果显示，截止2020年底全国开通运营的城市轨道交通线路增至233条，建成投运的轨道交通车站数量达到4660个，轨道交通运营总里程突破7545.5km。在当前城市轨道交通运输事业高速发展的背景下，受我国不同地区地质条件特殊性的影响，还需结合工程地质结构特征进行线路敷设方式、车站结构类型的科学设计，通过勘察施工掌握地层结构类型与岩土参数等资料，为轨道交通工程施工方案的编制提供重要参考，更好地维护轨道交通线路的安全稳定运行。
        1工程实例分析
        1.1工程概况
        以上海市轨道交通崇明线详勘阶段岩土工程勘察1标工程为例，该线路横跨上海市崇明区、浦东新区两个行政区，是一条连接上海中心城和长兴岛、崇明岛的市域轨道交通线[1]。该线路全长43.14km，其中地下线、高架线与敞开段长度分别为41.09km、1.74km和0.31km；设有8座车站，其中2座为换乘站。选取该工程1标段金吉路站作为主要研究对象，该站位于浦东新区申江路东侧沿线，沿南北向布置，车站起止里程为CK0+000.000～CK0+544.520，车站总占地面积为12558.36㎡，长、宽分别为548.4m和22.9m；主车站标准段基埋深14.25m，南、北端头井基坑埋深分贝为16.81m和15.59m，车站整体采用双柱三跨框架结构、地下包含二层，均安排采用明挖顺作法进行具体施工。
        1.2工程地质条件
        该项目中金吉路站施工区域属滨海平原地貌，地势平坦，测得勘探孔的孔口标高为3.64～5.65m范围内。车站位于申江路东侧道路下方，周围市政管线分布较为复杂，在后续基坑施工环节需综合考虑周围道路交通布局、建筑物稳定性与地下管线排列方式等，做好安全保护工作。通过观察本次勘探揭露的地层分析结果可知，施工场地的地基土主要包含杂填土、素填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粘土、砂质粉土、粉砂等成分，不良地质条件涉及到厚填土、地下管线、浅层沼气、地面沉降以及软土等方面，场地类别为Ⅳ类、抗震设防烈度为7度。
        1.3勘察工作量布置
        基于《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）、《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）等文件要求，结合前期地质条件初勘结果进行勘察工作量的规划与布置[2]。由于该项目中拟建金吉路站宽22.9m，采用双排网格形式沿车站主体结构基坑边线进行勘探孔的布设，同时采用方格网形式在附属结构处布孔，将孔距控制在25～35m范围，并且将钻探取土、静力触探孔的比例控制在1：2以内，在施工场地范围内布设钻探取土、静力触探孔数量分别为18个和30个。此外，结合该项目勘察施工环节涉及到的注水试验、十字板剪切试验、承压水位观测以及电阻率测试需求，分别布设3个试验测试孔，并且在车站附属结构周围依照10～15m的孔距进行小螺纹钻孔的布设。
        2岩土工程勘察施工技术要求
        2.1钻探取样封孔
        2.1.1钻探施工
        钻探的技术要求如下：
        第一，在技术人员填发钻孔工作内容通知单，同时完成钻机就位情况检查后，开钻方能进行。开挖需要对开孔记录进行填写，同时由专人验收。
        第二，泥浆循环：在钻进粉土、砂土时需对化学泥浆护壁进行应用，优质膨润土配制是配制泥浆护壁的原材料，泥浆比重1.05～1.15，粘度25～35s，含砂量小于4%，确保泥浆的性能可靠，保证孔壁稳定和孔底的干净。
        第三，每回次进尺应小于2.0m，钻进过程中各项深度数据均用尺丈量，必要时加密取样，进行土性描述，保证分层精度。遇砂类土层钻进时，采用泥浆护壁，泥浆比重控制在1.05～1.15。水冲钻进时，应手扶钻杆，感觉土层的软硬变化，并将变化及时记录。
        第四，由专业人员按钻进回次真实、及时记录土性，野外描述以观察、手触为主。
        第五，钻探结束时填平泥浆池和钻孔，钻孔、注水孔、承压水观测孔均需采用粘土球或水泥浆封孔。
