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浅谈地质工程问题与施工应对措施

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摘要:由于地质发育的复杂性和局部位置的不规律性,在勘查过程中很难准确地找出地质发育的空间分布特征,给地质施工设计和施工带来诸多不利因素。文中介绍了深圳某地岩工程地质特征、地质发育特征及水文地质特征,对地质施工的各种工法在地质工程地质问题进行了分析研究,并讨论了地质地区对地铁施工的不良影响和应对措施。

关键词:地质;盾构法;矿山法

由于地质发育的复杂性,局部位置的无规律性,它给地质的设计和施工带来了诸多不利因素。深圳地质工程施工中,勘查、设计和施工人员对隐伏地质十分重视。研究沿线地质特征及影响地质施工设计与施工的问题,为今后地质工程的施工提供依据。

1项目概况

深圳市地质工程于2017年2月完成了初步勘查,勘查成果显示,四联站~坳背站区间、坳背站、坳背站~大运站区间、大运站~宝荷站区间、朱洋坑站~坑梓站区间、坑梓站等6个工点下伏可地质,局部地段地质发育。为详细查明地质发育情况,确保工程安全,地质工程企业决定同步开展地质工程的详细勘查和地质专项勘查。本文以大运站至宝荷地区间作为重点介绍。

2工程地质概况

2.1地形地貌

深圳地质工程大运站至宝荷站地区间地质段(DK26+005.58~DK28+230.52)场地的原始地貌主要为冲洪积平原,局部为丘陵,大部分地形较平坦,局部起伏较大。现状地貌因地质工程建设而发生较大变化,大部分为较平坦宽阔的地质主干道。

2.2地层岩性

根据地质钻探及区域地质资料,区间地层主要包括石炭统测水组砂岩、石炭统石磴子组灰岩,均为第四系覆盖。

2.3区域地质构造

深圳地区地质工程地点位于南部东西方向,褶皱断裂带断层惠来到华南褶皱束系统,和深圳的南部和西部部分在西北,断裂带在东北。地质构造相对复杂,以断层构造为主,可分为北东、北西和北西三组。北东向断裂规模较大,北西向断裂主要分布在沿海地区。褶皱构造常与断裂有关,由于多处断裂和岩浆侵入,大部分褶皱构造是不完整的。乌深断裂带以北东向为主。该时期的新构造运动受东北向和西北向两组断裂控制,主要表现为区域性不均匀间断隆升、第四纪断陷盆地和深圳断裂带的演替活动。深圳的强烈构造活动的断裂和晚更新世早期,晚更新世末以来,深圳裂缝梁的构造运动明显减少了,在还没有找到断层切割全新世沉积物和断层构造地貌现象,结构基本稳定,而不是突然的构造运动。(1)褶皱。深圳地区自中生代以来,由于断裂构造的破坏、花岗岩体的吞噬、火山爆发和地层的覆盖,褶皱破碎不完整。根据《深圳地质》及深圳市区域地质构造纲要图,拟建工程沿线主要有草塘背斜、龙岗向斜。龙岗向斜核部与拟建工程线路在DK30+600处斜交,夹角约51°。其出露在龙岗南—嶂背一带,轴向呈北东50°~60°反“S”形延展,长约20km,其影响宽度3km~5km。核部由下石炭统测水组第一段粗砂岩、砂砾岩,石磴子组大理岩、白云岩组成。向斜南东翼岩层出露较完整,产状较稳定,为倾向北西300°,倾角30°~40°。北西翼岩层出露不全,总体倾向南东110°,倾角25°~60°。两翼发育有许多次一级小褶皱,形态复杂多样,常见倒转、平卧褶曲,一般呈紧密状,其轴与主体褶皱近于一致、少数斜交或垂直。由于受断裂切割、红层及第四系覆盖,花岗岩体吞噬,形态极不完整。根据褶皱波及范围岩层产状的赤平极射投影,极点等密线表现出一对近对称的极密。根据极点等密线图,求得岩层的优选产状:南东翼为倾向北西311°,倾角30°,北西翼为倾向南东113°,倾角30°;轴面产状为倾向北西300°,倾角88°,枢纽略向北东倾伏,倾伏角为6°。总体表现为开阔圆滑型的复式向斜构造。推测其成生于印支构造期。(2)断裂。根据区域地质资料本场地发育有两条断裂带,为F11(F1261)、F12(F1262),均属于深圳断裂带,其中F11在DK27+728处与线路斜交,交角约72°,断层走向北东54°,倾向北西,倾角80°,为张扭性断裂;F12在DK28+200处与线路斜交,交角约55°,断层走向北东49°,倾向南东,倾角70°,为压扭性断裂。两条断裂均属非全新活动断裂,对场地稳定性影响小。

