河北某鐵路專用線初測主要工程地質問題及對策

史博研 趙俊雅

（1.中鐵第六勘察設計院集團有限公司 天津 300308 2.北京市機械施工集團有限公司 北京 100045）

1 工程概況

某鐵路專用線位于河北石家莊市境內，勘測階段為初測，線路起點為某既有鐵路車站接軌，終點為某集團廠區，中間設會讓站一處，線路長度約21km，工點類型以橋梁、路基為主。本次勘察采用地質調繪、物探、勘探、取樣、室內試驗等的綜合勘察方法。

2 工程地質及水文地質條件

區域屬中朝地臺的中部，山西中臺隆起與巨型沉降帶與華北平原坳陷帶的過渡地段。全線地勢總體西高東低，所經區域劃分為兩個地貌單元：起點至CK4+870處為華北平原區（ⅠA），地處華北平原西部邊緣地帶，地勢相對平坦；CK4+870至終點為太行山東麓低山丘陵區（ⅡA），地形波狀起伏。

沿線揭示的地層主要有：第四系全新統人工堆積層（Q4ml）種植土、素填土、雜填土及填筑土；第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）粉質黏土、礫砂、細圓礫土、細角礫土等；第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl）新黃土；第四系上更新統坡殘積層（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。

測區屬暖溫帶亞濕潤大陸性季風氣候，按鐵路工程氣候分區為溫暖氣候區。

沿線的河流屬于海河流域，為滹沱河水系支流，枯水季節多斷流無水，雨季有少量地表水，主要靠大氣降水補給，以蒸發和補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給。

圖1 研究區域工程地質

3 主要工程地質問題

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，區域發育片巖、白云巖，其中 CK4+870～CK8+600、CK10+600～CK11+300 段落為白云巖，灰白色，強～弱風化，生物碎屑結構，中厚層狀構造，節理裂隙發育，局部節理呈“刀砍狀”。本次勘察未見明顯溶洞發育，但局部可見微小溶孔。此外CK12+740至終點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線，初步探明下部巖土層物性差異不明顯，巖溶不發育。隨著后續勘測工作的深入，應著重進一步查明巖溶發育情況，不排除深部巖溶發育的可能性，巖溶發育情況仍為下階段勘測的重點。

3.2 不利結構面

線路通過元古界區域的巖層呈單斜構造，整體傾向為東南向，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狀，無順層發育。但部分段落存在不利結構面，諸如CK6+600～CK8+600、CK8+600～CK9+300、CK15+000～CK16+000、CK16+500～CK16+750 段落，巖體風化不均，節理裂隙發育，膠結差，節理走向與線路小角度相交，傾角40°～70°，多為張開節理，路塹開挖后易造成邊坡失穩溜塌形成危巖，應做好塹坡防護設計工作。

3.3 濕陷性土

沿線新黃土發育，為第四系上更新統沖洪積成因，分布于沿線丘陵區古河道溝邊、坎邊，一般厚度3～8m，最厚處厚度大于10m，成分以粉粒為主，土質不均，結構疏松，針狀孔隙發育，見白色菌絲，直立性較好。經探坑取原樣進行室內試驗分析，其濕陷系數δs=0.017～0.051，濕陷程度分級為輕微～中等，場地以非自重濕陷性場地為主，地基的濕陷等級為Ⅰ（輕微）。

新黃土在天然含水量條件下具有較高強度，但是在其自重壓力和附加壓力共同作用下，一旦浸水，結構迅速破壞，承載力急劇降低，從而產生附加變形，使建筑物及其基礎破壞。本線橋梁基礎穿透黃土層，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，可根據具體工點設置情況及黃土分布特征采取換填、強夯、灰土擠密等方式進行地基處理。

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，土質細膩有滑感，含少量礫石。該層黏土具大孔隙比、高液限、高壓縮性、低強度等特性，其自由膨脹率Fs達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程》（TB 10038—2012）判定其膨脹潛勢分級為強膨脹土。

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；此外，膨脹土風化作用強烈，脹縮頻繁，導致膨脹土常具有多裂隙性，大大降低了其結構強度。膨脹土工程性質極差，對工程影響極為不利，設計需采取適當措施對其處理。

3.5 人工填土

沿線人工填土（Q4ml）分布較廣。農田、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附近，成分復雜，含建筑垃圾及生活垃圾；素填土主要為既有道路路基、構筑物地基填土等，具一定壓實性；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、強度低、壓縮性高、孔隙大且滲透性不均、未完成自重固結等特性，工程性質復雜、穩定性差，對擬建鐵路工程有一定影響，可根據其具體分布情況和規模，采取清除、換填、加固等處理措施。

4 結論

（1）采用綜合勘察的方法，各勘察手段相互印證，綜合分析，查明了沿線區域工程地質條件及水文地質條件，為設計提供地質依據。

（2）沿線主要工程地質問題為巖溶、不利結構面、濕陷性土、膨脹土和人工填土，針對各工程地質問題提出了應對措施。其中本次勘察雖無明顯巖溶發育跡象，但隨著勘察設計工作的深入，巖溶問題仍是本工程不可忽視的重點，下階段勘察設計工作仍應引起重視。