尼日利亞現(xiàn)代化鐵路地質(zhì)勘察工作實(shí)踐與思考

丁兆軍

（中國土木工程集團(tuán)有限公司 北京 100038）

1 概述

尼日利亞現(xiàn)代化鐵路由Lagos-Kano段、Abuja-Minna段、Abuja-Kaduna段組成，總長1 291.59 km。

其中，Abuja-Kaduna段于2013年2月19日正式開工建設(shè)，2014年3月開始鋪軌，2016年7月26日開始運(yùn)營。Lagos-Kano段，又分為Lagos-Ibadan段、Ibadan-Minna段、Kaduna-Kano段，于 2008年完成該段初步設(shè)計(jì)文件。Lagos-Ibadan段于2017年3月開工建設(shè)，計(jì)劃2020年開通運(yùn)營；Ibadan-Minna段、Kaduna-Kano段以及 Abuja-Minna段于2019年11月進(jìn)場全面開展勘察設(shè)計(jì)工作[1－2]。

2 地質(zhì)情況及地質(zhì)勘察原則

2．1 沿線地形、地貌以及地質(zhì)概況

（1）地形地貌

擬建鐵路所經(jīng)地區(qū)地形呈波狀起伏，地勢總體北高南低，地面高程為10～760 m。由南向北分為五大地貌單元，分別為：貝寧灣海岸濱海相海積平原區(qū)、波狀丘陵區(qū)、侵蝕平原及剝蝕殘丘區(qū)、尼日爾河及卡杜納河河谷區(qū)、豪撒高平原區(qū)。

（2）地層巖性

沿線出露的地表覆土層主要為第四系松散堆積層，以海積、沖積、洪積、殘積、坡積的黏性土及砂類土、碎石類土為主。黏性土以粉質(zhì)黏土、粉土、砂質(zhì)黏土為主。下伏基巖主要為第三系泥巖、泥質(zhì)砂巖、頁巖、灰?guī)r，分布于貝寧灣海積平原區(qū)，成巖作用較差，巖質(zhì)較軟，部分泥巖、頁巖具弱膨脹性；白堊系沉積巖分布于侵蝕平原區(qū)，主要為泥質(zhì)砂巖、泥巖、長石砂巖、粉砂巖、角礫巖等沉積巖，局部為鐵質(zhì)砂巖含鐵礦石，層理明顯，質(zhì)地較堅(jiān)硬；侏羅系侵入巖主要為黑花崗巖和閃長巖等，中、粗晶斑狀結(jié)構(gòu)；前寒武系變質(zhì)巖夾侵入巖主要為花崗片麻巖、片麻巖、混合巖、片巖、石英巖等變質(zhì)巖。侵入巖、變質(zhì)巖為全線主要巖性，灰白色、雜紅色等，片麻狀構(gòu)造，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為長石、石英、黑云母、角閃石等，巖質(zhì)堅(jiān)硬。

（3）地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造單元為西非洲地臺(tái)，屬于活動(dòng)性較弱地帶，對(duì)鐵路工程建設(shè)影響較小。

（4）不良地質(zhì)和特殊巖土

沿線花崗巖、混合巖、片麻巖等全風(fēng)化呈砂土狀，遇水易溜塌，路塹開挖須加強(qiáng)邊坡防排水及支擋防護(hù)措施。

第三系泥巖、頁巖地層，易風(fēng)化剝落，具弱膨脹性。

沿線湖區(qū)、河流附近、浸水谷地、洼地分布有松軟土，強(qiáng)度低，工程性質(zhì)差[3－5]。

局部傍山地段山坡分布危巖落石以及局部有人為坑洞，如采金坑、取土坑等。

2．2 地質(zhì)勘探原則

主要依據(jù)《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（TB 10012—2019）進(jìn)行勘探，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況以及意大利咨詢TEAM的要求，制定勘探原則，經(jīng)咨詢批復(fù)后實(shí)施[6－7]。主要勘探原則如下：

（1）橋梁工程（非可溶巖地段）鉆孔隔墩布置；涵洞基礎(chǔ)應(yīng)有勘探孔控制；公跨鐵橋梁至少2孔，布置于兩側(cè)橋臺(tái)，當(dāng)橋長大于60 m時(shí)適當(dāng)增加鉆孔。

（2）孔徑小于等于3 m的涵洞及一般路基段落可采用探坑，自基礎(chǔ)埋深（現(xiàn)場勘探時(shí)可暫按1 m）標(biāo)高起采用輕型動(dòng)力觸探（N10）檢測地基承載力，一般可不取土樣。如需判定下伏軟土厚度或地下水位較高時(shí)可選擇靜力觸探或地質(zhì)鉆探探查。

