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1引言

越江隧道是地鐵建設中的關鍵性控制工程，在造價、工期、施工難度方面都影響著整個工程建設。因此，預先查明地質條件對施工工法的選擇、線路的平縱線位的選擇、施工風險的控制都具有十分重要的意義。查明隧址區隱伏斷裂帶、斷層破碎帶，并圈定其影響范圍，確定其傾向、傾角和走向，評價其對地鐵建設的危害并給出相應的建議和指導施工措施，是地鐵勘察最重要的任務之一。由于地質鉆探在勘察時，沿著隧道外輪廓線按一定間距布孔，取樣具有一孔之見的缺點，不能宏觀且詳細描述地層的起伏及構造的變化。本文通過采用水域淺層地震反射波法和地質鉆探相結合的方法確定三陽路越江隧道工程越江段地質斷裂帶及覆蓋層與基巖的分界線，進而推斷出該斷層的位置、產狀及埋深，基巖的埋深及起伏變化，為隧道的掘進開挖提供依據和指導［1，4］。

2工程概況

擬建三陽路過江通道工程為公鐵兩用隧道，全長約4．65km，上層為城市公路，下層為武漢地鐵7號線，隧道直徑超15m，距離武漢長江二橋約1．5km，隧道掘進從武昌岸秦園路始發井始發，朝東南方向穿越長江，到達漢口岸三陽路路口接收井（見圖1）。一期工程勘察階段的勘察范圍為穿越長江段，包括漢口岸風井至武昌岸風井公鐵合建盾構段、兩岸公路主線及匝道明挖段（不包括三陽路車站及秦園路車站）。隧址位于長江河床及兩岸一級階地區，江面寬闊，河床起伏平順，整體表現為漢口岸堆積，武昌岸侵蝕；覆蓋層大致為黏性土和無黏性土的互層，具有一定的沉積韻律，下伏基巖為以砂礫巖及粉砂質泥巖為主，砂礫巖膠結度不均，強度受風化程度影響。覆蓋層與下伏基巖大致呈二元結構，具有較明顯的地球物理特征。

3區域地質概況

3．1地層巖性。工程場區第四紀地層主要為第四系全新統～上更新統沖積層，厚度約18．00～59．6m，主要為淤泥質粉質黏土、粉質黏土、粉砂和中粗砂；基巖為白堊系～第三系的東湖群粉砂巖、粉砂質泥巖、砂礫巖［2］，其中砂礫巖的工程特性與膠結度相關，整體上膠結不均，依據膠結程度分為弱膠結礫巖、中等膠結礫巖和強膠結礫巖，強度受風化程度影響明顯。為典型的二元結構特征層序。3．2F9長江斷層。區內斷層較為發育，主要為北西西向或近東西向、北西向斷層，為區內主干斷層，其次為北北東、北東向斷層。見構造綱要圖（圖2）。其中北北東向的長江斷層（F9）通過本場區。長江斷層F9走向北東25°～30°，傾向東南，傾角80°，長約15km；地表見于漢陽晴川閣禹公磯，垂直地層走向，發育一組劈理，劈理間石英巖擠壓破碎，形成典型的斷層角礫巖；該斷層在本通道下游的長江二橋8號墩處曾有揭示。從詳勘階段地震勘探信息分析，長江斷層F9從在左洞里程LK2＋257附近、右洞里程RK2＋247附近通過，影響寬度10m左右。該斷層最近期的活動多集中在晚第三紀至晚更新世之間，屬非工程活動性斷裂。

