论文部分内容阅读
摘要：广州地铁十四号线在勘察中揭露到多处与广从断裂相交，其中知识城北站断裂迹象最为明显。本文针对知识城北站的勘察成果，对断裂破碎带的工程特性进行了分析，并探讨断裂场地的不利地质条件及相应的工程措施建议。
关键词：广从断裂；勘察；地铁；工程特性
Abstract: The Guangzhou Metro Line fourteen in the survey revealed multiple and wide from the fracture intersection, in which knowledge north station fault most obvious signs. In this paper, the survey results for knowledge city north station, engineering characteristics of fault fracture zone are analyzed, and suggestions of bad geological condition of fracture site and corresponding engineering measures.
Keywords: Guangcong fault; investigation; subway; engineering properties
中图分类号：S29文献标识码A 文章编号
一、引言
广州地区地质条件复杂，地层种类较多，构造断裂相当发育，地铁施工建设过程中经常遇到断裂破碎带，如在以往三号线北延段燕塘站施工过程中，曾因断裂破碎带发生突水、涌水现象，对土建施工造成极不利影响。因此分析破碎带的特性、评价其对工程施工的影响，对工程建设具有重要意义。
广从断裂与广州地铁十四号线主线近平行展布，与支线近垂直相交于知识城北站，根据勘察成果揭示，整个车站基本位于断裂破碎带上，全线以知识城北站揭露到的断裂迹象最为明显。本文以知识城北站为例，分析该站断裂破碎带的工程特性。
二、广从断裂基本特征及活动性
广从断裂走向北北东，北起从化良口，往南西经温泉、从化、神岗至广州三元里，广州往西南之隐伏段大致经龙江、龙山等地，抵西江左岸九江一带后为西江断裂所截，全长约90km。
近场区内主要是断裂带的北段，即广州以北段。该段断裂切割震旦系、古生界、侏罗系与燕山期花岗岩类，第三系以来形成太平场断陷，由于断裂的活动性，使早第三系红层形成向东南倾斜的单边断陷。沿断裂带广泛可见硅化岩、硅化巖质角砾岩与糜棱岩化岩石，破碎带宽达5～10m，局部地段超过20m。断裂控制了区内主要构造格局及古地理环境，东侧为古生代以来的隆起区，出露大面积震旦系变质岩系，构造线为东西向或北东向，西侧为晚古生代以来的断陷盆地，构造线为北北东向。第四纪早期至中期，断裂西侧的广花平原发生向西南掀斜运动，大致以太平场一带为界。在神岗西南的七老岭一带红层明显抬升，在神岗一带，红层形成较高的残丘山地。据沿断裂带采集的断层物质进行测年数据表明，断裂最近一次活动时间为距今58.20±4.71万年，另外据野外调查发现断裂两侧一级阶地高度一致，说明广从断裂在全新世活动已明显减弱。断裂的活动时代在中更新世，晚更新世以来已无明显的活动，属于非全新世活动断层。
三、知识城北站揭露破碎带特性
知识城北站基坑全长231m，标准段宽19.7米，基坑开挖深度16.192m，为地下两层岛式站台车站，采用明挖顺筑法施工，主体围护结构拟采用800厚连续墙，基坑支护结构安全等级为一级。本站勘察过程中揭露的断裂带岩性主要为硅化碎裂岩，主要的地质特征有地层的不连续、断层面和断层泥的存在、地层及岩体的破碎、擦痕等等。
（1）地层不连续
从详勘地质纵断面（见图1）可以明显看出，第三系砂砾岩的分布是断开的，与南部的花岗岩高倾角的断层面接触，受断层带构造应力的影响，接触带上的花岗岩挤压破碎，形成了碎裂岩带。揭露到的广从断裂北侧（上盘）为第三系（E2by）棕红色、褐红色砾岩、泥质粉砂岩，南侧（下盘）为白垩纪侵入的花岗岩，断层带为碎裂岩，断面附近多有铁染或泥质充填。
图1详勘地质纵断面
（2）碎裂岩和断层泥强烈发育
根据场地勘察揭露情况，场地内除北部少量钻孔揭露到砂砾岩外，南部钻孔均揭露到了受构造挤压破碎的碎裂岩带。本场地碎裂岩具典型的碎裂、碎斑结构，风化强烈，裂隙很发育，裂隙面及石英长石颗粒间绿泥石化严重。根据风化程度，场地揭露到强风化和中风化碎裂岩。
