武汉地铁4号线二期地质条件及勘察重点分析
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摘要：武汉市轨道交通4号线二期工程连接武昌和汉阳，是武汉第二条穿越长江的地铁，全线跨越长江及汉江Ⅰ级和Ⅲ级阶地及古河道，地质条件较复杂，文章主要分析了全线地质条件，指明了岩土工程勘察重点。
关键词：武汉地铁；地质条件;阶地;古河道
Abstract: Wuhan rail transit line 4 second phase connects Wuchang and Hanyang, is the second the subway across the Yangtze river in Wuhan broadly across the Yangtze river and Hanjiang river Ⅰ and Ⅲ terrace and paleocurrent, geological condition is complex, the paper mainly analyzes the full geological conditions, pointed out the geotechnical engineering.
Key words: Wuhan metro; Geological conditions; Terrace; The ancient river
中图分类号：U231.1文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
武汉市轨道交通4号线二期工程连接武昌和汉阳，是武汉第二条穿越长江的地铁，起于黄金口工业园附近，向东跨琴断口小河、三环线（孟家铺）立交，向东沿汉阳大道走行，过孟家铺站后线路转为地下，过永安堂、玫瑰苑、王家湾、十里铺、七里庙、五里墩后，线路过五琴路后向北偏转穿国铁老汉阳火车站，下穿京广铁路、琴台路、琴台公园，从闽东国际东侧转入鹦鹉大道向南走行，过翠微路后转向东沿腰路堤路走行，然后下穿长江，在武昌岸沿紫阳路走行，过首义路后至设计终点。
4号线二期工程从汉阳黄金口站至武昌首义路站，线路全长16.85公里，其中高架线3.2公里，敞开段0.15公里，地下线13.50公里，设站13座。其中，高架站有黄金口站、孟家铺站，地下站分别为永安堂站、玫瑰苑站、王家湾站、十里铺站、七里庙站、五里墩站、汉阳火车站、钟家村站、拦江路站、复兴路站和首义路站[1]。具体走详见图1.
图1武汉地铁4号线二期工程走向图
1.沿线地质构造与新构造
本线路基本位于大桥倒转向斜南翼及龙阳湖—王家店倒转背斜北翼之间，途中穿越舵落口断层、龙阳湖断层等。上述构造及断裂均为古老地质运动形成，无全新活动迹象。挽近期本区主要表现为和缓振荡式的升降和以掀斜为主的构造运动，它是在深部构造和先期构造的基础上发育起来的，因而具有较明显的分异性和继承性。
2水文地质概况
沿线场区的地下水按赋存条件，可分为上部滞水、孔隙承压水、基岩裂隙水。
（1）上部滞水主要赋存于人工填土和粘性土层中，水位不连续，无统一的自由水面，水位埋深为0.7～2.0m，平均为1.0m，主要接受地表水与大气降水补给。
（2）第四系全新统孔隙承压水主要分布在一级阶地、一级阶地与三级阶地过渡区及古河道地层中，与长江、汉水的水力联系密切，互补关系、季节性变化规律明显，主要赋存于粉土或粉细砂、中粗砂混砾卵石层中，含水层顶板为上部一般粘性土，底板为基岩。
（3）基岩裂隙水主要为碎屑岩裂隙水，主要赋存于基岩裂隙中，除了可溶岩分布区裂隙水有一定水量外，总体来说水量贫乏。
根据线路走向上的不同地层分布及设计情况，将全线分成以下几个区段：
