高速铁路工程地质勘察问题分析？

~ 山区高速铁路工程线长站点多，工程类型多，经过的地域广，地形地质条件十分复杂，工程地质勘察难度大，存在的问题也比较多。本文是笔者在赣龙高铁福建段勘察监理工作的基础上，以赣龙高铁勘察为调查研究对象，结合福建山区的地貌、地质和水文地质、工程地质、环境地质条件，主要不良地质问题及形成原因，对山区高速铁路勘察方法及存在的问题进行分析研究，为类似铁路勘察提供借鉴和参考。
赣龙铁路扩能改造工程（简称赣龙高铁，下同）为国家铁路Ⅰ级干线，设计双线、行车速度为200km／h的高速铁路，属国家重要建设项目。赣龙高铁正线线路全长250．4km，福建省境内全长139．095km，是我国在地形、地质条件复杂的山区修建的一条高标准干线铁路，其地质条件复杂，是目前我省山区铁路建设较困难的地区之一。特别是桥梁和隧道众多，占线路长77．8％，工程地质和水文地质条件复杂，各种不良地质作用发育，勘察过程难度大，存在的问题也较多，经验和教训值得总结。
1赣龙高铁福建段地质概况
本段位于闽西北中低山区，区内有丘陵及河流阶地分布，发育有山间谷地等，区内构造发育、碳酸盐岩广布，岩溶发育，地势陡峻、河谷切割较深，河谷形态多呈V型。测区内地质构造发育，自晚元古代以来，经历了多旋回的发展过程。构造体系主要为南北向、东西向、北东向及北北东向、“山”字型构造等四大构造，这些构造其控制了区内侵入岩的分布产状以及河流的走向，对区内岩体工程地质条件影响较大。
沿线出露地层多，岩性复杂，主要为元古界、震旦系、寒武系、奥陶系－志留系页岩、泥质页岩（夹变质粉砂岩）；泥盆系到第三系的沉积岩地层，岩性主要为砂岩、粉砂岩、砂砾岩等，偶夹煤线。沿线侵入岩分布区较为广泛，约占本线路段的40％，主要岩性为燕山早期侵入的黑云母花岗岩，细粒花岗岩、印支—华力西期的片麻状黑云母二长花岗岩、加里东期混合花岗岩、燕山晚期侵入的花岗闪长岩以及不同时期的脉岩。沿线第四系地层成因类型复杂，主要分布有全新统到更新统的冲洪积层（岩性主要为黏性土、砂卵砾石层等），更新统坡残积层（岩性主要为砂质粘性土）。分布及厚度变化较大。山间谷地或丘间谷地局部存在2～10m的淤泥质土。沿线地下水类型主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水。
2山区高速铁路勘察方法
山区高速铁路工程地质勘察工作是综合性的工作，首先是先搜集沿线地质资料，再进行地质或工程地质测绘，而后进行物探、钻探、地质测试、室内试验等勘探方法，最后通过综合分析、资料整理，编制出合格的勘察报告。高速铁路工程地质勘察的发展趋势就是采用综合勘察和综合分析方法，因此，山区高速铁路勘察时既要考虑工序的先后，还要考虑各专业的衔接，合理安排勘察工作，这样才能保障勘察工作合理有序地进行。
高速铁路工程地质勘察方法的研究是伴随着高速铁路的兴建而开展的，近几年在地质条件复杂地区高速铁路建设过程中，何华武等铁路工程技术人员对高速铁路勘探技术和勘察方法进行了不断探索，并取得一定成果。山区高速铁路工程沿线往往跨越的地质地貌单元众多，并且分布大量的隧道、桥梁（如赣龙高铁占线路长77．8％）等控制工程。赣龙高铁福建段沿线地形地貌、地质构造、工程地质和水文地质条件极其复杂，造就了沿线众多的崩塌、滑坡、泥石流及岩溶塌陷等不良地质问题，其有类型多、分布广、规模大的特点，其影响主要表现在岩体破碎或岩性软弱。
引起碳酸盐岩类岩溶在长汀盆地广泛分布，另外在中复、小池、龙岩等地也有零星分布，均为覆盖型岩溶。赣龙高铁综合勘察方法的运用，对于查明工程所处的地质背景、岩溶和岩溶水的发育特征及其与桥隧的关系及危害程度、为各桥隧的岩溶水文地质条件评价奠定了基础，对有效规避存在的地质风险起到了至关重要的作用。
3高速铁路勘察中存在的问题
总结山区高速铁路勘察中普遍存在的问题，主要有如下几个方面。
（1）不同行业勘察人员对铁路勘察认识不足和对铁路规范理解的偏差。如大量的房建、冶金、化工、港口交通等勘察单位跨行业进行铁路勘察，各部门习惯地将其行业勘察方法照搬过来，导致对沿线工程地质条件错误的评价。长期以来，我国的勘察业普遍存在着多头管理、条块分割的局面，一直没有形成一个完整统一的工程勘察体系，没有一本国家标准能够对整个土木工程都适用的工程勘察原则的规定。由于现行的各行业工程勘察执行的规范和标准均有所不同，在具体勘察要求和内容方面也存在差异，如岩土体定名，岩土设计计算参数及计算公式，地震砂土液化差别方法，水、土对建筑材料的腐蚀性评价，取样及原位测试要求，以及室内试验规程和操作等。
