一、前言
地鐵一號線北起余杭區臨平鎮，沿線經過喬司、彭埠、火車東站、汽車東站、武林廣場、延安路、城站路、城站火車路、秋濤路、錢江路、復興地區、再經錢江四橋跨錢塘江至蕭山區，沿北塘路轉至市心路，終于蜀山車輛段，全線總長約52km。其中興隆村站至鳳凰城站及蕭山區市心路段均為地下線，埋深約在現地表下10～20m；其余均為高架線路或地面線路。其中地下線路部分均為人群密集、建筑物密集、交通繁忙的鬧市區。
二、沿線地基土層的構成與特征
杭州市位于杭嘉湖平原與浙西山區交會處的浙北地區，錢塘江下游，京杭運河南端，地理位置為北緯30°15′，東經120°10′。由于地質歷史上受多次海侵海退影響，且區內多山，錢塘江又從市內穿過，造成杭州市地貌形態眾多，地基土層復雜多變。
就地鐵沿線所經過區域，主要為兩種地貌形態。一為臨錢塘江的沖海積平原，屬錢塘江河口相沖海積堆積的粉性土及砂性土地區，由于堆積年代及固結條件不同，性質不一，豎向由松散至中密狀變化，厚度一般在20m左右；其下為海陸交互相沉積的淤泥質軟土及粘性土；地面下深約40～50m為古錢塘江河床堆積的圓礫層，中密～密實狀態，底部基巖埋深一般在地表下50～65m左右。另一種為海陸交互相沉積的粘性土地區，主要集中在杭州老城區即艮山門站至中河路站一帶及蕭山市心路區段，地層軟硬交替，一般上部20m左右均以軟粘性土為主，下部基巖埋深約在地面下40～45m左右。
根據大量鉆孔資料及原位測試和室內土工試驗成果資料顯示，杭州市淤泥質軟粘土天然含水量一般在30～45%左右，天然孔隙比一般在0.85～1.50左右，雙橋靜力觸探錐尖阻力約為500～800Kpa，壓縮模量約為1.5～3.0Mpa，地基承載力fk約為70～80Kpa左右；局部夾有粉土，或呈互層狀。軟粘土性質類似與上海的淤泥質粘性土。而錢塘江兩岸的河口相沖海積形成的粉土、砂性土（主要分布于城東地區），由于堆積年代、沉積環境、固結條件等的差異，其性質變化較大。資料顯示，其密實度一般由松散至中密狀態變化，含水量一般在23～35%左右，孔隙比約在0.8～1.1左右，雙橋靜探端阻力一般為2000～9000Kpa，標貫擊數一般為8～20擊/30cm。顆粒組成以粉粒為主，一般表現為粘質粉土及砂質粉土，為上細下粗，符合一般沉積規律。其壓縮模量在6～20Mpa，地基承載力fk約為80～220Kpa。
綜上述，地下線路掘進范圍內各土層總體特征是：高含水量和大孔隙比、高壓縮性、低強度，淤泥質軟粘性土具較高靈敏度、弱透水性，粉土、砂性土透水性好，易產生流砂、管涌現象。
三、地下線路掘進過程中可能遇到的巖土工程問題
（一）地基土層的強度問題
掘進范圍內地基土主要為飽和粉土、砂土及軟粘土，一般均具低強度特性，因此盾構掘進較易。由于粉土、砂土與軟粘土的強度等存在差異，及局部地段（如延安路段）在深度15～20m左右存在可塑狀粘性土，與上部軟粘土差別較大，造成掘進面上存在兩種不同強度的地層，掘進過程中容易造成軟弱層排土過多過快而引起地層下沉，或造成盾構在線路方向上的偏離。同時，由于低強度特性，隧道掘進時應及時襯砌并采取相應止水措施，以防掘進面地層產生應力釋放，產生沉降。杭州軟粘土尚存在較高靈敏度特性，故有較明顯觸變、流變特性，在動力作用下，極易造成土體結構破壞，使強度降低，且土體排水固結需要很長時間，如施工不當，極易造成工后沉降大和不均勻沉降，因此施工過程中須嚴格控制偏移量，盡量避免蛇曲推進。
（二）地基土層的變形問題
隧道基底土以粉土、淤泥質軟土為主，均具低強度，高壓縮性等特點，因此必須驗算基底土強度和變形。同時，粉土、砂土和軟粘土在變形特性上存在差異，其壓縮沉降量不同，當隧道在穿越兩種地層時，容易在界面附近造成沉降差。再則，兩類地基土的固結特性也存在明顯差異，粉土、砂土超孔隙水壓力消散快，固結時間短，軟粘土固結周期長，因此施工造成的工后不同沉降，導致差異沉降。
另外，軟粘土尚存在蠕變特性，后期沉降量大，時間長，建成運營過程中會產生軟大變形。國內某些修建于軟土地層中的地鐵線路已有類似工程問題產生。因此設計、施工中對于變形問題應引起足夠的重視。