（3）深路塹（土質(zhì) ＞20 m，巖質(zhì) ＞30 m）應(yīng)考慮在塹頂外布置（代表性）水位長期觀測管，并做好孔口保護(hù)措施。每月采用電測水位計(jì)量測水位一次。

路堤地段，勘探點(diǎn)間距宜為100～300 m，鉆孔間距為300～500 m。

3 地質(zhì)勘察工作中存在的問題與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3．1 地質(zhì)勘察工作中存在的問題

（1）本項(xiàng)目EPC合同要求采用中國標(biāo)準(zhǔn)且不低于歐標(biāo)。現(xiàn)場實(shí)際勘察主要依據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，完成的各類工程地質(zhì)勘察成果報(bào)告中的各類設(shè)計(jì)參數(shù)也多為經(jīng)驗(yàn)值。但意大利咨詢方不能真正理解中國鐵路標(biāo)準(zhǔn)及中國勘察習(xí)慣，依據(jù)歐洲的習(xí)慣做法審查工程地質(zhì)勘察工作，所提出的問題較為機(jī)械甚至不合理，部分要求在尼日利亞建設(shè)市場環(huán)境中根本無法實(shí)施，造成勘察設(shè)計(jì)工作需要花費(fèi)大量的精力去和咨詢溝通或僅僅為滿足咨詢的要求而做一些額外無實(shí)質(zhì)性作用的工作。

（2）因工期、成本等原因，現(xiàn)場勘探過程中取樣數(shù)量偏少，部分試驗(yàn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)量不夠，導(dǎo)致地勘成果精度不足。

（3）勘察中缺少對(duì)沿線填料進(jìn)行分組試驗(yàn)，影響移挖作填填料組別的判斷。

（4）鐵路線路長，人員經(jīng)驗(yàn)不足，局部不良地質(zhì)、特殊巖土性質(zhì)調(diào)查不充分。如：Lagos-Ibadan段DK41～DK44附近分布的泥巖路塹工點(diǎn)，對(duì)地層的膨脹性認(rèn)識(shí)不足，施工中出現(xiàn)多次邊坡溜塌；Abuja-Kaduna段，溝谷、河流附近分布的軟土，其厚度、范圍以及工程性質(zhì)在勘察期間未能查明，導(dǎo)致施工過程中車站站房、高填方路堤及涵洞等地段新增大量軟基加固措施。

（5）Abuja-Kaduna段，由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、投資等原因造成項(xiàng)目進(jìn)展時(shí)斷時(shí)續(xù)，地勘工作多次進(jìn)出場，參與人員變動(dòng)大，前后資料銜接不夠，利用性差[8－9]。

3．2 地勘工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

結(jié)合已施工完成的Abuja-Kaduna段及Lagos-Ibadan段兩段鐵路建設(shè)，根據(jù)地勘過程中出現(xiàn)的問題，以及最終解決方法，總結(jié)主要經(jīng)驗(yàn)如下[10－12]：

（1）中國標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中差別明顯，包括勘探資料成果分析、化驗(yàn)項(xiàng)目、工作方式、方法等均有差異。中國標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于解決問題的實(shí)用性（大部分巖土設(shè)計(jì)參數(shù)均有經(jīng)驗(yàn)值參考），歐洲標(biāo)準(zhǔn)更注重程序的完整性（巖土設(shè)計(jì)參數(shù)需現(xiàn)場試驗(yàn)確定）。因此需要在工作中加強(qiáng)與咨詢溝通，讓咨詢認(rèn)可中國的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，無法說服時(shí)則盡量按咨詢要求去做，并注意與中國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析。

（2）勘察工作工期緊，可考慮通過增加當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗(yàn)隊(duì)伍進(jìn)場實(shí)施，并引進(jìn)當(dāng)?shù)貙?shí)驗(yàn)室、采購當(dāng)?shù)卦O(shè)備及耗材等，讓當(dāng)?shù)氐墓こ碳夹g(shù)力量也參與到地質(zhì)勘察工作中來。

（3）與路基專業(yè)配合加強(qiáng)取土場現(xiàn)場調(diào)查，并對(duì)取土場進(jìn)行勘探和取樣試驗(yàn)，判別填料性質(zhì)。

（4）地勘工作實(shí)施前，組織地勘人員研究分析既有資料，對(duì)沿線膨脹土、軟土等特殊巖土的分布及發(fā)育特征有初步掌握。在勘探實(shí)施中，針對(duì)性加強(qiáng)現(xiàn)場調(diào)查及勘探測試工作，確保為設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。