（1）一级阶地及一级阶地与三级阶过渡地段：范围为黄金口停车场、黄金口站、黄金口～孟家铺区间东段（里程为ZK1+480）。呈现典型二元结构，上部由填土层及第四系全新统冲积一般粘性土组成；中部为第四系全新统冲洪积粉质粘土、粉土、粉砂互层，粉砂夹粉土、粉质粘土，中密状粉砂、密实状粉细砂；
一级阶地与三级阶地过渡地段分布有残积土，下部基岩为泥岩。
勘察重点：本区段主要为高架段，基础型式采用桩基，勘察重点主要是查明上部软土分布及对工程的影响和下部作为桩端持力层的基岩埋深、完整性与强度，在琴断口小何附近有一条挤压破碎带，基岩呈强～中风化状态，在破碎带分布区内勘探孔应加深，以满足桩基承载力需要。上部土层强度不高，勘察手段可采用钻探取样与静力触探相结合的方法。
（2）三级阶地地段：范围为黄金口～孟家铺区间东段（里程为ZK1+480）～拦江路站（里程为ZK12+700），其中永安堂站东端（里程为ZK3+975）～五里墩站西端（里程为ZK8+700）为三级阶地之古河道分布区。上部为填土及第四系全新统冲积一般粘性土组成；中部为第四系上更新统硬塑粉质粘土、粉质粘土夹碎石，三级阶地古河道分布区上部为第四系上更新统硬塑粉质粘土，下部为古河道含粘性土的砂土；下伏基岩为泥岩、灰岩，泥质砂岩等。
勘察重点：黄金口～孟家铺区间（里程为ZK1+480）～孟家铺～永安堂区间（里程为ZK3+105）段为高架线路和车站，勘察重点查明作为桩端持力层的基岩岩性，特别是灰岩分布区的岩溶发育程度。ZK3+105～ ZK3+500为U型槽段，线路开始转入地下，基础型式将由桩基转成天然地基，因此高架转U型槽过渡段应作为勘察重点，查明过渡段上部土层及基底以下土层的性质。ZK3+500～ ZK3+710为地下隧道，ZK3+710～ ZK3+884为永安堂车站（地下两层），拟采用明挖法，开挖深度14.3～18.7m，此区段采用天然地基的可能性较大，勘察重点是查明隧道及车站上部土层及基底以下土层的性质，特别是灰岩分布区基底以下、灰岩面之上局部分布的红粘土层分布范围、厚度及性质，对于荷载较大的车站主体，由于其下伏基岩大部分为灰岩，若天然地基不能满足要求则应重点查明作为桩端持力层的灰岩岩溶发育情况。ZK3+884～ZK12+700为三级阶地分布区，其中ZK3+975～ZK8+700为三级阶地之古河道分布区，施工工法为盾构法（区间隧道）和明挖法（车站），古河道分布区内的隧道和车站基底大部分坐落于古河道上部老粘性土层中（王家湾站局部地段坐落于古河道地层粉质粘土夹粉土中），由于下部古河道中承压水较丰富，水头较高，承压水对施工有较大影响，并且需要考虑抗浮作用，因此对于对于古河道分布区勘察重点是查明古河道上部老粘性土分布厚度和下部古河道地层中承压水水头、渗透系数、影响半径等水文地质参数。
ZK8+700～ZK12+700为三级阶地分布区，其中五里墩站西端（里程为ZK8+700）～钟家村站（里程为ZK12+075）大部分为可溶岩分布区，基岩岩性为泥灰岩和灰岩，岩溶较发育，隧道和车站底板局部直接坐落于基岩之上，特别是钟家村站大部分基地位于基岩之上，因此次区段勘察重点是查明可溶岩分布范围、岩性、埋深、岩溶发育情况和岩溶水，根据隧道和车站基底埋深评价岩溶对工程的影响，区间隧道采用盾构法施工，重点查明盾构范围内的土的硬物质含量、基岩强度、破碎程度等，必要时应进行岩溶专项勘察。ZK12+075～ZK12+700为非可溶岩分布区，基岩岩性为泥岩为主，除了近钟家村站基底坐落于基岩之中外，其余隧道和车站底板均坐落于老粘性土层中，勘察重点是查明老粘性土厚度，性质，碎石含量等。
三级阶地土层中静力触探贯入深度有限，勘察手段应以钻探取样结合原位测试为主。