（三）地下水問題
區內地下水有上層滯水、淺層潛水和深部承壓水三類，潛水位一般在地表下1～4m左右。承壓水含水層為深部圓礫層，水位一般呈年周期性變化，承壓水頭一般在地表下6～7m左右。隧道掘進范圍內軟粘土為弱透水性地層，粉土、砂土則透水性好，其滲透系數一般為10-5～10-4cm/s。隧道掘進過程中必須及時襯砌，并做好注漿止水，以防粉土、砂土在水頭差作用下產生流砂、管涌現象。地下水問題在地下車站基坑開挖中顯得尤為突出，必須足夠重視。由于開挖深度大，必須考慮下部承壓水的影響。
（四）地下車站基坑開挖問題
由于地下車站多集中在鬧市區，周環建筑物密集，地下管線多，環境條件復雜，且地下站埋深大，基坑深，一般均在10～20m左右；又土性條件差，地下水位高。基坑開挖時，坑壁土體在水土壓力作用下不能自立，必須采取有效的支護措施，以免塌坍而影響工程安全及周圍環境。按本地區經驗，對于此類深大基坑，一般采用地下連續墻或排樁支擋，同時結合內支撐或錨拉，同時必須做好止水帷幕及排水工作。施工時必須對周邊環境進行有效的監測工作。
由于地下車站多，基坑工程量大，一般常規方法均費用高，周期長，因此應盡量開發和利用新技術、新工藝，如新的樁型，新的止水、降水措施等。
（五）工程建設對環境的影響和防治
地下線路施工會引起周圍土體內應力場發生變化，隧道基底土體產生回彈，軟粘土的觸變改變了土體的結構強度，降水引起土層再固結等，所有這些因素均會對周圍環境產生影響。當隧道施工離地面建（構）筑物較近時，會引起坍落和沉降等不良影響。
盾構法施工之所以能在城市地下工程中廣泛應用，主要是其可以將施工對周圍環境的影響控制在很小的程度，但也不可能完全消除。伴隨著盾構推進，一般也會發生地基變形，如開挖面上土水壓力不平衡造成開挖面失去平衡，過大的排泥量，盾構推進對周邊地層的擾動，地下水位的下降及滲漏水等等，所有這些影響均會在隧道上方一定范圍產生松動區，從而引起地面沉降甚至坍落。
杭州地鐵將修建在飽和粉土、砂土及軟粘土中，為確保周圍環境和隧道施工的安全，必須采用適當的施工工藝，控制推進路線和速率，盡量避免擾動周圍土體。施工前應詳細調查沿線建、構筑物的使用情況，特別是樁基及地下管線等情況，對影響范圍內的鄰近建、構筑物、地面道路及地下管線進行全過程動態監測，尤其象延安路、市心路區段等老城區，此項工作尤為重要。對可能受影響但又不能拆除的建（構）筑物應提前進行補強和保護。
（六）巖土工程勘察問題
“工程建設，勘察先行”，勘察是預測、預知，詳細、全面、準確、可靠的地質勘察資料對地鐵建設是極其重要的，在此基礎上可以對盾構掘進過程中施工面前進方向可能遇到的不利因素進行超前預報，如地層、障礙物、地下水等情況能夠預知，從而能夠提前采取相應有效的措施，以保證施工順利、安全地進行。
杭州地鐵建設的巖土工程勘察須重點解決的兩類地層是軟粘土和粉土、砂性土，調查深度一般應在30m以內，但對地下車站部分則應加深。重點查明兩類地層的分布情況及規律，它們的強度特性及變形特性，往復循環動荷載作用下的動力特性，粉土、砂土的顆粒組成及滲透性，軟粘土的蠕變性，飽和粉土的地震液化特性等等。對地下水也應重點查明。
由于室內土工試驗的局限性，地鐵勘察應大量采用原位測試手段，如旁壓試驗、扁鏟側脹試驗、十字板剪切試驗、孔隙水壓力量測及靜探、動力觸探等手段，以獲取準確可靠的測試數據。
由于沿線有大量已建或在建的工程項目，對這些工程資料應充分收集、分析、篩選，加以利用，一可節約工程投資，二可最大限度提高勘察精度；同時，也可由此進行分析和采取有效的保護這些鄰近建筑的措施。
四、結語
地鐵一號線是杭州建設史上的重大舉措，其建成過程中將會遇到各類工程問題，尤其是巖土工程問題。本文僅就其中幾個問題進行了初步分析和探討，不足和錯誤之處敬請同行及專家指正。巖土工程是一門實踐性的學科，相信地鐵建設會對杭州巖土工程的發展起到引導和推動作用。
