寧通鐵路路基工程勘察技術(shù)

鄭曉慧

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200333)

寧通鐵路路基工程勘察技術(shù)

鄭曉慧

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200333)

詳細(xì)介紹了鐵路路基勘察技術(shù)、寧通鐵路的工程概況、沿線基本地形地貌和勘察基本原則。針對(duì)寧通鐵路的特點(diǎn)，給出了軟土路基段的地基土特點(diǎn)及勘察方法，提出了主要的特殊物理力學(xué)指標(biāo)，并對(duì)鐵路路基地基土特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。

路基;勘察;軟土;寧通鐵路;江蘇

1 工程概況

寧通鐵路又稱寧啟鐵路Ⅰ期，為速度目標(biāo)值200km/h的復(fù)線電氣化改造項(xiàng)目，西起南京東—南通，全長(zhǎng)268.3km。整條線路基本位于江蘇中部地區(qū)，沿長(zhǎng)江北岸，呈東西走向。線路西起南京鐵路樞紐林場(chǎng)站，途經(jīng)六合、儀征、揚(yáng)州、江都、泰州、姜堰至海安，接軌新長(zhǎng)鐵路，過(guò)海安經(jīng)如皋至南通。線路規(guī)劃至啟東(圖1)。

寧通鐵路全線路基長(zhǎng)度約228km，最大填高10m。本項(xiàng)目2009年開工，計(jì)劃2012年建成通車。

圖1 寧通鐵路線路走向示意圖

2 沿線基本地形地貌

本線地處蘇北平原區(qū)，南臨長(zhǎng)江，東瀕黃海，北為淮河下游里運(yùn)河、里下河低洼湖積盆地水網(wǎng)區(qū)，西為寧鎮(zhèn)山脈剝蝕丘陵。全線劃分3個(gè)大型地貌單元。南京—江都，為長(zhǎng)江堆積－侵蝕階地，呈垅崗、丘崗及谷地地貌，相對(duì)高差20m～50m。江都—海安段大致以通揚(yáng)運(yùn)河為界，北面為沖積－湖積平原區(qū)，南面為沖積平原區(qū)，地面標(biāo)高2m～4m，屬地勢(shì)低洼地區(qū)。海安—南通段為沖積－海積平原區(qū)，地面標(biāo)高4m～6m，地勢(shì)開闊，河流密布。

3 勘察基本原則

原則1:依據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行充分的地質(zhì)調(diào)繪;依據(jù)螺紋鉆、輕型動(dòng)力觸探等手段查清線路范圍內(nèi)的地表溝塘情況及表層土性質(zhì)。依據(jù)鉆探、靜力觸探等勘探手段查清地基土的分布規(guī)律。依據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試查清地基土的基本性質(zhì)。

原則2:孔深不小于25m，并且控制性孔的孔深滿足附加應(yīng)力等于土層自重應(yīng)力的10%。遇到基巖、硬塑黏土層、密實(shí)砂土層可酌情減少孔深。路塹工點(diǎn)勘探深度滿足路基面以下不小于5m。支檔建筑物勘探深度達(dá)到支檔建筑物基地5m，樁基應(yīng)至樁底5m～20m(鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范，2007)。

原則3:依據(jù)地貌單元?jiǎng)澐挚辈靻卧?，在地貌單元基礎(chǔ)上控制布孔間距，確定控制性孔數(shù)量。橋路過(guò)渡段確保一個(gè)原位測(cè)試點(diǎn)，以便和鉆孔數(shù)據(jù)相互支持。

4 由附加應(yīng)力確定勘探孔深度過(guò)程

4.1 附加應(yīng)力

建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力稱為附加應(yīng)力。鐵路路基工程主要為路堤本體自重、列車活載等壓力產(chǎn)生的附加應(yīng)力。附加應(yīng)力是影響沉降計(jì)算的重要指標(biāo)，也是控制勘察鉆探孔深的主要依據(jù)。

4.2 本項(xiàng)目孔深確定

考慮列車和軌道荷載影響，依據(jù)《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10001—2005)，按照18kN/m3標(biāo)準(zhǔn)，將列車和軌道荷載換算成3.7m高土柱。路堤本體填高由0m～10m范圍，則換算成鉆孔深度如表1(鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范，2006)。