（2）勘察阶段合并，勘察周期不合理。铁路工程地质勘察应由面到点、由浅入深，分阶段开展工作，准确提供不同勘察阶段所需勘察成果。但个别线路由于时间紧，任务重，勘察阶段往往合并，没有足够的时间进行勘察工作，其造成的后果往往是严重的，如地质条件没有调查清楚，施工后不断修改设计，形成返工浪费，这样会给后期工作造成被动，工期延长，投资增加，重者可能会给运营阶段留下了安全隐患，造成重大安全事故。
（3）钻探工艺落后，钻探进度和岩心采取率低，钻孔深度不够或超深等，钻探工作未能满足勘察设计要求。钻孔深度不够或超深在桥基孔中所见较多。构造破碎带的岩性较为破碎松散，大中桥、特大桥及高桥的基础宜避开构造破碎带，特别是软硬岩层的接触带上由于岩层软硬不均，基础施工或处理困难。若断裂带较宽，应设法使最少量的墩台置于其上。在勘察时宜将断裂带揭穿。
如文坊特大桥JZ－Ⅲ097－B文T14孔40．0m以上为花岗岩风化层；40．0～55．0m为构造破碎带，岩性为碎裂岩化的强风化花岗岩，见有擦痕；孔深则要进入下部弱风化花岗岩5m。对于大中桥、特大桥及高桥，一般桥基荷载大，大多采用大直径的嵌岩桩，持力层为弱风化岩是毫无疑义的，但若弱风化岩埋藏深度大，上部有巨厚层强风化岩，桩侧阻力可以满足承载力要求时，孔深控制强风化岩一定厚度即可。根据相关文献资料，嵌岩桩当桩的长径比较大（L／d＞20）（即桩长较长，超过50m时），同时桩周土层性质较好的情况下，侧阻力分担荷载比Qsk／Quk都超过了70％，大部分在80％以上，桩端阻力分担荷载的比例小。如正华山特大桥JZ－Ⅲ097－BG正T7孔6．2m以上为冲积层；6．2～49．6m为全风化花岗岩；49．6～67．0m为强风化花岗岩，可采用摩擦桩，可终孔。
（4）地质参数追求精确，误导评价的可信性。物理学有个著名的测不准原理，同样适用于岩土工程或地质工程中的某些地质问题：即岩土体充满独特性与变异性，岩土工程设计参数或物理力学性质指标不应用绝对准确的定值来确定，只能通过综合分析、统计和经验判断后，提出一个建议区间值，供设计人员使用。
因为岩土工程中定量准确预测是困难的，这缘于岩与土是不连续的介质，岩石中充满节理裂隙，土就是碎散的颗粒集合体，都是由多相组成的。例如岩质边坡测量节理裂隙等结构面产状时，用一个区间值来表达比较符合实际，若只用一个定值来表达结构面产状，则不符合客观实际。又如岩石风化程度由上而下是渐变的，力学指标也是渐变的，岩土工程设计参数也只能是一个区间值或统计值，不宜把精确到某个定值的岩土力学参数认为是绝对准确的，否则会影响岩土工程评价的准确性。
（5）工程地质测试工作、土工试验工作的管理不到位，数量和质量不符合要求，影响了岩土参数的确定性。工程地质测试有野外原位测试、室内试验等，具有多样性，同一参数因测试方法不同就得出不同的数据，测试方法选用是否合理成为岩土工程设计参数是否准确的重要环节。
岩土体测试数据的不准确，原因是多方面的，一是土样的扰动，主要是由于取样方法不当、长途运输、样品制备不符合要求，试验操作不当等环节造成；二是计算产生的误差，使测试数据呈随机分布；三是相对于建筑材料而言，岩土材料的复杂性与多变性，样品个数不足时，其测试的指标一般缺乏代表性，必须有一定数量的测试指标，经过数理统计才能得到代表值。
（6）地质技术人员经验不足，未能做好地质背资料综合分析工作，综合分析水平欠缺。由于地质条件的差异性和岩土设计参数的不准确性，导致勘察成果的不能很好地反映地质条件，使岩土设计计算可靠性降低，因些要强调工程地质勘察成果的定性分析与定量分析相结合，实行综合判断。
综合判断就是要求既要有扎实的理论知识，又要有丰富的实践经验。经验不足还反映在对地层或地质体存在误判。如对于埋藏型岩溶，在可溶岩与非可溶岩交接处，岩溶一般发育，上覆砂岩误判为粗砾土，岩溶充填物易误判成冲积物。如路基JZ－Ⅲ097－B18907孔在1．8～4．3m为紫红色砂岩，碎块状，误判为粗砾土；4．3～7．4m为深灰色含角砾粘性土，砾径5～10mm，为岩溶充填物，误判成冲积物（砾砂土）。
4结论
中低山及丘陵地区高速铁路勘察具有地形、地质条件复杂，不良地质条件发育等特点，其发展趋势就是采用综合勘察和综合分析方法。在勘察时应深入学习铁路工程相关规范规程，总结各种成功经验和失败教训，这是高质量勘察的保证。
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