河北某铁路专用线初测主要工程地质问题及对策

史博研 赵俊雅

（1.中铁第六勘察设计院集团有限公司 天津 300308 2.北京市机械施工集团有限公司 北京 100045）

1 工程概况

某铁路专用线位于河北石家庄市境内，勘测阶段为初测，线路起点为某既有铁路车站接轨，终点为某集团厂区，中间设会让站一处，线路长度约21km，工点类型以桥梁、路基为主。本次勘察采用地质调绘、物探、勘探、取样、室内试验等的综合勘察方法。

2 工程地质及水文地质条件

区域属中朝地台的中部，山西中台隆起与巨型沉降带与华北平原坳陷带的过渡地段。全线地势总体西高东低，所经区域划分为两个地貌单元：起点至CK4+870处为华北平原区（ⅠA），地处华北平原西部边缘地带，地势相对平坦；CK4+870至终点为太行山东麓低山丘陵区（ⅡA），地形波状起伏。

沿线揭示的地层主要有：第四系全新统人工堆积层（Q4ml）种植土、素填土、杂填土及填筑土；第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）粉质黏土、砾砂、细圆砾土、细角砾土等；第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）新黄土；第四系上更新统坡残积层（Q3el+dl）黏土；元古界滹沱群东冶组（Ptdn）片岩、白云岩；元古界滹沱群豆村组-封龙山组（Ptd-f）片岩、千枚岩；太古界阜平群陈庄组（Arc）片麻岩、大理岩。

测区属暖温带亚湿润大陆性季风气候，按铁路工程气候分区为温暖气候区。

沿线的河流属于海河流域，为滹沱河水系支流，枯水季节多断流无水，雨季有少量地表水，主要靠大气降水补给，以蒸发和补给地下水的方式排泄。地下水类型为第四系孔隙水、基岩裂隙水，分布在山间冲沟及河谷阶地第四系松散堆积层中及基岩裂隙中，一般埋深2～20m，主要靠大气降水及地表水补给。

图1 研究区域工程地质

3 主要工程地质问题

3.1 岩溶

线路CK4+870～CK11+300段落穿越元古界滹沱群东冶组地层，区域发育片岩、白云岩，其中 CK4+870～CK8+600、CK10+600～CK11+300 段落为白云岩，灰白色，强～弱风化，生物碎屑结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，局部节理呈“刀砍状”。本次勘察未见明显溶洞发育，但局部可见微小溶孔。此外CK12+740至终点为太古界阜平群地层，局部地段夹大理岩透镜体，为可溶岩地层。

本方案可能存在岩溶的地段已沿中线布置物探测线，初步探明下部岩土层物性差异不明显，岩溶不发育。随着后续勘测工作的深入，应着重进一步查明岩溶发育情况，不排除深部岩溶发育的可能性，岩溶发育情况仍为下阶段勘测的重点。

3.2 不利结构面

线路通过元古界区域的岩层呈单斜构造，整体倾向为东南向，岩层倾向与线路走向接近，无岩层顺层；太古界片麻岩地层无层理产状，无顺层发育。但部分段落存在不利结构面，诸如CK6+600～CK8+600、CK8+600～CK9+300、CK15+000～CK16+000、CK16+500～CK16+750 段落，岩体风化不均，节理裂隙发育，胶结差，节理走向与线路小角度相交，倾角40°～70°，多为张开节理，路堑开挖后易造成边坡失稳溜塌形成危岩，应做好堑坡防护设计工作。

3.3 湿陷性土

沿线新黄土发育，为第四系上更新统冲洪积成因，分布于沿线丘陵区古河道沟边、坎边，一般厚度3～8m，最厚处厚度大于10m，成分以粉粒为主，土质不均，结构疏松，针状孔隙发育，见白色菌丝，直立性较好。经探坑取原样进行室内试验分析，其湿陷系数δs=0.017～0.051，湿陷程度分级为轻微～中等，场地以非自重湿陷性场地为主，地基的湿陷等级为Ⅰ（轻微）。

新黄土在天然含水量条件下具有较高强度，但是在其自重压力和附加压力共同作用下，一旦浸水，结构迅速破坏，承载力急剧降低，从而产生附加变形，使建筑物及其基础破坏。本线桥梁基础穿透黄土层，路堑段落一般也全部挖除黄土层，仅一般路基段落需要处理，可根据具体工点设置情况及黄土分布特征采取换填、强夯、灰土挤密等方式进行地基处理。

3.4 膨胀土

线路里程CK2+200～CK5+900段分布黏土层，棕红色、灰白色，硬塑，成分以黏粒为主，土质细腻有滑感，含少量砾石。该层黏土具大孔隙比、高液限、高压缩性、低强度等特性，其自由膨胀率Fs达40%～52%，蒙脱石含量M为34.13%～34.38%，阳离子交换量CEC（NH4+）为364.37～364.95mmol/kg，按《铁路工程特殊岩土勘察规程》（TB 10038—2012）判定其膨胀潜势分级为强膨胀土。

由于膨胀土组成成分以亲水性黏土矿物为主，具有吸水膨胀、失水收缩干裂的性质；此外，膨胀土风化作用强烈，胀缩频繁，导致膨胀土常具有多裂隙性，大大降低了其结构强度。膨胀土工程性质极差，对工程影响极为不利，设计需采取适当措施对其处理。

3.5 人工填土

沿线人工填土（Q4ml）分布较广。农田、山地广泛分布种植土，一般厚0.3～0.5m；杂填土主要分布在沿线村镇附近，成分复杂，含建筑垃圾及生活垃圾；素填土主要为既有道路路基、构筑物地基填土等，具一定压实性；既有线处分布填筑土。

因人工填土具有成分不均、厚度及密度变化大、强度低、压缩性高、孔隙大且渗透性不均、未完成自重固结等特性，工程性质复杂、稳定性差，对拟建铁路工程有一定影响，可根据其具体分布情况和规模，采取清除、换填、加固等处理措施。

4 结论

（1）采用综合勘察的方法，各勘察手段相互印证，综合分析，查明了沿线区域工程地质条件及水文地质条件，为设计提供地质依据。

（2）沿线主要工程地质问题为岩溶、不利结构面、湿陷性土、膨胀土和人工填土，针对各工程地质问题提出了应对措施。其中本次勘察虽无明显岩溶发育迹象，但随着勘察设计工作的深入，岩溶问题仍是本工程不可忽视的重点，下阶段勘察设计工作仍应引起重视。