5 幾個(gè)特殊問題的處理

5.1 一般勘察孔布置

(1)結(jié)合地貌單元特點(diǎn)及沿線構(gòu)造物分布將全線路基分割成若干工點(diǎn)，以工點(diǎn)為單位布置勘探孔。

(2)充分利用路基工點(diǎn)范圍內(nèi)的橋、涵鉆孔，做到一孔多用，結(jié)合鉆孔按照一鉆兩觸原則布置靜力觸探孔，深度滿足表1要求(鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程，2003)。

(3)一般路基50m～100m布置一個(gè)勘探點(diǎn)。當(dāng)兩勘探點(diǎn)之間地層變化較大時(shí)，適當(dāng)增加勘探點(diǎn)，查清地層變化情況。

表1 鉆孔深度一覽表

5.2 既有路基利用段勘察手段及方法

(1)為滿足設(shè)計(jì)需要，針對(duì)寧通線全線既有路基進(jìn)行了調(diào)查、測(cè)試和評(píng)價(jià)，并形成專項(xiàng)評(píng)估報(bào)告，供設(shè)計(jì)參考使用(鐵路200～250km/h既有線技術(shù)管理方法，2008)。

(2)針對(duì)既有路基采用調(diào)查、鉆探、觸探、N10、Evd及取料室內(nèi)化驗(yàn)等手段，詳細(xì)查清既有線現(xiàn)狀。

(3)選擇代表性的軟土段在既有路基上及既有路基外分別進(jìn)行鉆、觸探對(duì)比勘測(cè)，并進(jìn)行對(duì)比固結(jié)試驗(yàn)，了解既有路基下軟土固結(jié)現(xiàn)狀。

(4)沿線100m左右布置一個(gè)N10檢測(cè)點(diǎn)，位于軌枕端部外距軌枕0.5m以內(nèi)，軌道兩側(cè)交錯(cuò)布置;輕型動(dòng)力觸探深度以路基基床層厚度為準(zhǔn)，以檢測(cè)不同層位的路基承載力。每500m左右布置一個(gè)Evd檢測(cè)點(diǎn)，位于軌枕端部外距軌枕0.5m以內(nèi)(且位于路肩內(nèi)側(cè))，軌道兩側(cè)交錯(cuò)布置，原則上與動(dòng)力觸探點(diǎn)位重合，以便于兩者相互驗(yàn)證。依據(jù)基床填料種類、填料含水情況等進(jìn)行分段。根據(jù)每段的長(zhǎng)度，選擇1個(gè)～3個(gè)有代表性的點(diǎn)取樣，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

5.3 軟土路基段的地基土特點(diǎn)及勘察方法

本線特殊巖土主要是軟土，但因軟土成因及地貌單元的差別，使得全線軟土的分布特點(diǎn)各不相同。南京—江都段長(zhǎng)江堆積－侵蝕階地，呈垅崗、丘崗及谷地地貌，軟土多為谷相沉積，所以軟土厚度變化較大，同一軟土區(qū)間可從幾米突然變化至幾十米不等。江都—海安段主要為沖－湖積軟土，軟土相對(duì)埋深較淺，厚度變化不大。海安—南通段主要為沖海積軟土，部分地段軟土埋深較大。

針對(duì)以上軟土分布的特點(diǎn)采用鉆探與靜力觸探相結(jié)合的方法，輔以螺紋鉆查清軟土分布的范圍。通過(guò)鉆探獲取必要的室內(nèi)試驗(yàn)土樣，通過(guò)靜力觸探獲取軟土的Ps指標(biāo)，通過(guò)小螺紋鉆準(zhǔn)確獲取軟土的邊界范圍。

5.4 特殊物理力學(xué)指標(biāo)的采取及意義

路基勘察除采取土樣進(jìn)行常規(guī)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)外，還應(yīng)該根據(jù)路基特點(diǎn)進(jìn)行特殊物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，獲取特殊物理力學(xué)指標(biāo)。

特殊物理力學(xué)指標(biāo)主要有:滲透系數(shù)(k－v、kh)、固結(jié)系數(shù)(Cv、Ch)，次固結(jié)系數(shù)(Cc)、慢剪及固快(C、Φ)、有機(jī)質(zhì)含量(p)、擊實(shí)試驗(yàn)、不同比例的水泥或石灰改良土試驗(yàn)。