4地震反射勘探及其資料解釋

4．1地震法反射波法數值模擬。由于場區地層結構為典型的二元地球物理特征層序，為了更好地認識地震波的傳播和反射規律，采用ANSYS分析軟件進行了數值模擬，得到地震波場見圖3。從圖3可以看出，根據場區巖土體的地球物理特征，可以將地層劃分為2個簡單的層序，即覆蓋層和基巖，由場區內孔內波速資料可知（見表1）：因此，可將覆蓋層縱波速度設置為1600m•s－1，橫波速度設置為215m•s－1，基巖縱波速度設置為2800m•s－1，橫波速度設置為1000m•s－1，進行數數值模擬，數值模擬結果見圖3所示。從圖中可知地震波激發后隨著時間的增加，而不斷地向覆蓋層內呈球面擴散，在T＝20ms遇到反射界面后，由于覆蓋層和基巖存在著較大的波阻抗差異，地震波發生反射和折射，其中反射波占據較大的能量比例，最后傳播至檢波器轉化為電信號被地震軟件采集到。由此可知，場區具有良好的地震反射法條件。4．2地震反射波法勘探及資料解釋。試驗采用SWS－5型工程勘察與工程檢測儀，自動采集地震脈沖信號，震源采用機械震源，激發間隔為2s，電纜采用懸浮式拖纜，道間距為2m，最小偏移距為10m，檢波器入水深度為1m。沿隧道左右線中軸線布置2條地震反射法測線，獲得的地震剖面上采用共偏移距道集動校正、速度分析、水底多次波清理和褶積與反褶積［5］，分析識別出2個地震反射波組界面，并劃分出2個清晰的地震層序（見圖4）［3］，即河床反射面及基巖反射面。圖4為典型共偏移距地震映像圖，圖中顯示河床為巖土體和水體的反射界面，波組抗反差大，由此可以觀察到強烈的水底反射，并在河床起伏尖銳的地方引起繞射；根據速度反演和波組同向軸追蹤，可以得知圖中T2為基巖面（全強風化帶）反射面，這是由于上層覆蓋層與基巖的物性差異引起的地震波反射，但相比于水底的反射，能量經過土體的吸收和折射、反射的耗散，能量相對較弱，但仍能觀測到其同相軸清晰連續，起伏平緩，經反演計算巖面高程－22m～－26m，經與鉆孔資料對比，地震解釋成果與鉆孔資料基本吻合。根據本次物探成果，結合前期物探資料、隧址靠近漢口水域有1處物探異常位置，基巖反射波組缺失，根據區域地質資料，物探異常位置推測為沿江斷裂F9，波組特征見圖5。在圖5可見，在左洞里程LK2＋257、右洞里程RK2＋247附近基巖地震反射波組缺失，推測此處巖體破碎，可能為F9斷裂破碎帶。斷層F9的位置、產狀、及埋深見表2。5地震反射波解釋與鉆探結果對比沿隧道左線沿隧道中軸線地震反射法地震映像解釋基巖面，與地質鉆孔QQJzy－III13－DG20、QQJzy－III13－DG110對比見圖6。由圖6可見，工程場區分布第四系覆蓋層，隨河床的起伏厚度變化，基巖主要為粉砂質泥巖、砂礫巖，巖面起伏平緩，高程在－24．95～－22．90m之間，二元的地層層序為地震反射波法的測試提供了良好的地球物理條件，解釋結果的基巖反射界面與鉆孔勘察基巖面吻合度高。長江斷層F9從本通道LK2＋257（RK2＋247）一帶通過，影響寬度10m左右。該斷層最近期的活動多集中在晚第三紀至晚更新世之間，屬非工程活動性斷裂。由于隧道底板底高程在F9斷裂位置處為－13．89～－11．87m，洞身全部處于上覆松散砂層中，故長江斷層F9對盾構影響較小。

6結論

（1）越江隧道工程建設為三陽路公鐵兩用越江通道的控制性工程，詳細查明地質情況對隧道的掘進具有舉足輕重的作用，可以采用地質鉆探和水域反射波法相結合的方法進行勘察，相互驗證，達到經濟、統一的勘察效果。（2）結合三陽路越江隧道工程工程勘察，通過數值模擬方法驗證了場區采用水域淺層地震反射法的可行性，現場采集地震數據分析顯示：沿江斷裂帶F9在反射時間距離剖面上有明顯的波組缺失，具有較好響應特征，與區域地質構造對應較好，進而推斷出該斷層的位置、產狀及埋深；（3）經鉆探取樣，反射波組界面與地層覆蓋層和基巖分界面對應較好，進一步確定了基巖巖面的宏觀走向，為地質鉆探地質縱剖面的繪制提供指導，為隧道掘進中影響盾構機選型的“上軟下硬”層的劃分提供了依據。（4）經地質鉆探和地震反射波法相結合，可知隧道洞身從上覆松散砂層中通過，故該斷層對本通道工程基本無影響。

參考文獻

［1］郭建波，夏支埃，馮建銘，等．多次覆蓋地震反射波法在瓊州海峽跨海工程中的應用［J］．鐵道標準設計，2014，3（1）：33－34．

［2］蔣維平，孟憲民．地震反射波法在淺層勘探中的應用［J］．中國煤炭地質，2008（9）：56－60．

［3］王振東．淺層地震勘探應用技術［M］．北京：地質出版社，1988．

［4］王霞，馬小躍．淺層地震反射波法在水域地質勘察中的應用［J］．巖土工程技術，2010，3（1）．

［5］劉振干．水域反射波地震映像資料處理和去噪研究［D］．福州：福州大學，2005．

作者:陸曉清 單位:南寧市勘察測繪地理信息院