針對蘭合鐵路沿線不良地質問題的施工風險控制對策

頡斌

（蘭州鐵道設計院有限公司，甘肅 蘭州 710000）

0 引言

蘭合鐵路沿線工程項目所在地區(qū)地質條件較為復雜，不良地質問題較為嚴重。因受多期構造運動、強烈風化作用的影響，巖層出現(xiàn)嚴重的風化和侵蝕問題，存在危巖、落石和崩塌的風險，是泥石流發(fā)育的地區(qū)，存在施工風險問題。如果不能科學合理地進行風險控制，將會導致工程項目的施工安全受到嚴重威脅。本文分析蘭合鐵路沿線地質特征，針對存在的施工風險問題，提出施工風險控制對策，提高工程施工安全性，保證施工質量，為蘭合鐵路沿線工程項目的安全穩(wěn)定施工夯實基礎。

1 蘭合鐵路沿線地質特征及不良地質問題

1.1 水文地質特征

1.1.1 地表水分布特征

蘭合鐵路沿線的沿線地表水是黃河水系，主要河流是大夏河、黃河與支流洮河，洮河自劉家峽東側區(qū)域匯入到黃河劉家峽水庫中，大夏河從中山峽谷流出以后匯入黃河劉家峽水庫中，是常年性的流水，水流的數(shù)量大，水質非常清澈，其他的樹枝狀小支流多數(shù)都是間歇性的河流，在季節(jié)變化的情況下水流數(shù)量發(fā)生改變，多數(shù)支流都是泥石流沖谷，夏季的階段降雨量較高，水位會快速漲落，水體較為渾濁，洪水暴發(fā)的季節(jié)還會攜帶碎石或是泥土，在每個支溝的口部位置出現(xiàn)洪積扇[1]。

1.1.2 地下水分布特征

（1）第四系孔隙潛水，含水層主要為沖洪積卵、礫石及砂層，局部為粉土。河谷漫灘及階地，地下水位埋藏較淺，多在2～10m，地下水補給來源主要為大氣降水、河水及農田灌溉水，水量豐富；

（2）基巖裂隙水，地下水分布不均，水量大小由巖層性質及節(jié)理裂隙發(fā)育程度及風化破碎程度等確定，地下水位埋深不定，隨地形及含水巖層的埋藏深度變化，一般在山區(qū)埋深較大，山前地帶埋藏較淺；

（3）巖溶裂隙水，水量一般較大，巖溶水動態(tài)變化較大，與地表水關系密切，能快速地實現(xiàn)相互轉化。由于巖性特征、巖層組合和所處地質構造及地貌環(huán)境的不同，水文地質差異較大，水文地質條件極為復雜。補給來源主要為大氣降水和基巖裂隙水，以泉水等形式出露；

（4）構造裂隙水，補給來源為大氣降水、山區(qū)側向徑流及基巖裂隙水補給，補給條件相對較好，水量豐富，含水層主要為斷層角礫及揉皺嚴重的破碎巖體[2]。

1.2 不良地質問題

（1）DK46+585～DK46+985段滑坡。這個滑坡的位置是在池溝陰山坡的位置，外部形狀和圈椅的形狀相似，如圖1和圖2所示。滑坡體的右側區(qū)域小沖谷溝的位置，有泥巖團塊與透鏡體層狀態(tài)的巖石，被砂質黃土所包裹。滑坡前緣的位置呈現(xiàn)次級滑坡發(fā)育，滑坡結構的右側與左側前緣的位置，滑帶存在滲水的問題，左側的前緣砂質黃土呈潮濕—飽和狀。

圖1 平面位置圖

圖2 滑坡全貌圖

（2）DYK48+670～DYK47+550 右側巨型古錯落。HDHP-27古錯落位于紅地溝中游左岸一帶，其前緣發(fā)育次級巨型滑坡HDHP-27-1，該次級巨型滑坡前緣一帶又發(fā)育有更次級滑坡HDHP-27-1-1、HDHP-27-1-2。