3水文地质特征

根据地下水赋存条件、含水介质及水力特征分析,调查区地下水可分为松散岩石孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩地质水三种基本类型。(1)松散岩类孔隙水,含水岩组为砂土层,水文地质地下水类型为潜水或上层滞水。主要由大气降雨、地表水补给,排泄方式为大气蒸发及下渗补给基岩裂隙水。(2)基岩裂隙水,主要分布于强~微风化砂岩裂隙中,基岩裂缝发育程度、渗透程度、与地表水的连通性不同,水的渗透率和丰度也不同。稳定水位一般高于含水层顶面,略呈自流水位,主要由孔隙潜水渗流、地势高处裂隙水径流等补给。排泄方式为地下径流补给。(3)碳酸盐岩地质水,它是一种上覆地质水文,分布范围广,产于石炭系石灰岩中,岩层较厚,局部发育地质裂隙和钻孔,最大水头高度约24m,属于承压水。的主要补给来源为上覆岩土层孔隙水的入渗补给、山体和基岩裂隙水及地质水文补给,主要以地下径流的方式向龙岗河或下游排泄。

4地质发育特征

勘探揭示,场地内基岩灰岩属可溶蚀性岩石,因此,区间地质段(DK25+960.88~DK28+224.56)均为可溶岩分布区。①地质发育深度:其中,10m~30m的钻孔181个,占总地质工程的61.4%。其中,30米以上钻孔114个,占总数的38.6%。②地质钻孔高度:1.5m以下地质钻孔123个,占总数的41.7%。有172个1.5米以上的钻孔,占总数的58.3%。其中超过10m的钻孔有11个,占总数的3.7%。③填充情况:其中,半填和未填钻孔124个,占总数的42%;全填钻孔171个,占总数的58%。充填材料主要为软塑料粉质粘土和砾石砂,部分部位含有少量石灰石砌块。在地质内钻孔时,部分井眼露出半芯半孔,部分井眼渗漏。④岩层顶板厚度:1.5m以内有钻孔136个,占总数的46.1%;洞顶厚度超过1.5m的钻孔159个,占总数的53.9%。⑤地质钻孔:本次勘查未揭露到有钻孔。地质的发育情况如下表1。

5地质地下区间的工程问题及对策

(1)盾构法区间的工程问题及对策:深圳地质工程区之间的大运站宝收取站(DK26 DK28+230.52+005.58~喀斯特地区,根据盾构隧道初步设计和盾构隧道工程的工程地质问题主要有以下几个方面:①盾构地质的基石,它的工程问题是地质水文地质的涌出的水、泥浆和盾构机姿态的控制或秋天,等;②通过软下硬地质层,也就是说,地质层上部,下部的基岩,工程问题是盾构机控制的态度,地质突水、泥土、地面沉降等。③地质水文地质通过隐藏的上覆地质。工程问题虽少,但仍需防止地质承压水对盾构施工的影响。④区内龙岗大道下沿建筑物密集。地质工程施工对上述结构可能造成较大的危害,如地面变形、地面塌陷、地质矿层开裂等。工程对策如下:在进行水文地质施工之前,应进行帷幕灌浆左右两边的地质,和地质工程的钻孔范围内应该充满了灌浆,并填充深度应达到5m~8m地质以下的深度。(2)矿山法区间的工程问题及对策:矿山开采方法一般不适用于地质区的地质,但对于不规则断面地质应采用采矿法。在隐伏地质区采用采矿法开挖矿山,存在突水、涌泥、地面塌陷等工程问题,对施工安全和地面建筑物构成严重危害。因此,为防止地质开挖引起涌水、涌泥和地质地面塌陷事故,仍有必要采用灌浆法充填地质洞穴。在隐伏地质区上覆土层的采矿法地质开挖工程中,一般首选冻结法。检查地质底板土层厚度是否能抵抗地质承压水的水头,是十分必要的。

6地质工程的工法选择建议

由于特殊地质,许多工程问题的特殊性和复杂性,很难清楚地识别地质发育模式的某些工程网站根据目前调查水平,提升地质工程方案,并优先考虑在施工方法的选择。当地质规划需要地下管线方案时,如果第四纪土层足够厚,能够满足盾构掘进的埋深要求,则可优先采用盾构掘进法施工。如果第四纪土层过薄,不宜盾构掘进,可以选择浅挖法。7结语(1)深圳地质工程施工时,应对地质发育地段进行超前钻探;在地质发育通过地段要加密钻孔,以查明地质的确切位置和影响范围,对地质发育区洞径较大的空洞,建议采用灌注砂石、水泥砂浆地质工程进行充填后,再进行高压注浆处理;对半充填钻孔,建议先进行高压冲洗处理,再作高压注浆充填;对全充填软塑黏土及规模较小,建议通过高压灌浆处理;对岩层中裂隙发育的地段建议采用高压灌浆处理,以堵塞、充填其裂隙通道,确保地质以下持力矿层完整。(2)在采用地质下层时,由于地质发育,岩面起伏较大,地下水丰富,施工时容易引起地质地面塌陷,故施工前应对地质发育、土洞进行有效的注浆充填处理,防止涌水,突泥影响施工及地质周边地质工程建筑物安全。(3)在隐伏地质进行地质施工,必须注意施工对周边建筑物的影响,采取足够的保护措施。(4)深圳市龙岗区及坪山区局部存在隐伏岩地质区。在今后的甚至地质规划、建设过程中,应充分认识到隐伏地质对地质区工程建设施工带来的不利因素以及对地质周边建筑的不利影响。

作者:陈友栋 单位:广东有色工程勘察设计院

浅谈地质工程问题与施工应对措施责任编辑:张雨    阅读:人次
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