1  工程概况

广州市轨道交通五号线为连接西部发展区和东部产业转移带的轨道交通东西向快速干线，五号线首期工程（滘口至文冲段）正线全长32km，其中地下线长约29.79km，高架线长约2km，高架至地下过渡段长约0.21km。从滘口站起点，线路以高架线方式跨过珠江至大坦沙站，出站后线路转为地下线，下穿珠江至中山八站，随后线路以地下线方式至终点文冲站，从西往东依次设置24座车站。

沿线区间隧道大部分采用盾构法，个别区间如淘金路至区庄区间采用矿山法。大部分车站采用明挖法，部分车站受场地条件限制，采用暗挖法或明暗结合的施工方式。

2  工程地质条件

五号线沿线基岩主要为白垩系红层，其间在大坦沙段和越秀山西侧发育石灰岩，在越秀山、蟹山、文园等地发育花岗岩。岩层风化程度不均，不同岩性地层工程地质特性差别较大，花岗岩、石灰岩岩质坚硬，石灰岩岩溶较发育。

线路沿线发育有广三断裂、广从断裂、化龙~南沙断裂等多条断裂，断裂在与线路相交地段发育特征不一，对线路的影响程度也不一样。

五号线在大坦沙～中山八路、三溪～鱼珠、车陂南～东圃一带分布较厚的淤泥、淤泥质土层、冲积～洪积粉细砂和中粗砂层。

岩溶、断裂、软土、硬岩等构成了复杂的工程地质条件，对工程的实施带来了一定的困难和风险。本文选择滘口至大坦沙、大坦沙至中山八和草暖公园至小北等3段，分析各段工程地质条件，从线路敷设方式、施工工法选择等方面，介绍在设计和施工中，对岩溶、断裂、软弱土层和硬岩等主要工程地质问题采取的对策措施。

3  滘口至大坦沙段

珠江两岸为河流冲积地貌，大坦沙岛为珠江干流江心沙洲，所处地形较平坦、开阔，线路南侧为在实施的内环放射路和珠江大桥。线路走向见图1。

   在五号线工程可行性研究阶段，初拟线路方案（图1）采用地下线，车站拟采用明挖法，区间采用盾构法。勘察资料显示（图2），滘口至大坦沙一带地质条件复杂，广三断裂在西珠江与线路相交，大坦沙站及站后亦揭示到断层角砾岩。本段第四系砂层发育，砂层强透水且与珠江有直接水力联系，基岩为白垩系红层和石炭系壶天群灰岩，岩性较为复杂。壶天群岩溶发育强烈，钻探过程中揭示到较大的空洞，且发生地面塌陷。

    为尽量避开和减少断裂、岩溶及珠江对线路的影响，可研阶段进行了多种线路方案的比选研究工作，结果表明，当线路东西向穿过大坦沙岛时，都将经过灰岩地层。由于地质条件恶劣，经与规划协调，本段线路采用了高架线方案，线路走向相应进行了调整（图1）。相比地下线方案，过岩溶地段高架桥桩基的实施难度小，工程风险大大降低，且有内环放射路桥桩施工经验可借鉴。高架线方案节约了投资，降低了风险，有效地解决了五号线工程的一大难题。

    4  大坦沙至中山八过江段

线路出大坦沙站后转入地下，随之下穿珠江，并以250m的小曲线半径转到中山八站。大坦沙至中山八段线路敷设受广三铁路桥墩、中山八立交桥桩基及站位设置、中山八站埋深等因素的影响较大，纵断面在过江段采用了55‰的坡度。

从工程地质纵断面（图3）上可以看出，隧道基本上在淤泥质砂层中通过，部分地段为淤泥层、中粗砂层，局部地段隧道底部穿过残积层和岩层。隧道顶板距珠江底最浅约5m。

淤泥层含水量平均值63.90%，孔隙比1.71，压缩系数平均1.42MPa^-1，具有含水量高，孔隙比大，压缩性高，承载力低、抗剪强度低的特点。淤泥质砂层、中粗砂层中~强透水，且与珠江有水力联系。