（3）DYK48+985～DYK49+250 古錯落體（HDHP-26）。HDHP-26古錯落體及施工的進口段臺地均未發(fā)現(xiàn)地表裂縫等變形跡象；紅地溝左岸平坦臺地相對寬闊，厚度較大的沖積臺地地層反壓于古錯落堆積體之上，對古錯落體穩(wěn)定性有利；先期開工黃家?guī)X隧道DK49+033～DK49+150段從該古錯落體錯動面以下通過，隧道拱頂距錯動面最小距離約3m，隧道進口段位于古錯落體附近段落于2015年施工完畢，至今無異常變形情況發(fā)生，初步判定該錯落體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，經定量計算，HDHP-26處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（4）DK77+380～DK78+100 段左側滑坡（HP-45）。蘭合鐵路沿線的線路DK77+380～DK78+100 左側30～57m的斜坡地帶發(fā)育有一大型滑坡體，滑坡體寬約700m，長度約為400m，滑坡主軸線NW向，主軸線與線路方向垂直，滑坡體主要由砂質黃土、粉質黏土及部分泥巖碎屑等組成，滑床為松散堆積層與下伏基巖的接觸面，滑坡體上修建有道路及房屋，這個滑坡體到目前為止還處于穩(wěn)定狀態(tài)。雖然工程施工的線路已經繞避該滑坡，但還需要避免在滑坡體上或前部地帶選擇施工場地，應避免在滑坡前緣開挖、取土，以防局部復活而影響工程安全[3]。

（5）由于工程項目所在地區(qū)受到多期構造運動、強烈風化作用的影響，巖體有裂隙和節(jié)理發(fā)育，山坡的部分、溝谷兩側部分的巖層已經出現(xiàn)嚴重的風化和侵蝕的問題，有數(shù)量較多的碎屑，形成泥石流的物質來源。且大夏河兩側支流溝口的位置，存在較多新洪積扇和老洪積扇，出現(xiàn)了洪積扇群，是泥石流發(fā)育的地區(qū)。

（6）工程項目所在地區(qū)存在危巖、落石和崩塌的風險，主要因為工程項目所在地區(qū)的新構造有強烈的運動，在閃長巖、板巖、砂巖、石灰?guī)r及砂巖與泥巖互層分布的陡峻山區(qū)，巖體結構在多期構造運動和卸荷作用、物理風化作用的影響下，出現(xiàn)節(jié)理發(fā)育和裂隙發(fā)育的現(xiàn)象，導致結構相對破碎，缺乏整體性，再加上局部的高陡邊坡有崩塌和落石，如果不能科學合理進行崩塌事故和落實事故的預防，將會導致工程項目的施工安全受到嚴重威脅。

2 蘭合鐵路沿線施工風險控制對策

2.1 泥石流風險控制

工程項目施工部門在泥石流發(fā)育的地區(qū)，需要按照流域的形態(tài)特點、規(guī)模特點和物質組成特點等，綜合進行選線的分析和處理，所有線路都不宜穿越泥石流堆積的位置。工程施工過程中需要將施工距離與大面積分布的山坡類型泥石流的溝谷、泥石流堵河影響的溝谷拉開，不可以在洪積扇的位置進行挖溝和橋梁施工，也不能設置路塹，需要在泥石流流通的位置設置橋梁通過，確保橋梁的凈空和跨度符合要求，合理建設疏導工程，提升泥石流排泄的通暢性。

2.2 路基工程風險控制

由于在本工程項目施工的過程中，線路通過深挖方及順層邊坡地段容易因施工引起邊坡失穩(wěn)，存在滑坡的風險，且沿線砂質黃土具有濕陷性，容易引起基底不均勻沉降等風險，沿線斜坡地段巖體風化嚴重，施工中在不利結構面的作用下，容易產生坡面坍塌，設計中需加強坡面防護，施工中需做好坡面的防排水措施，加之由軟土及軟弱地基分布不均勻可能引起路基下沉的風險事件。因此在施工中應按照工程項目的特點和情況，制定完善的路基工程風險控制方案：

（1）沿著橋臺、橋墩和路基的位置，在基坑開挖的過程中需要按照規(guī)范要求加大支護的力度，預防出現(xiàn)工程滑坡的問題。必要的情況下還需采取加固施工措施，建設地表防水和排水系統(tǒng)，維護施工人員和設備的安全。

（2）工程項目部分路基結構處于陡坡坡腳的位置，因此在施工前應按照實際情況進行路基坡面的加固施工，以免因為防護措施不當出現(xiàn)基坑開挖和路基施工安全風險問題，有效維護路基施工的安全性。