（3）岩石薄片鉴定表明构造带的存在
详勘阶段采取了6组岩样进行岩矿鉴定， 根据岩矿鉴定结果，岩石呈土灰色，泥化明显，塑变明显，宏观上呈半泥状土柱体形态。岩石呈强风化状或全风化状，但花岗质矿物结构及长石蚀变体残留明显，岩石的原岩明显为花岗质岩石。显微镜下岩石主要由蚀变的花岗结构矿物成分及长石蚀变矿物成分（黏土化）组成，主要具变余花岗结构，蚀变泥化结构，残余碎斑结构，碎裂结构。
岩石中的碎裂碎斑矿物成分，主要为蚀变的碎裂斜长石、钾长石等，部分为石英，无蚀变。粒度较大，一般在2.5～5.0mm，局部见有以蚀变长石（黏土化）与石英集合体的花岗岩碎块成分，一般裂纹呈不规则状，裂纹细，位移小，较易咬合。
（4）土壤浓度偏高
对地表沿线进行土壤氡测试，分析发现在断裂带处的土壤氡浓度较其它位置明显偏高（见表1、图2），土壤氡具有明显的峰值异常特征，通过异常峰值位置能很好地圈定断裂的位置和断裂带的宽度。
表1 断裂带及周边土壤氡测试成果表 图2断裂带及周边土壤氡测试成果图
根据勘察成果，碎裂岩带裂隙发育，擦痕明显，受断层构造影响，裂面产状基本一致，视倾角50～70°，判断碎裂岩带的出露宽度（视宽度）约为200～250m，走向为近东西向（85～105°），倾向为NNW355°～NNE15°，倾角为50～70°。断层下盘(南盘)是白垩纪花岗岩，上盘（北盘）是第三系砂砾岩，断层破碎带为花岗质碎裂岩，属于正断层。
四、车站地质条件分析与评价
根据详勘资料，知识城北站基坑深度范围岩土层主要为填土、砂层、淤泥质土、粉质粘土、残积土、砾岩、泥质粉砂岩和花岗岩全、强、中风化层、断层泥、强风化和中风化碎裂岩。车站范围揭露到的碎裂岩原岩为白垩纪花岗岩，该类岩石受构造影响，风化强烈，裂隙很发育，对于60m的孔深要求，大部分钻孔仍然未穿透强风化碎裂岩层，形成场地整体的碎裂岩带风化深槽。
基坑底板处基本为强风化碎裂岩，局部为断层泥和强、中风化泥质粉砂岩和砾岩，除断层泥及强风化碎裂岩外，其它岩土层岩土工程性质较好，承载力较高，压缩性较小，是良好的持力层，可采用天然地基基础。对于断层泥、强风化碎裂岩及局部风化不均匀地段，应进行必要的地基加固处理。此外，全、强风化岩水理性质较差，挖至结构底板持力层时，应尽快密封地基，以防地基受水浸泡后承载力下降。
另外，此段广从断裂属于非全新世活动断层，可不考虑其错动对工程的影响，但考虑车站主体大部分落在碎裂岩带上，断裂是地下水活动的通道，同时又是地下水赋存的场所，在车站基坑开挖过程中应对破碎带作重点支护和防水，在基坑底做好止水和排水措施，防止坑底涌水给基坑施工带来不利影响。
五、结语
在对上覆有第四系覆盖层的断裂带进行勘察时，要充分分析区域地质背景，建立初步的断裂勘察重点区域，对断裂勘察重点区域及周边采用钻探、物探等多种勘探方法进行综合勘察，查明断裂带处的工程地质和水文地质情况，再配以合理的施工处理措施，可确保断裂带上的工程项目顺利施工。
参考文献
（1）广州市轨道交通14号线及支线一期(嘉禾—街口，支线：新和—知识城)工程场地地震安全性评价报告， 广东省工程防震研究院，2012年4月
（2）广州市轨道交通十四号线一期及知识城支线知识城北站详细勘察阶段岩土工程勘察报告，广州地铁设计研究院有限公司、广东有色工程勘察设计院，2013年5月
关键词：广从断裂；勘察；地铁；工程特性
Abstract: The Guangzhou Metro Line fourteen in the survey revealed multiple and wide from the fracture intersection, in which knowledge north station fault most obvious signs. In this paper, the survey results for knowledge city north station, engineering characteristics of fault fracture zone are analyzed, and suggestions of bad geological condition of fracture site and corresponding engineering measures.