结合整个区间的地质条件，本段推荐采用盾构法，盾构机选用对含水砂层及特别松软的地层有较好适应性的泥水盾构。对于泥水盾构，施工中有以下几方面问题需注意：

1）隧道埋深最浅处约5m，隧道顶部为砂层，施工中应控制好盾构机掘进压力、速度和出土量，并及时注浆；为避免风险，可在隧道顶抛填一定厚度的粘性土。

2）隧道局部穿过岩层，盾构机应具备对岩层的掘进和破碎能力。

3）对于55‰的大坡度，在隧道开挖过程中，需注意用于运输管片、注浆浆液及其它材料的机车安全，防止溜车。

5  草暖公园至小北段

草暖公园至小北段线路下穿解放北路，切过亚哥花园东南角，下穿环市路后进入越秀山，出越秀山后沿环市路至小北站。沿线道路交通繁忙，高架桥沿路中分布（图4）。

本段地质条件较复杂，揭示到与线路近垂直相交的广从断裂的两束破碎带，破碎带之间约120m长的范围发育石炭系石磴子组灰岩，岩质坚硬且岩溶发育，钻孔揭露从地表下7m至30m左右均存在有高度数米至12.30m的岩溶洞穴（图5），大部分溶洞位于盾构隧道之中或底板下部，部分位于隧道顶板之上。溶洞多充填粘土、砂土。

广从断裂破碎带外侧为白垩系（K）和侏罗系（J）泥质粉砂岩和细砂岩，属较软岩类。越秀山发育燕山期侵入的花岗岩，岩质坚硬。

分析可见，本段隧道在施工过程将穿过断裂破碎带、坚硬的石灰岩、花岗岩岩层和地下水丰富的溶洞。地层的软硬不均和丰富的地下水将给施工带来极大的困难，需要采取适宜的施工方法和有效的处理措施，避免施工中岩溶塌陷和因地下水的大量流失导致地表沉陷。同时需对岩溶采取相应的处理措施，以保证长期运营的安全。

由于地面环境的影响，本段不具备明挖法施工的条件；矿山法过岩溶和断裂工程风险很大。经过技术经济比较，本段推荐采用盾构法施工，选用土压平衡复合式盾构机，在草暖公园设置盾构始发井。对于盾构工法，施工时需注意以下问题：

1）过岩溶段应对岩溶进行处理。可用钻探并结合物探，查明溶洞的分布、大小、连通性和充填状况。对于不同大小和填充状况的溶洞，采用不同的灌浆处理方法，如直接注浆或先吹砂再注浆。

2）盾构过硬岩段会出现掘进困难，进度低，刀盘、刀具磨损大，甚至无法掘进的情况。盾构机的功率、刀盘和刀具的配置应具有足够的切削硬岩的能力，同时要合理安排换刀位置。

3）通过调整掘进参数保持开挖面的稳定、采用同步注浆填充衬砌背面孔隙和控制好盾构姿态等措施，加强地表沉降控制。

4）应对大北立交高架桥等重要建筑物进行监测。

6  结  语

1、地铁线路敷设方式的选择应综合考虑客流、规划、城市周边环境和工程地质条件等因素。滘口至大坦沙段较大范围的岩溶分布区采用地下线敷设方式，工程实施风险大，在规划条件许可的情况下，采用高架线降低了工程风险和投资，为一较优选择。

2、草暖公园至小北段断裂和岩溶影响的范围较小，加上地面条件限制，本段采用地下线和盾构法施工是可行的。但应对岩溶进行进一步勘察，并针对岩溶发育规律提出相应的处理原则和措施。

3、五号线沿线地层多样，采用盾构法应结合工程地质条件，合理选择盾构机和施工方案。大坦沙至中山八过江段，线路主要穿过砂层和淤泥等软弱土层，选用了泥水盾构；草暖公园至小北段，线路穿过灰岩和花岗岩等硬岩地层，选用了土压平衡复合式盾构，这些选择降低了区间施工风险，并为工期提供了有力保证。

参考文献

[1] 广州市地下铁道设计研究院、铁道第二勘察设计院《广州市轨道交通五号线首期工程初步设计》[R] .广州，2004.9