广州地铁12号线K24+506.989～K30+721.742工程概况及地质分析

中交一公局厦门工程有限公司，福建 厦门 361000

1 工程概况

广州市轨道交通12号线工程自白云区金沙洲起，主要经过白云区、越秀区、海珠区、黄埔区、番禺区大学城，线路全长37.6km，全为地下线。K24+506.989～K30+721.742工程含2站5区间及1处中间风井，分别是恒福路站、烈士陵园站、景云路站—广园新村站区间、广园新村站—恒福路站区间、恒福路站—建设六马路站区间、建设六马路站—烈士陵园站区间、烈士陵园站—东湖站区间及广园新村站—恒福路站中间风井，其中烈士陵园站为换乘站，总长6.2km。总体平面布置见图1。

图1 总体平面布置图

工程施工范围包含的前期工程：绿化迁移、砍伐、回迁、恢复、保护、养护、修枝及配合行政手续的申报工作，管线迁改施工、管线回迁施工、道路开挖及恢复、安全文明施工、特殊管线补偿，交通疏解，场地准备；车站主体及附属结构工程（含出入口通道、风井、风亭、风道、冷却塔）的围护结构、土石方工程、主体结构、预留结构等施工，盾构区间主体、端头加固、联络通道、泵站（房）、中间风井、紧急疏散通道、疏散平台等施工；还有其他如补充勘探、防水工程、综合接地、地基处理、施工监测、邻近建（构）物及管线保护及监测、道路的保护及监测、管线悬吊保护工程、预留预埋、文物勘探及保护（含专项施工方案等）。车站及区间的基本情况见表1、表2。

表1 车站基本情况

表2 区间基本情况

2 技术标准

结构设计使用年限为100年，结构安全等级为一级。区间抗震设防烈度为7度，抗震设施按8度设防；按甲类人防工程设计。区间采用复合式土压平衡盾构，区间衬砌外径为6400mm，内径为5800mm。

3 地形、地貌及周边环境

该工程恒福路站属于丘陵地貌单元，车站主要位于麓湖公园内。恒福路车流量较大，交通繁忙，附近有广州艺术博物院广场、圆形花坛、博物院、标志性雕塑、停车场及广州市儿童乐园等。

4 车站及区间地质

4.1 恒福路站

车站范围内地质沿地层由上往下依次为<1>人工填土层、<5N-2>粉质黏土、<5F-2>粉土、<7-1>强风化粗砂岩、<8-3>中风化泥质粉砂岩、<9-1>微风化粗砂岩。

4.2 烈士陵园站

车站范围内地质沿地层由上往下依次为<1>人工填土层、<5N-2>泥质粉砂岩层、<6>全风化泥质粉砂岩、砂岩、<7>强风化泥质粉砂岩、<8>中风化泥质粉砂岩、<9>微风化泥质粉砂岩。车站主体采用洞桩法开挖，地层主要是红层地质，岩面较高，岩面以上为不透水层粉质黏土，由上至下不含透水层，具备矿山法施工地质条件。场地地下水为第四系松散层孔隙水（潜水或承压水）、层状基岩裂隙水。

4.3 盾构区间

（1）景云路站—广园新村站区间。景云路站—广园新村站区间隧道主要穿越<5C-1B>粉质黏土、<9C-1>微风化炭质灰岩、<7-2>强风化炭质页岩、<9C-2>微风化石灰岩。区间穿越三元里温泉断裂带，区间线路纵断面为单坡形坡，最大坡度为16.68‰

（2）广园新村站—恒福路站区间。广园新村站—恒福路站区间主要穿越<5N-1>粉质黏土、<7-3>强风化泥质粉砂岩、<8-3>中风化泥质粉砂岩、<9Z>微风化混合花岗岩、<7Z>强风化混合花岗岩。微风化混合花岗岩天然单轴抗压强度为47.8～167.0MPa，平均89.7MPa。区间穿越麓湖断裂带和广从断裂带。

（3）恒福路站—建设六马路站区间。恒福路站～建设六马路站区间隧道主要穿越<9-1>微风化砾岩；在建设六马路站端头穿越<7-3>强风化泥质粉砂岩、<6>全风化泥质粉砂岩。线路纵断面为双V形坡，线路上跨地铁5号线区间。

（4）建设六马路站—烈士陵园站区间。建设六马路站～烈士陵园站区间隧道主要穿越<9-1>微风化含砾砂岩。区间线路纵断面为单坡形坡，最大坡度为15.59‰。

（5）烈士陵园站—东湖站区间。烈士陵园站～东湖站区间主要穿越地层为<7-3>泥质粉砂岩、<8-3>泥质粉砂岩、<9-3>泥质粉砂岩，根据初勘地质，显示区间穿越清泉街断裂带，同时下穿密集建（构）筑物与河涌，区间隧道在平面以及竖向避让建筑物桩基。

5 水文

根据初步勘察资料，线路沿线地下水水位埋藏深浅不一，初见地下水位一般埋深为0.40～3.80m（高程为4.11～11.47m），稳定地下水一般埋深为1.70～2.83m（高程为3.61～11.27m）。

沿线地表水较丰富，地下水主要由地表水下渗而成，一般与地表水具有直接的补给、排泄关系，冲积砂层透水性强，经分层水位观测，各透水层地下水水位标高基本相近，仅局部填土中的上层滞水水位偏高。

5.1 地下水类型、赋存方式

地下水按赋存方式分为第四系潜水、层状基岩风化裂隙水、块状基岩风化裂隙水。（1）第四系潜水。第四系海陆交互相沉积砂层、冲积-洪积砂层为第四系潜水主要含水层。（2）层状基岩风化裂隙水。局部裂隙发育地段或构造破碎带，其水量较丰富，具承压性。（3）块状基岩风化裂隙水。局部裂隙发育地段或构造破碎带，其水量较丰富，具承压性。

