河北某鐵路專用線初測(cè)主要工程地質(zhì)問題及對(duì)策

史博研 趙俊雅

（1.中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 天津 300308 2.北京市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 北京 100045）

1 工程概況

某鐵路專用線位于河北石家莊市境內(nèi)，勘測(cè)階段為初測(cè)，線路起點(diǎn)為某既有鐵路車站接軌，終點(diǎn)為某集團(tuán)廠區(qū)，中間設(shè)會(huì)讓站一處，線路長(zhǎng)度約21km，工點(diǎn)類型以橋梁、路基為主。本次勘察采用地質(zhì)調(diào)繪、物探、勘探、取樣、室內(nèi)試驗(yàn)等的綜合勘察方法。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

區(qū)域?qū)僦谐嘏_(tái)的中部，山西中臺(tái)隆起與巨型沉降帶與華北平原坳陷帶的過渡地段。全線地勢(shì)總體西高東低，所經(jīng)區(qū)域劃分為兩個(gè)地貌單元：起點(diǎn)至CK4+870處為華北平原區(qū)（ⅠA），地處華北平原西部邊緣地帶，地勢(shì)相對(duì)平坦；CK4+870至終點(diǎn)為太行山東麓低山丘陵區(qū)（ⅡA），地形波狀起伏。

沿線揭示的地層主要有：第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）種植土、素填土、雜填土及填筑土；第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）粉質(zhì)黏土、礫砂、細(xì)圓礫土、細(xì)角礫土等；第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）新黃土；第四系上更新統(tǒng)坡殘積層（Q3el+dl）黏土；元古界滹沱群東冶組（Ptdn）片巖、白云巖；元古界滹沱群豆村組-封龍山組（Ptd-f）片巖、千枚巖；太古界阜平群陳莊組（Arc）片麻巖、大理巖。

測(cè)區(qū)屬暖溫帶亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，按鐵路工程氣候分區(qū)為溫暖氣候區(qū)。

沿線的河流屬于海河流域，為滹沱河水系支流，枯水季節(jié)多斷流無水，雨季有少量地表水，主要靠大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)和補(bǔ)給地下水的方式排泄。地下水類型為第四系孔隙水、基巖裂隙水，分布在山間沖溝及河谷階地第四系松散堆積層中及基巖裂隙中，一般埋深2～20m，主要靠大氣降水及地表水補(bǔ)給。

圖1 研究區(qū)域工程地質(zhì)

3 主要工程地質(zhì)問題

3.1 巖溶

線路CK4+870～CK11+300段落穿越元古界滹沱群東冶組地層，區(qū)域發(fā)育片巖、白云巖，其中 CK4+870～CK8+600、CK10+600～CK11+300 段落為白云巖，灰白色，強(qiáng)～弱風(fēng)化，生物碎屑結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部節(jié)理呈“刀砍狀”。本次勘察未見明顯溶洞發(fā)育，但局部可見微小溶孔。此外CK12+740至終點(diǎn)為太古界阜平群地層，局部地段夾大理巖透鏡體，為可溶巖地層。

本方案可能存在巖溶的地段已沿中線布置物探測(cè)線，初步探明下部巖土層物性差異不明顯，巖溶不發(fā)育。隨著后續(xù)勘測(cè)工作的深入，應(yīng)著重進(jìn)一步查明巖溶發(fā)育情況，不排除深部巖溶發(fā)育的可能性，巖溶發(fā)育情況仍為下階段勘測(cè)的重點(diǎn)。

3.2 不利結(jié)構(gòu)面

線路通過元古界區(qū)域的巖層呈單斜構(gòu)造，整體傾向?yàn)闁|南向，巖層傾向與線路走向接近，無巖層順層；太古界片麻巖地層無層理產(chǎn)狀，無順層發(fā)育。但部分段落存在不利結(jié)構(gòu)面，諸如CK6+600～CK8+600、CK8+600～CK9+300、CK15+000～CK16+000、CK16+500～CK16+750 段落，巖體風(fēng)化不均，節(jié)理裂隙發(fā)育，膠結(jié)差，節(jié)理走向與線路小角度相交，傾角40°～70°，多為張開節(jié)理，路塹開挖后易造成邊坡失穩(wěn)溜塌形成危巖，應(yīng)做好塹坡防護(hù)設(shè)計(jì)工作。