Keywords: Guangcong fault; investigation; subway; engineering properties
中图分类号：S29文献标识码A 文章编号
一、引言
广州地区地质条件复杂，地层种类较多，构造断裂相当发育，地铁施工建设过程中经常遇到断裂破碎带，如在以往三号线北延段燕塘站施工过程中，曾因断裂破碎带发生突水、涌水现象，对土建施工造成极不利影响。因此分析破碎带的特性、评价其对工程施工的影响，对工程建设具有重要意义。
广从断裂与广州地铁十四号线主线近平行展布，与支线近垂直相交于知识城北站，根据勘察成果揭示，整个车站基本位于断裂破碎带上，全线以知识城北站揭露到的断裂迹象最为明显。本文以知识城北站为例，分析该站断裂破碎带的工程特性。
二、广从断裂基本特征及活动性
广从断裂走向北北东，北起从化良口，往南西经温泉、从化、神岗至广州三元里，广州往西南之隐伏段大致经龙江、龙山等地，抵西江左岸九江一带后为西江断裂所截，全长约90km。
近场区内主要是断裂带的北段，即广州以北段。该段断裂切割震旦系、古生界、侏罗系与燕山期花岗岩类，第三系以来形成太平场断陷，由于断裂的活动性，使早第三系红层形成向东南倾斜的单边断陷。沿断裂带广泛可见硅化岩、硅化巖质角砾岩与糜棱岩化岩石，破碎带宽达5～10m，局部地段超过20m。断裂控制了区内主要构造格局及古地理环境，东侧为古生代以来的隆起区，出露大面积震旦系变质岩系，构造线为东西向或北东向，西侧为晚古生代以来的断陷盆地，构造线为北北东向。第四纪早期至中期，断裂西侧的广花平原发生向西南掀斜运动，大致以太平场一带为界。在神岗西南的七老岭一带红层明显抬升，在神岗一带，红层形成较高的残丘山地。据沿断裂带采集的断层物质进行测年数据表明，断裂最近一次活动时间为距今58.20±4.71万年，另外据野外调查发现断裂两侧一级阶地高度一致，说明广从断裂在全新世活动已明显减弱。断裂的活动时代在中更新世，晚更新世以来已无明显的活动，属于非全新世活动断层。
三、知识城北站揭露破碎带特性
知识城北站基坑全长231m，标准段宽19.7米，基坑开挖深度16.192m，为地下两层岛式站台车站，采用明挖顺筑法施工，主体围护结构拟采用800厚连续墙，基坑支护结构安全等级为一级。本站勘察过程中揭露的断裂带岩性主要为硅化碎裂岩，主要的地质特征有地层的不连续、断层面和断层泥的存在、地层及岩体的破碎、擦痕等等。
（1）地层不连续
从详勘地质纵断面（见图1）可以明显看出，第三系砂砾岩的分布是断开的，与南部的花岗岩高倾角的断层面接触，受断层带构造应力的影响，接触带上的花岗岩挤压破碎，形成了碎裂岩带。揭露到的广从断裂北侧（上盘）为第三系（E2by）棕红色、褐红色砾岩、泥质粉砂岩，南侧（下盘）为白垩纪侵入的花岗岩，断层带为碎裂岩，断面附近多有铁染或泥质充填。
图1详勘地质纵断面
（2）碎裂岩和断层泥强烈发育
根据场地勘察揭露情况，场地内除北部少量钻孔揭露到砂砾岩外，南部钻孔均揭露到了受构造挤压破碎的碎裂岩带。本场地碎裂岩具典型的碎裂、碎斑结构，风化强烈，裂隙很发育，裂隙面及石英长石颗粒间绿泥石化严重。根据风化程度，场地揭露到强风化和中风化碎裂岩。
（3）岩石薄片鉴定表明构造带的存在