（3）一级阶地与三级阶地过渡地段：范围为拦江路站（里程为ZK12+700～ZK12+905）大部分，此段地层上部由填土层及第四系全新统冲积一般粘性土组成；中部为第四系全新统冲洪积粉质粘土、粉土、粉砂互层，粉砂夹粉土、粉质粘土；一级阶地与三级阶地过渡地段分布有老粘性土、残积土，下部基岩为泥岩。拦江路车站采用明挖法施工，车站跨越了一级阶地和三级阶地，基底土质差异较大。
勘察重点：查明一级阶地和三级阶地分界线以及一级阶地上部软弱土层分布情况，获取下部含砂地层中承压水的水头、渗透系数、影响半径等参数。勘察手段宜采用钻探和静力触探相结合的方法。
（4）一级阶地：范围为拦江路～复兴路区间（里程为ZK12+905～ZK15+890），为地铁越江段及连接段，地层为典型的二元结构，上部由填土层及第四系全新统冲积一般粘性土组成；中部为第四系全新统冲洪积粉质粘土、粉土、粉砂互层，粉砂夹粉土、粉质粘土，中密状粉砂、密实状粉细砂及中粗砂夹卵石；下部基岩为泥岩。
勘察重点及难度是长江水上钻探工作，包括取样，原位测试、封孔等。
（5）武昌段一级阶地与三级阶地过渡地段：范围为复兴路站及复兴路～首义路区间部分（里程为ZK15+890～ZK16+130），上部为一级阶地地层填土层及第四系全新统冲积一般粘性土，中部为第四系全新统冲洪积粉质粘土、粉土、粉砂互层，粉砂夹粉土、粉质粘土，中密状粉砂，下部为三级阶地古河道含粘性土粉细砂、中粗砂夹卵石地层，下伏基岩为志留系泥岩。复兴路车站主体采用明挖法，基底主要坐落于上部一级阶地含砂地层中。
勘察重点是查明上部土层软土分布，及一级阶地地层和古河道地层中两类承压水的水位，水量，渗透系数、影响半径等，应分层量取水位和进行抽水试验。勘察手段宜采用钻探和静力触探相结合的方法。
（6）三级阶地之古河道分布区：范围为复兴路～首义路区间大部分及首义路站终点（里程为ZK16+130～ZK16+894），地层上部除填土外为第四系上更新统硬塑粉质粘土，下部为古河道含粘性土的砂土和卵石；下伏基岩为志留系泥岩。复兴路～首义路区间隧道基底大部分坐落于古河道上部老粘性土层中，首义路站基底主要坐落于古河道细砂混粉质粘土中，由于下部古河道中承压水对施工有较大影响，并且需要考虑抗浮作用，因此对于对于古河道分布区勘察重点是查明古河道上部老粘性土分布厚度和下部古河道地层中承压水水头、渗透系数、影响半径等水文地质参数。由于上部土层强度较高，静力触探贯入深度有限，勘察手段以钻探取样结合原位测试为主。
以上分析了全线各段地层情况和勘察重点，勘察中应根据设计要求进行各种试验和测试，勘探深度应满足设计要求。
4 结论
地铁勘察本身就是大型的、系统的岩土工程勘察，除查清地层岩性和土的物理力学指标外，地铁勘察还要针对地下工程的通风系统、供电系统、特殊的施工方法提供相关的岩土工程数据，为预测和控制地铁在动荷载条件下长期运营产生的沉降、变形、位移提供基础资料，地铁勘察报告需要提供的参数较多，要求数据来源详实可靠，代表性强［2］。4号线二期为武汉市第二条过江线路，2号线已全线竣工，勘察时应借鉴2号线成功经验，根据设计提供的勘察技术要求，并结合施工工法、地层岩性分布情况、地下水分布情况、地面建筑物及地下管线分布等，有针对性地进行钻探、试验和现场试验工作[3]，提供设计所需的参数。对于武汉地铁4号线二期的岩土工程勘察来说，由于其跨越了不同地貌单元，土层和岩层性质变化大，勘察重点实际上遍布全线的每一段，因此整个勘察过程都不能松懈，应保质保量的完成勘察工作。
参考文献：
[1]武汉市勘测设计研究院. 武汉市轨道交通四号线二期工程可行性研究阶段岩土工程勘察报告[R].武汉市勘测设计研究院，2009.
[2]彭友君. 武汉地铁2号线一期工程勘察监理重点及质量控制方法[J]. 岩土工程界，2007（4）：67~70,74.
[3]彭友君. 武汉地铁二号线一期工程岩土工程勘察特点分析[J].岩土工程技术，2006（6）：303~306,310.