5.2 地下水的补给、径流和排泄条件

站址内地表水较发育，砂层等中等～强透水层发育，施工时应注意。

6 不良地质

（1）人工填土。人工填土层主要为杂填土和素填土，颜色较杂，素填土主要为人工堆填的粉质黏土、中粗砂、碎石等，杂填土则含有砖块、混凝土块等建筑垃圾或生活垃圾。该层在水平方向上分布广泛，沿线地段均有揭露；在垂直方向上分布不均匀，局部可能存在土层滞水。人工填土成分复杂，一般比较松散，成分不均，在基坑开挖和桩成孔过程中若处理不当，易导致侧壁坍塌或桩体不完整。

（2）软土。淤泥和淤泥质土具有天然含水量高（均大于液限）、孔隙比大、压缩性高、强度低、渗透系数小等物理力学性质。当原状土受震动后，会很快变成稀释状态，易产生侧向滑动、沉降及基底变形等现象。软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下还会发生缓慢而长久的剪切变形，对建筑地基沉降及地基稳定性均有不利影响。软土属高压缩性土，极易因其体积的压缩而导致地面和建筑物沉降。因软土透水性弱，对地基排水固结不利，不仅会影响地基强度，还会延长地基趋于稳定的沉降时间。该类土平面位置及厚度分布不均，极易产生不均匀沉降。除此之外，该类土pH值偏低，有机质和富里酸含量偏高，对地基处理会有一定影响。

（3）残积土和风化岩。根据类型的不同，场地范围内残积土和风化岩可划分为三类：碎屑岩残积土和风化岩，花岗岩、混合花岗岩残积土和风化岩，灰岩残积土和风化岩。

（4）断裂。根据区域地质资料，该段发育的断裂主要有三元里温泉断裂、广从断裂、麓湖断裂、清泉街断裂。

破碎带与风化深槽往往是褶皱构造和断裂带的伴生体，褶皱构造的背斜轴部张性节理、裂隙发育往往形成破碎岩带，此类破碎带一般地下水活动剧烈，在灰岩地段容易形成溶洞和土洞；褶皱构造的向斜槽部和挤压性断层附近往往存在闭合状节理裂隙发育，易形成风化深槽、储水带，在灰岩地段也容易形成溶洞和土洞；断层发育的部位或附近，由于断层双盘岩石的互相挤压或错动，两盘岩石被挤压错动形成大量的节理裂隙，岩体破碎，加之地下水活动，往往会形成风化深槽。

断裂是地下水活动的通道，同时又是地下水赋存的场所，断裂带通常岩石较破碎，在盾构施工时应采取足够的保护措施，避免事故的发生。

（5）岩溶景云路站—广园新村站区间分布有灰岩，发育有溶洞、土洞及溶沟等。地层分界线交界处岩溶更发育，水量较丰富，且发育风化深槽，深槽处堆积较厚的砂层。

区间下伏石炭系石磴子组、测水组灰岩、炭质灰岩和石炭系壶天群石灰岩地层岩溶发育强烈，以表层溶蚀发育为主要特点，分布规律性差，形态规模各异，岩溶洞体约三分之一呈无充填或半充填状态，其余呈充填状，充填物工程性质软弱，易被水流冲蚀，局部洞体充填物夹碎石，为近期塌落物，多属于不稳定洞体，对线路的稳定性很不利。地铁隧道穿越溶洞、土洞和溶沟、溶槽发育地段前，应对其进行预先处理，否则易引起盾构机偏位、坑道突涌、塌陷等工程事故，甚至引发地质灾害。车站基坑开挖前，应预先采取充填、注浆等措施，防止基坑侧壁失稳或基底塌陷，并有溶洞突涌的预防措施。

（6）软硬不均地层景云路站—广园新村站—恒福路站区间穿越上软下硬地层，上部中风化花岗岩，下部为微风化花岗岩。盾构机穿越软硬复合地层，往往导致盾构掘进困难，并易使周边环境受到不利影响。

盾构机掘进过程中，上部软弱地层较容易被刀盘切削进入土舱，但下部坚硬岩层不易被刀盘破碎，导致盾构机姿态有向上偏移的趋势。隧道断面下部坚硬岩层致使盾构机的滚刀较快磨损，而上部软弱地层自稳性差，或遇水软化崩解，给开舱换刀带来较大的风险。隧道上部地层稳定性差，容易坍塌，且刀具与岩面发生周期性的碰撞，刀盘振动大，掘进速度缓慢，对上部地层扰动较大。地表沉降难以控制，易造成地表不均匀沉降。盾构刀盘破除下部硬岩时边缘滚刀、超挖刀等容易严重磨损，造成盾构开挖洞径缩小，从而可能导致盾构机卡壳。

7 结论

受地质构造影响，广州地铁12号线K24+506.989～K30+721.742工程沿线地质条件和水文条件复杂。为了确保地铁12号线K24+506.989～K30+721.742建设的顺利实施，通过文章研究，得到如下结论：

（1）广州地铁12号线K24+506.989～K30+721.742工程沿线不良地质以人工填土、软土、残积土和风化岩、断裂、岩溶和软硬不均地层为主，线路沿线第四系孔隙潜水主要赋存在第四系砂层中，其补给主要靠大气降水和珠江水，且受潮汐影响。

（2）盾构掘进过程中，盾构刀盘破除下部硬岩时边缘滚刀、超挖刀等容易严重磨损，可能造成盾构开挖洞径缩小，甚至导致盾构机卡壳，施工中应注意防止此类现象发生。