详勘阶段采取了6组岩样进行岩矿鉴定， 根据岩矿鉴定结果，岩石呈土灰色，泥化明显，塑变明显，宏观上呈半泥状土柱体形态。岩石呈强风化状或全风化状，但花岗质矿物结构及长石蚀变体残留明显，岩石的原岩明显为花岗质岩石。显微镜下岩石主要由蚀变的花岗结构矿物成分及长石蚀变矿物成分（黏土化）组成，主要具变余花岗结构，蚀变泥化结构，残余碎斑结构，碎裂结构。
岩石中的碎裂碎斑矿物成分，主要为蚀变的碎裂斜长石、钾长石等，部分为石英，无蚀变。粒度较大，一般在2.5～5.0mm，局部见有以蚀变长石（黏土化）与石英集合体的花岗岩碎块成分，一般裂纹呈不规则状，裂纹细，位移小，较易咬合。
（4）土壤浓度偏高
对地表沿线进行土壤氡测试，分析发现在断裂带处的土壤氡浓度较其它位置明显偏高（见表1、图2），土壤氡具有明显的峰值异常特征，通过异常峰值位置能很好地圈定断裂的位置和断裂带的宽度。
表1 断裂带及周边土壤氡测试成果表 图2断裂带及周边土壤氡测试成果图
根据勘察成果，碎裂岩带裂隙发育，擦痕明显，受断层构造影响，裂面产状基本一致，视倾角50～70°，判断碎裂岩带的出露宽度（视宽度）约为200～250m，走向为近东西向（85～105°），倾向为NNW355°～NNE15°，倾角为50～70°。断层下盘(南盘)是白垩纪花岗岩，上盘（北盘）是第三系砂砾岩，断层破碎带为花岗质碎裂岩，属于正断层。
四、车站地质条件分析与评价
根据详勘资料，知识城北站基坑深度范围岩土层主要为填土、砂层、淤泥质土、粉质粘土、残积土、砾岩、泥质粉砂岩和花岗岩全、强、中风化层、断层泥、强风化和中风化碎裂岩。车站范围揭露到的碎裂岩原岩为白垩纪花岗岩，该类岩石受构造影响，风化强烈，裂隙很发育，对于60m的孔深要求，大部分钻孔仍然未穿透强风化碎裂岩层，形成场地整体的碎裂岩带风化深槽。
基坑底板处基本为强风化碎裂岩，局部为断层泥和强、中风化泥质粉砂岩和砾岩，除断层泥及强风化碎裂岩外，其它岩土层岩土工程性质较好，承载力较高，压缩性较小，是良好的持力层，可采用天然地基基础。对于断层泥、强风化碎裂岩及局部风化不均匀地段，应进行必要的地基加固处理。此外，全、强风化岩水理性质较差，挖至结构底板持力层时，应尽快密封地基，以防地基受水浸泡后承载力下降。
另外，此段广从断裂属于非全新世活动断层，可不考虑其错动对工程的影响，但考虑车站主体大部分落在碎裂岩带上，断裂是地下水活动的通道，同时又是地下水赋存的场所，在车站基坑开挖过程中应对破碎带作重点支护和防水，在基坑底做好止水和排水措施，防止坑底涌水给基坑施工带来不利影响。
五、结语
在对上覆有第四系覆盖层的断裂带进行勘察时，要充分分析区域地质背景，建立初步的断裂勘察重点区域，对断裂勘察重点区域及周边采用钻探、物探等多种勘探方法进行综合勘察，查明断裂带处的工程地质和水文地质情况，再配以合理的施工处理措施，可确保断裂带上的工程项目顺利施工。
参考文献
（1）广州市轨道交通14号线及支线一期(嘉禾—街口，支线：新和—知识城)工程场地地震安全性评价报告， 广东省工程防震研究院，2012年4月
（2）广州市轨道交通十四号线一期及知识城支线知识城北站详细勘察阶段岩土工程勘察报告，广州地铁设计研究院有限公司、广东有色工程勘察设计院，2013年5月