        由于该项目中部分勘探孔位于机动车道与人行横道上，地下管线分布复杂，勘察人员需借助GPS仪器、金属探测仪等设备进行孔位的测放，调整孔位偏差，并借助人工开孔的方式进行地下管线的探摸，完成勘察作业过程。选取泥浆循环装置开展钻探作业，单管岩芯管长度不超过2m、肋骨合金钻头规格为Φ130，将泥浆比重控制在1.1～1.15范围内，借助液压回转钻机进行全断面回转取芯钻探，在杂填土层中施加套管、保证孔内质量，将钻探进尺控制在2m以内，并对采集到的土样进行测试。基于减压、低速、无泵原则开展钻进作业，确保钻杆呈现为减压状态，在钻进过程中合理调节泥浆比重、控制好进尺，每钻进一定深度即进行扫孔作业，确保孔壁的光滑度与稳定性达标，待达到指定孔深后停止钻孔作业，通过与参建方沟通协调完成终孔作业。
        2.1.2土样采集
        根据不同地层的土壤成分进行取样方法的选择，在该项目中针对软粘土层进行取样时，以预先布设好的钻孔为基准，针对各钻孔分别下放3～6m长的套管，保证取土过程的垂直度达标，待将孔底清理后，将取土器压入浅层取土，针对深层土则运用重锤少击方法完成土样采集工作，在此过程中需结合不同土层进行取土工具的选择。将待测土样取出后，针对钻取土芯的颗粒组成、密实度、土层厚度等指标进行详细描述，在施工现场做好土样的封存与标识，做好钻孔施工的验收与描述，并且加强运输过程中的防护管理，确保在土样取出3d内进行开土测试。
        2.1.3测量封孔
        勘察人员应分别在施工前与施工24h结束后两个时间节点进行水位测量，待完成勘测施工后，需逐一针对各勘探孔进行稳定水位的复测，确保将水位测量误差控制在5cm范围内。在结束钻孔施工后，还需选用水泥浆进行孔洞的封堵作业，并把控好泥浆的回填质量。
        2.1.4标准贯入试验
        标准贯入试验在该项目中选用自由落锤装置与贯入器以76cm的自由落距执行试验操作，待贯入15cm后，每10cm进行一次计数，汇总30cm处的锤击数量，当该数值超过50击后，即可完成贯入试验，并将贯入深度、锤击数进行记录。在完成贯入试验后，还应从贯入器中提取残留土样，对其进行颗粒分析试验。

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        2.2静力触探试验
        该项目中选用MJ-II型静探机作为施工机械，在试验前预先对各探杆垂直度进行检测、完成探头的标定等。在实际施工环节，结合勘探孔的孔深进行护管的下放，确保护管下放深度不超过水冲深度，在贯入过程中使设备始终保持水平状态，做好静探机底座的动态调整，并增设6个左右的地锚，保证地锚具备足够的反力。在贯入深度接近30m时，需及时下导向管，注意控制好孔壁的垂直度，增强对探杆的防护作用，并自动采集、记录测试数据；待贯入深度大于30m后，需改用测斜探头、调节倾斜角，保证试验结果的准确性。
        2.3注水试验
        在该项目中选用PVC材质的套管，管径约为108mm，过滤器孔隙率不低于15%。在试验开始后，选取长2m的试验段，采用清水钻进工艺进行孔内清洗，针对其余段利用套管进行保护，在套管、钻孔孔壁的间隙处填充足量粘性土起到防水作用，并且对套管接头部位进行密封处理。待完成试验段的清洗后，依据1min、5min、10min的间隔时间分别进行5次、5次及3次的连续观测，结合水头下降速度间隔0.5～1h观测，当观察到水头比与时间关系呈现为直线后，即可完成试验。
        2.4十字板剪切试验
        利用空心螺旋钻执行开孔作业，将十字板头轻压至50cm左右深处，静止2min后正式开始试验。依照每10s扭转1～2°的标准进行剪切速率测试，通常可在3min左右达到峰值破坏状态，此时获取到峰值强度参数，并继续测试1min左右，直至峰值强度稳定后，以扭转方向为基准累计转动6圈，即获取到抗剪强度测试结果。
        2.5承压水观测
        该施工场地所需观测的承压水位于第⑦层，待钻孔结束后进行垂直度检测，将套管下至第⑥层，用粘土球填充套管与钻孔壁间隙，保证隔水防渗效果。通常应至少进行连续7d的观测工作，在此过程中注意做好孔口的保护处理，将观测结果留存记录。
        2.6电阻率测试
        在该项目中采用直接贯入法，在车站布设2～3个测点、在风井与检修井等部位布设1个测点，以地面至结构板下方5m左右的深度作为测试范围，将电阻率测试结果进行记录。
        3岩土工程勘察对车站施工的技术指导
        3.1桩基施工