獲取試驗(yàn)參數(shù)的目的主要是沉降檢算及工后沉降估算的需要;有機(jī)質(zhì)含量主要是影響路基地基處理方法的選擇;擊實(shí)、改良主要針對(duì)路基取土場(chǎng)填料的選擇。

5.5 表層土的勘察與處理

路基地基表層土對(duì)路基沉降及穩(wěn)定影響極大，因此對(duì)路基范圍地基表層土的勘察就顯得尤為重要，因此采用N10、小螺紋鉆、挖探等方式結(jié)合路基鉆孔及靜力觸探孔，加強(qiáng)表層土的勘察(路言杰，2006)。

路基地基表層土部分地段受既有線施工時(shí)施工便道影響，形成良好的硬殼層，根據(jù)下伏地基土情況決定或用或挖，不做統(tǒng)一清表處理。

6 路基地基土評(píng)價(jià)

線路的走向位置及所經(jīng)過(guò)的地貌單元決定了地基土的性質(zhì)。因此根據(jù)全線3個(gè)較大的地貌單元分段給出路基地基土的總體評(píng)價(jià)。勘察時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)的需要按工點(diǎn)給出針對(duì)性的具體評(píng)價(jià)。

南京—江都段，崗地地基土土性較好，基本承載力σ0在180kPa以上，局部表現(xiàn)為弱膨脹性，應(yīng)進(jìn)行改良處理。谷地的軟土起伏較大，土性較差，基本承載力σ0=55kPa～85kPa，宜進(jìn)行加固處理。

江都—海安段，表層土承載力較弱，基本承載力σ0=80kPa～120kPa，以松軟土為主，局部軟土發(fā)育，承載力更低，宜進(jìn)行處理。但是本段下伏地層(Qal3)土性較好，且地層穩(wěn)定。

海安—南通段，本段底層以砂粉性土為主，承載力較弱，基本承載力σ0在90kPa左右。但是土性單一。

7 典型剖面及改良加固方法

由于全線地貌單元的差異性，決定了不同的剖面特點(diǎn)。②3層為典型的崗間軟土，起伏較大，軟土厚度變化也較大。如圖2。

圖2 典型地段地質(zhì)縱剖面圖

針對(duì)軟土特性，主要依如下原則。

(1)在有機(jī)質(zhì)滿足要求的前提下，軟土層底板埋深小于8m，采用水泥土攪拌樁加固處理;若有機(jī)質(zhì)超標(biāo)，則采用CFG樁處理。

(2)軟土層底板埋深8m～15m，采用CFG樁處理。

(3)軟土層底板埋深15m及以上，采用管樁處理。

(4)地表5m范圍內(nèi)且軟土厚度小于3m，可采用換填夯實(shí)加固處理。

8 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目經(jīng)初勘、詳勘、施工補(bǔ)勘以及施工檢驗(yàn)效果來(lái)看，勘察方法有效，查清了全線的地層分布及地貌特點(diǎn)，形成以下結(jié)論。

(1)路基勘察應(yīng)重視地表以下5m范圍內(nèi)淺層土的勘察，文中所述勘察方法有效。

(2)采用靜力觸探確定軟土范圍方便可靠。(3)應(yīng)重視地表水系、溝塘的調(diào)查。

(4)軟土勘察應(yīng)重視軟土成因的分析。

(5)沖海積地層承載力較低，但是比較易于穩(wěn)定。

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Engineering investigation technology in Nanjing-Nantong railway roadbed

ZHENG Xiao-hui

(China Railway Shanghai Design Institute Group Company Ltd，Shanghai 200333，China)

Railway roadbed investigation technology was depicted in the text.The project situation，landforms along the line and basic investigation rules of Nanjing-Nantong railway were presented.In light with the characteristics of Nanjing-Nantong railway，the authors depicted the roadbed soil characteristics for the soft roadbed and relevant investigation methods and manners and evaluated the foundation soil characteristics of railway roadbed.

Roadbed;Engineering investigation;Soft soil;Nanjing-Nantong railway;Jiangsu

TU473.1

A

1674－3636(2011)01－0090－04

10.3969/j.issn.1674-3636.2011.01.90

2011－12－17;編輯:蔣艷

鄭曉慧(1975—)，男，注冊(cè)巖土工程師，碩士，E-mail:zxh@sty.sh.cn