摘要：南京地鐵四號線一期工程地質條件復雜，在線路途經的玄武湖、龍蟠路和板倉街等區域分布著深厚的粗粒混合土，地質勘察難度較大。本文結合南京地鐵工程勘察施工經驗，分析了混合土勘察中存在的一些問題，并就如何提高混合土地質勘察質量提出幾點建議。

　　關鍵詞：地鐵,混合土,地質勘察

　　1 引言

　　地鐵以其快捷便利在城市交通中發揮著越來越重要的作用，各地迅速興起地鐵建設熱潮。地鐵工程地質勘察則是為這項宏偉工程的設計施工提供工程地質條件及水文地質條件，推薦設計參數。南京地鐵四號線一期工程起于中保站，止于仙林東地區，線路全長33.2km，地質條件復雜，前后穿越秦淮河、九華山、玄武湖和紫金山地區。其中在九華山站-鎖金村站區間及鎖金村車站附近分布深厚粗粒混合土，為地質勘察帶來一定的困難。該線路大部分擬采用盾構施工，此前曾發生過盾構穿越全斷面混合土地層時地面塌陷、建筑倒塌等事故，可見，通過地質勘察準確掌握混合土的各種特性是至關重要的。本文結合近期南京地鐵四號線一期工程勘察施工經驗，針對勘察過程中存在的困難，結合施工實踐提出了提高混合土地質勘察質量的幾點建議，與同行交流。

　　2 混合土在南京地鐵線路中的分布特點

　　混合土是由細粒土和粗粒土混雜而缺乏中間粒徑的土。南京市位于長江下游，地貌形態類型有低山丘陵、崗地、長江漫灘等，混合土主要分布于各級階地，部分分布在東郊及古河道底。南京地區的混合土大體上分為三種類型，各種類型混合土的組成有較大差異，因其所包含的卵石、礫石體的成分、含量、形狀有差異，導致土體的性質、狀態也發生變化。

　　南京地鐵四號線一期工程所揭示的混合土主要分布在Ⅰ級階地及古河道底部，具體來說分布在玄武湖、龍蟠路和板倉街道，由軟塑～可塑粉質黏土混混合土，碎石粒徑變化大，從2mm-200mm不等，混合土含量極不均勻，質硬，強度高。

　　3 混合土勘察中的問題

　　南京地鐵四號線一期工程所經線路廣泛分布粗粒混合土，混合土在顆粒分布曲線上反映出不連續狀，該類地層的勘察工作有其特殊性。由于混合土(尤其是粗粒混合土)鉆探施工困難、巖芯采取率低而成為巖土工程勘察中的難點，通常難以取土進行室內試驗，而大部分原位測試手段受限，土層性質無從獲得，地基承載力等相關參數難以確定。歸結起來，混合土勘察主要存在以下一些困難。

　　(1)鉆探取芯難。由于混合土缺乏中間粒徑土，結構中孔隙較大，細顆粒物質易被沖洗液帶出孔外;另一方面，由于碎石土中的大顆粒難以被順利取出，導致其掉落孔底被反復多次磨損，使整體巖芯采取率進一步降低，且改變了土層本來的顆粒級配，使目測巖芯編錄的結論出現偏差。由于碎石土與混合土有相交關系，可能使巖土命名出現錯誤，或者即使正確確定混合土，有時也難以進一步確定是粗粒混合土還是細粒混合土。假如混合土中有夾層，也可能因為沖洗液的沖洗而不復存在，使勘察成果偏離實際。

　　(2)原位測試手段單一。由于混合土鉆探時通常不能采取到原狀土樣，即使通過其他手段采取到原狀土樣，在室內除進行顆分試驗，以及含水量、比重等物理性質指標外，無法測定其力學性質指標。更多情況下只能通過采取擾動土樣進行顆分試驗，確定巖土名稱。因此對混合土的勘察必須更多依賴于現場的原位測試試驗，但很多常規的測試方法如靜力觸探、標準貫入試驗、十字板剪切試驗、扁鏟試驗等原位測試方法均無法應用，目前常用的測試方法是重型動力觸探試驗，勘察混合土時也常常因為沒有準確按規范進行操作，數據離散性大，便所獲成果無法滿足判定混合土工程地質性質的要求。

　　(3)數據使用不當。一些地區規范規定了通過N63.5擊數查表確定碎石土和混合土地基承載力或其它指標的方法。由于混合土中卵礫石成分的不同和其包圍土體性質的差異，地基承載力存在較大變化，在使用這些參考表時，必須根據具體條件作相應調整。以南京地區舉例來說，城南雨花臺周邊礫石土的地基承載力可適當提高，而對城中和東郊卵礫石包圍土體軟弱的地層，其承載力則應予以折減。此外，勘察中須在有代表性的場地區域內進行足夠數量的動力觸探試驗，以試驗成果加權平均值作為運用依據。如果沒有注意到這些條件和要求，簡單地運用原位測試數據，可能導致與實際產生較大差異。南京地鐵四號線規劃中的鎖金村車站基坑中的支護樁、立柱樁樁身大部都位于混合土中，則其樁摩阻力和端阻力都完全取決于混合土的粒徑、密實度等，可見，準確選用此類土的設計參數是十分重要的。