3.3 濕陷性土

沿線新黃土發(fā)育，為第四系上更新統(tǒng)沖洪積成因，分布于沿線丘陵區(qū)古河道溝邊、坎邊，一般厚度3～8m，最厚處厚度大于10m，成分以粉粒為主，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)疏松，針狀孔隙發(fā)育，見白色菌絲，直立性較好。經(jīng)探坑取原樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)分析，其濕陷系數(shù)δs=0.017～0.051，濕陷程度分級(jí)為輕微～中等，場(chǎng)地以非自重濕陷性場(chǎng)地為主，地基的濕陷等級(jí)為Ⅰ（輕微）。

新黃土在天然含水量條件下具有較高強(qiáng)度，但是在其自重壓力和附加壓力共同作用下，一旦浸水，結(jié)構(gòu)迅速破壞，承載力急劇降低，從而產(chǎn)生附加變形，使建筑物及其基礎(chǔ)破壞。本線橋梁基礎(chǔ)穿透黃土層，路塹段落一般也全部挖除黃土層，僅一般路基段落需要處理，可根據(jù)具體工點(diǎn)設(shè)置情況及黃土分布特征采取換填、強(qiáng)夯、灰土擠密等方式進(jìn)行地基處理。

3.4 膨脹土

線路里程CK2+200～CK5+900段分布黏土層，棕紅色、灰白色，硬塑，成分以黏粒為主，土質(zhì)細(xì)膩有滑感，含少量礫石。該層黏土具大孔隙比、高液限、高壓縮性、低強(qiáng)度等特性，其自由膨脹率Fs達(dá)40%～52%，蒙脫石含量M為34.13%～34.38%，陽離子交換量CEC（NH4+）為364.37～364.95mmol/kg，按《鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程》（TB 10038—2012）判定其膨脹潛勢(shì)分級(jí)為強(qiáng)膨脹土。

由于膨脹土組成成分以親水性黏土礦物為主，具有吸水膨脹、失水收縮干裂的性質(zhì)；此外，膨脹土風(fēng)化作用強(qiáng)烈，脹縮頻繁，導(dǎo)致膨脹土常具有多裂隙性，大大降低了其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。膨脹土工程性質(zhì)極差，對(duì)工程影響極為不利，設(shè)計(jì)需采取適當(dāng)措施對(duì)其處理。

3.5 人工填土

沿線人工填土（Q4ml）分布較廣。農(nóng)田、山地廣泛分布種植土，一般厚0.3～0.5m；雜填土主要分布在沿線村鎮(zhèn)附近，成分復(fù)雜，含建筑垃圾及生活垃圾；素填土主要為既有道路路基、構(gòu)筑物地基填土等，具一定壓實(shí)性；既有線處分布填筑土。

因人工填土具有成分不均、厚度及密度變化大、強(qiáng)度低、壓縮性高、孔隙大且滲透性不均、未完成自重固結(jié)等特性，工程性質(zhì)復(fù)雜、穩(wěn)定性差，對(duì)擬建鐵路工程有一定影響，可根據(jù)其具體分布情況和規(guī)模，采取清除、換填、加固等處理措施。

4 結(jié)論

（1）采用綜合勘察的方法，各勘察手段相互印證，綜合分析，查明了沿線區(qū)域工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。

（2）沿線主要工程地質(zhì)問題為巖溶、不利結(jié)構(gòu)面、濕陷性土、膨脹土和人工填土，針對(duì)各工程地質(zhì)問題提出了應(yīng)對(duì)措施。其中本次勘察雖無明顯巖溶發(fā)育跡象，但隨著勘察設(shè)計(jì)工作的深入，巖溶問題仍是本工程不可忽視的重點(diǎn)，下階段勘察設(shè)計(jì)工作仍應(yīng)引起重視。