（3）施工之前做好各項調查研究工作，深入調查分析路基工程的施工特點和情況，制定完善的路基施工方案，有效預防風險問題的發(fā)生[4]。

3 橋梁工程風險控制

橋梁工程項目施工的過程中，由于多數(shù)墩臺都是在斜坡的中下位置，很容易出現(xiàn)山坡變形的施工風險，加之部分墩臺是在溝谷的底部位置，夏季很容易出現(xiàn)泥石流等事故。另外，施工期間也可能會出現(xiàn)巖塊掉落風險、坡面坍塌風險等，因此在施工的過程中，需要按照橋梁工程項目施工風險問題的發(fā)生特點和實際情況，科學合理進行工程施工風險的防控和應對。

（1）沖溝、溝谷區(qū)域橋梁工程基礎施工的過程中，應按照氣候變化的特點科學合理進行防汛防洪，有效維護施工人員和設備的安全。

（2）對于危巖和落石等不良地質發(fā)育的區(qū)域，在施工前期階段需要清除危巖落石，根據(jù)設計要求和規(guī)定要求進行邊坡加固、仰坡加固處理，合理采用防護措施。與此同時在施工期間需要實時性監(jiān)控現(xiàn)場情況，如果發(fā)現(xiàn)異常問題就要及時進行應對和解決，以免引發(fā)施工安全隱患問題。

（3）滑坡周圍的橋梁工程施工，需要做好滑坡的避繞工作，修建施工便道，以免在滑坡前緣進行挖土，避免滑坡土體周圍的結構被破壞，預防施工安全風險問題[5]。

4 隧道工程風險控制

為避免在施工過程中出現(xiàn)隧道工程風險問題，在實際施工期間需要制定隧道工程的施工風險防控方案和計劃，降低風險問題的發(fā)生率，提升工程項目施工建設安全性。

（1）沿線隧道的地質結構非常復雜繁瑣，具有地質不確定性的風險，因此在施工前期階段業(yè)主、設計和施工部門、監(jiān)理部門和評估機構等，都必須要深入準確進行隧道工程施工風險的評估識別和處理，制定完善的風險管理技術方案，確保工程項目施工風險的妥善處理和應對。同時還需采用地質調查、超前鉆孔、物探等綜合方法，做好地質超前預報，降低隧道施工風險問題的發(fā)生率。

（2）由于隧道洞口邊仰坡很容易出現(xiàn)坍塌失穩(wěn)的事故，對施工安全帶來嚴重的危害，因此在施工前需要檢查和評價山坡穩(wěn)定性，及時將危巖和懸石清理，做好監(jiān)測工作，同時在施工期間采用從上到下分層開挖與支護的措施，如果有不良地質就要及時進行邊坡和仰坡的穩(wěn)定處理，增強工程施工結構的穩(wěn)定性。

（3）在采用超前預報技術的過程中，需要做好掌子面突水和突泥預報、水文地質預報、巖石破碎帶和軟弱圍巖穩(wěn)定性的預報，開展隧道洞身段落的巖體放射性試驗分析工作，明確隧道工程是否存在對施工人員健康產生危害的放射性巖體，并合理進行處理。與此同時，在超前預報的工作中，需合理采用直接預報、物探儀器預報、地質物探綜合分析預報等技術，利用現(xiàn)代化的技術為施工安全管理工作提供保障，有效預防出現(xiàn)施工安全風險問題[6]。例如：在采用地質雷達技術進行隧道工程地質超前預報的過程中，雷達通視距離的公式為：

式中：

D——雷達探測距離；

h1——地質高度；

h2——雷達高度。

雷達通視距離可按照公式進行計算分析，準確進行地質距離的探測，為超前探測隧道工程地質特點提供保障。

3 結束語

綜上所述，蘭合鐵路沿線工程地質條件較為復雜，存在不良地質，存在滑坡等施工風險。本文針對不良地質存在的問題，從路基工程風險控制、橋梁工程風險控制、隧道工程風險控制等方面提出相應的施工對策，有效地保證了蘭合鐵路沿線工程項目的安全穩(wěn)定施工。具體實踐中，不僅深入全面分析地質特征，準確研究地質施工風險問題，根據(jù)風險問題的發(fā)生原因、發(fā)生特點和發(fā)生規(guī)律，制定完善的地質勘查方案，還按照地質勘查的結果，完善和優(yōu)化相關的施工風險控制機制和體系，有效地防止了路基施工、隧道施工、橋梁施工過程中的施工風險問題，提升了工程項目施工的安全性，促進了工程的安全穩(wěn)定施工建設。