　　4 提高混合土勘察質量的方法

　　(1)鉆探方法的改進。鑒于混合土勘察難度大，多年來，國內外的巖土專家們一直在尋找更好的鉆探設備，效果都不是太理想。目前常用的鉆進方法有兩種，即沖擊鉆進和回轉鉆進。對于傳統的回轉鉆進，可以采用滾刀鉆頭或牙輪鉆頭，將混合土研磨細，由循環液帶出地面。這種施工方法必須保證泥漿泵的排漿量，使孔底殘渣能夠被及時排出，保證孔底干凈，使鉆進順利。使用沖擊循環鉆進時，一般采用反循環鉆進，這種鉆進方法的優勢是在對混合土土層的沖擊鉆進過程中還實現鉆頭的旋轉，對混合土進行沖擊切削和研磨，從而提高鉆進速度。值得注意的是，采用泥漿護壁鉆進時，不管采用正循環還是反循環，都應正反交替進行，既可以將孔內巖屑盡可能的帶出地面，又可使鉆頭不被巖屑堵塞。

　　混合土鉆進時，鉆頭的選用也很關鍵。通常，混合土的密實度隨埋深增大而增加，顆粒顆徑和比例也有所上升，所以應隨土層加深而選用結構增強的鉆頭，以滿足密實度不斷增加的混合土勘察的要求。

　　鉆進過程中，應注意泥漿的重度和粘性，每施工一段時間都應注意觀察循環液的重度和粘性，必要時可通過在循環液中添加陶土等方法來增大其稠度，以符合排渣的要求。

　　(2)原位測試手段的正確運用。如果混合土中碎石不是太過尖銳或被粘性土包圍，可通過旁壓試驗作橫向對比;不過在本次地鐵初勘中所進行的旁壓試驗來看，旁壓膜多次被刺破，導致試驗無法再繼續。另一種比較常用的原位測試則是重型動力觸探試驗。用動力觸探連續貫人可較準確地了解混合土的密實程度和均勻程度，可有效判斷混合土中的軟弱透鏡體，為地基設計提供較詳實的依據，按規范規定重型及超重型動力觸探按規定需連續貫人，并定深旋轉觸探桿，以減小側摩阻。在對觸探指標進行成果分析時，應剔除臨界深度以內的數值、超前和滯后影響范圍內的異常數值。根據各孔分層貫入指標平均值，用厚度加權平均值計算場地分層貫人指標平均值和變異系數。根據圓錐動力觸探試驗指標和地區經驗進行力學分層，評定土的均勻性和物理性質、土的強度、變形參數等，從而確定地基承載力和計算單樁承載力等。本次地鐵勘察中通過大量的重型動力觸探試驗，取得了十分重要的第一手資料。

　　(3)根據鉆進過程中的變化獲取信息。有經驗的勘探人員通過在施工中不斷探索，可以摸索出適合于混合土鉆探的方法。機組操作人員在鉆探過程中應注意地層縮徑、漏水、鉆具跳動、泥漿攜渣情況、進尺等各種信息，通過這些信息可以輔助判斷碎石土工程地質性質，并作出相應的調整。例如，當鉆進速度突然加快時，判定碎石土中可能有較軟的夾層，這時應及時提鉆進行取樣或原位測試工作，以掌握碎石土中的夾層的工程力學性質和原位測試指標。此外可根據鉆進的難易、鉆桿的跳動情況及孔壁穩定情況判定碎石土的密實程度，當鉆進較易，鉆桿稍有跳動，孔壁易坍塌時，碎石土密實度屬松散;當鉆進較困難，鉆桿、吊錘跳動不劇烈，孔壁有坍塌現象時，碎石土密實度屬中密;當鉆進困難，鉆桿、吊錘跳動劇烈，孔壁較穩定時，碎石土密實度屬密實。根據泥漿攜渣情況可大致判定粗顆粒間的充填物是砂類土或粘性土，避免把混合土和碎石土誤判。

　　(4)勘察數據的合理運用。一些地區規范規定了通過N63.5擊數查表確定碎石土和混合土地基承載力或其它指標的方法。由于混合土中卵礫石成分的不同和其包圍土體性質的差異，土層力學性質指標存在很大差異。同樣以南京地區舉例來說，對雨花臺礫石層地基承載力特征值應予提高,可乘1.2的增大系數;而如果卵礫石中充填軟塑-流塑粉質粘土和粉土,飽和稍密粉砂,地基承載力特征值應適當減少,可乘0.8的折減系數。以上兩點為南京地區經驗，僅用以估算南京地區一般條件下巖土層工程的地基承載力特征值，至于其它力學性質指標，則要作具體的分析研究。

　　5 結語

　　粗粒混合土歷來是鉆探的難題，提高混合土的巖土工程勘察質量需要我們認真去研究，除了在現有規范的基礎上做好混合土的勘探工作，更應該從主觀上重視混合土的勘察質量，結合含大顆粒土的特殊性從鉆探手段及測試手段上去著手，選擇合適的設備、工藝，輔以適當的原位測試手段，重視勘探鉆進工程中反饋的信息，正確運用所得數據，以達到最終提高混合土勘察質量的目的。

　　參 考 文 獻

　　[1]《巖土工程勘察規范》(GB50021-2009年版)[R].北京,中國建筑工業出版社，2009

　　[2]楊坤明.動力觸探(DPSH)試驗在碎石土地基勘察中的應用[J].巖土工程師，2001，2

　　[3]夏佳，韓愛民.南京附近古礫石層的地質特征與工程力學性質[J].工程地質學報，1999,3

　　[4]杜衛，李偉利.卵礫石土層的破碎與鉆進方法[J].西部探礦工程，2002，7

　　[5]高大釗.巖土工程勘察與設計[M].人民交通出版社，2010,11