（5）國外項(xiàng)目尤其是非洲等落后國家項(xiàng)目實(shí)施過程中受外界影響因素較多，如政府換屆、油價(jià)下跌政府收入減少、反政府武裝活動(dòng)等都會(huì)影響到項(xiàng)目的正常推進(jìn)。因此，在勘探工作前期應(yīng)建立外界影響預(yù)案，確保工程停工后資料的保存及工程復(fù)工后資料的銜接、技術(shù)要求前后延續(xù)、技術(shù)人員穩(wěn)定等，保證地勘工作穩(wěn)定可靠。

4 工程勘探管理

4．1 地勘管理的重點(diǎn)

（1）地勘工作開展前，應(yīng)進(jìn)行當(dāng)?shù)氐乜笔袌稣{(diào)查，分析當(dāng)?shù)乜碧疥?duì)伍的設(shè)備情況、專業(yè)水平、試驗(yàn)?zāi)芰Φ?，做好?dāng)?shù)仃?duì)伍擬利用相關(guān)資料。如尼日利亞現(xiàn)代化鐵路Lagos-Ibadan段，勞務(wù)分包于當(dāng)?shù)貎杉业乜标?duì)伍，由其負(fù)責(zé)外業(yè)地質(zhì)鉆探，技術(shù)資料整理由本國人員完成。

（2）了解當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗人情、治安情況等，如大量利用當(dāng)?shù)貏趧?wù)進(jìn)行外業(yè)鉆探工作，需避開齋月；對(duì)尼日利亞北部治安較差地區(qū)，雇傭當(dāng)?shù)卮蟊?fù)責(zé)外業(yè)安全保衛(wèi)工作。

（3）地勘工作開展前，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)策劃，熟悉既有資料，結(jié)合擬建鐵路等級(jí)確定地勘工作的重難點(diǎn)。如尼日利亞現(xiàn)代化鐵路為普速有砟軌道，路堤松軟土、人為坑洞（采金坑、磚廠取土坑等），路塹白堊系膨脹巖、呈砂土狀的花崗巖全風(fēng)化路塹邊坡，橋梁嵌巖樁弱風(fēng)化基巖面埋深以及傍山段的危巖落石、邊坡穩(wěn)定等，為地勘工作的重點(diǎn)。

4．2 與咨詢溝通的重點(diǎn)

尼日利亞現(xiàn)代化鐵路項(xiàng)目咨詢方為意大利TEAM團(tuán)隊(duì)，其習(xí)慣于歐標(biāo)思維。在鐵路建設(shè)上，不僅要審核設(shè)計(jì)，也要審核地勘資料。對(duì)地勘資料的審核不同于國內(nèi)咨詢單位只審核最終成果報(bào)告，還要求審核過程資料。因此，在地勘工作開展前應(yīng)與咨詢至少做好如下溝通：

（1）工程地質(zhì)勘察原則要通過咨詢審核認(rèn)可。

（2）勘探過程中具體實(shí)施細(xì)則，包括勘探點(diǎn)的型式、布置間距、孔深等要與咨詢及時(shí)溝通。如橋梁跳墩鉆探、無軟土涵洞地基采用挖探勘探等均需咨詢認(rèn)可。

（3）中間成果分段報(bào)審以及資料整理格式要得到咨詢認(rèn)可。如橋梁墩臺(tái)地質(zhì)鉆探完成后先以柱狀圖形式報(bào)咨詢審核，待整座橋地勘完成后再以全橋地勘成果形式報(bào)審等。

經(jīng)過Abuja-Kaduna段及Lagos-Ibadan段數(shù)年時(shí)間和意大利TEAM咨詢團(tuán)隊(duì)的接觸，體會(huì)歐洲設(shè)計(jì)思維更關(guān)注程序和形式。我方在勘探過程中應(yīng)盡量讓咨詢參與進(jìn)來，讓其切實(shí)感受到中國公司在踏踏實(shí)實(shí)做事，獲得其信任。

5 結(jié)束語

作為勘察主體，我方的主要工作是確?？辈熨|(zhì)量、提供準(zhǔn)確可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)，因此前期研究既有資料、實(shí)地踏勘、調(diào)繪掌握主要問題，有針對(duì)性開展地勘工作是工作的基礎(chǔ)。同時(shí)國外社會(huì)環(huán)境與國內(nèi)差別大，需提前考慮各類不利因素，做好預(yù)案，確保地勘工作能順利開展，質(zhì)量能有效控制。此外，歐洲咨詢單位，自身多有優(yōu)越感，在技術(shù)審批上比較強(qiáng)勢，我方需要在技術(shù)分歧上多做解釋，同時(shí)適當(dāng)?shù)赝讌f(xié)也是工作向前推進(jìn)的必要手段。