        依据前期勘察施工成果进行桩基施工技术管理，在该项目中结合地基土层分析与标准贯入试验结果，分别选择将砂质粉土层、粉质粘土层、粉质粘土夹粉土层与粉砂层作为桩端埋置层。采用钻孔灌注桩施工方案，包含Φ800～850mm和Φ600～700mm两种桩型。依据《地基基础设计标准》（DGJ08-11-2018）与《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）等文件，结合现场土层分布特征完成单桩承载力的计算，并获取到桩基沉降参数[3]。根据沉桩可行性分析结果，需通过优化泥浆比重配制、严格把控钻孔钻进速率等方法，防止软粘性土层出现缩径问题、避免砂性土层出现坍塌、扩径问题，并且基于安全文明施工要求在施工场地范围内进行泥浆池布局的科学规划，保证在钻孔灌注桩施工过程中实现对泥浆的及时、清洁排放，配合加强质量检测等措施，为钻孔灌注桩施工质量提供保障。
        3.2基坑施工
        3.2.1基坑围护结构
        该项目中计划修建的金吉路车站为地下二层结构，结合不同位置的基坑开挖深度，施工单位主要采用明挖顺做法开展具体施工。根据基坑工程安全等级划分结果，针对安全等级为一级的区域应采用地下连续墙施工方法，针对安全等级为二级的区域宜采用钻孔灌注桩、三轴搅拌桩止水帷幕施工工艺，重点加强对围护结构止水效果的把控。
        3.2.2基坑变形控制
        考虑到施工区域周边管线分布、环境布局较为复杂，且车站平面尺寸、基坑开挖深度均较大，因此在基坑开挖作业环节采用分层、分条开挖形式，围绕不同作业面间进行施工顺序的合理安排，并且在关键节点处及时做好围护结构、支撑结构的设置。为避免基坑出现变形问题，可选用增加围护结构入土深度的方案，运用注浆工艺进行被动土区的加固处理，并优化边坡坡度的控制，借此增强基坑结构的稳定性、减少变形问题，配合基坑变形监测机制的建设，保证及时发现异常变化量，提高变形控制效果。
        3.2.3坑底回弹量监测
        由于该项目中结合车站的不同分区，其基坑底部土层包含淤泥质粉质粘土、粘质粉土等多种类型，此类区域在基坑开挖后均有可能产生土体回弹现象，对周围建筑物、管线产生扰动，并且威胁到围护结构、支撑结构的安全。对此由施工方在坑底选定若干点位，严格控制好基坑回弹量的监测工作，针对薄弱部位采取地基加固措施，为基坑稳定性提供保障。
        4全面质量管理在勘察施工中的实际应用
        首先在前期准备环节，由项目负责人结合项目实施目标与技术部门共同完成质量计划等文件的编制，确保将质量目标细化至具体工序环节、将责任落实在具体人员身上，待完成质量检查后进行签收确认，方可进入下一道工序的施工环节。
        其次采用全过程质量管理模式，在施工前严格依据相关规范进行施工材料、机械设备与各类测试仪器的检查与率定，在进场前对施工团队进行技术交底，根据工程建设风险点进行动态管理档案的建设，在施工过程中加强对各勘察工序的管理、严格执行质量签收反馈制度，根据不同施工阶段与施工节点特征进行专项预案、应急预案的编制，并基于三级审校制进行成品报告的校审，做好方案审批结果记录，从而为最终施工成品质量提供保障[4]。
        再次从外业工序检查环节入手，项目负责人应深入施工现场针对不同作业班组进行技术层面的指导，将施工过程中产生的各类原始资料进行及时检查与签收，依据技术要求做好各工序的检查评定，并及时采取相应补救措施，为施工管理水平与施工质量的提升提供保障[5]。
        最后还需严格执行资料校审制度，针对各类原始资料、测试报告与试验结果进行收集整理，并向相关审核人员进行汇报，根据反馈意见与技术要求进行修改与调整，将最终形成的成果资料向业主方进行提交。
        结论：总体来看，本文结合项目实例进行轨道交通线路勘察施工质量管理经验的总结。在该项目中应严格依据相关工程建设规范与技术标准指导勘察作业，科学的布置勘察工作量，对勘察外业施工进行全过程的质量管理。通过加强勘察施工质量的把控，为该项目后续桩基施工与基坑开挖的顺利进行创设先行条件，也为同类型岩土工程勘察施工及轨道交通施工管理提供宝贵借鉴经验。
        参考文献：
        [1]何维山.城市轨道交通建设中岩土工程勘察特点分析[J].工程技术研究，2019，（18）：249-250.
        [2]田济宁.城市轨道交通勘察中的特殊环境问题分析[J].科技创新与应用，2020，（12）：128-129.
        [3]吕有意.岩溶地区轨道交通地质勘察技术初探——以某市轨道交通3号线一期工程为例[J].勘察科学技术，2019，（03）：61-64.
        [4]焦占普.PPP模式下的勘察设计工作探讨——以昆明市轨道交通5号线为例[J].铁道建筑技术，2020，（03）：52-56.
        [5]卢婷.城市轨道交通工程施工技术要点和管理措施探究[J].建材与装饰，2019，（15）：277-278.