鹽巖及鹽漬巖地區(qū)地下工程勘察設(shè)計(jì)

鹽巖及鹽漬巖地區(qū)地下工程勘察設(shè)計(jì)摘要:我國(guó)有在鹽湖及鹽漬土地區(qū)成功修建鐵路路基工程的先例,本文以蘭新第二雙線西寧隧道為例，闡述在鹽巖及鹽漬巖地區(qū)修建地下工程的勘察、設(shè)計(jì)，期望能對(duì)今后在鹽巖及鹽漬巖地區(qū)修建地下工程提供有益的借鑒。關(guān)鍵詞:鹽巖及鹽漬巖勘察設(shè)計(jì)Abstract:ChinahasasuccessfulprecedentfortheconstructionoftherailwaysubgradeinSaltLakeandSalineSoilArea,theLanxinseconddoubleXiningtunnel,forexample,describedtheconstructionofundergroundworksofrocksaltandsalinerockareaofsurvey,design,futureofrocksaltandsalinerockareaoftheconstructionofundergroundworkshasanimportantreference.KeyWords:Ofrocksaltandsalinerock;Survey;Design鹽巖是在極度干熱環(huán)境的封閉凹地或湖塘，由于地表水、地下水的補(bǔ)給和蒸發(fā)不平衡，根據(jù)流域周邊地層巖性淋出物質(zhì)的不同，積聚的地表水逐漸濃縮形成不同化學(xué)成分的高礦化度鹵水，因水分蒸發(fā)而結(jié)品，最后形成的化學(xué)沉積巖;鹽漬巖是在覆蓋或間雜鹽巖的沉積巖地層中，通過(guò)化學(xué)浸染或淋濾作用導(dǎo)致巖體中分布薄膜層狀、結(jié)合狀、纖維狀、絲網(wǎng)狀易溶鹽，以及裂隙中充填的泥土狀易溶鹽含量超過(guò)0.3%,遇水溶解對(duì)混凝土及其結(jié)構(gòu)具化學(xué)侵蝕破壞的沉積巖。我國(guó)有在青藏鐵路西格段修建鹽湖路基工程的成功經(jīng)驗(yàn)，但在鹽巖及鹽漬巖地區(qū)修建地下工程實(shí)屬罕見。最新版的《鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程》(TB10038-2012)新增巖鹽及鹽漬巖一章，對(duì)蒸發(fā)性化學(xué)沉積巖及鹽漬巖等做了勘察規(guī)定，可見鹽巖等對(duì)工程的危害性,須引起足夠的重視。1西寧隧道的地質(zhì)條件1.1地形地貌西寧隧道洞身穿越一低中山體,地勢(shì)上隧道進(jìn)、出口兩端低而洞身部位高，地形起伏大，相對(duì)高差達(dá)可達(dá)100m以上。該山體脊部高程約2548.7m,進(jìn)、出口段地面高程多在2260?2300m之間。其上溝谷發(fā)育，有多條沖溝與線路大角度相交，切割較深。1.2地層巖性隧道洞身范圍內(nèi)地層主要為上第三系泥巖、石膏巖、芒硝。(詳見圖1西寧隧道洞身縱斷面圖)其中泥巖和石膏巖基本呈互層狀分布,芒硝則以薄夾層狀分布。該套巖層總體產(chǎn)狀為N25°E/3?12°N,兩組主要節(jié)理產(chǎn)狀為:N20°E/90°、N45°W/90°。泥巖(N1Ms):棕紅色、紅褐色，成份以黏土礦物為主，夾石膏巖、芒硝薄層，層理較明顯，薄層-中厚層狀為主,表層以強(qiáng)風(fēng)化。巖體巖層成巖作用差，錘擊可碎。a0=300kPa,級(jí)軟石。石膏巖(N1Gy):廣泛分布,厚度由數(shù)厘米至數(shù)米不等，鉆探揭露最大厚度為4.4m,白色及淺綠色，部分為石膏品體，含較多黏土礦物，夾芒硝或泥巖層，層狀構(gòu)造，節(jié)理發(fā)育，錘擊易碎。00=300kPa°W級(jí)軟石。主要成份為CaSO4、夾有芒硝時(shí)含有Na2SO4。芒硝（N1Rs）:主要分布于隧道進(jìn)入三叉嶺山體段，主要呈薄夾層狀,揭露最大厚度可達(dá)22m。淺灰色及灰色，礦物成分以粘土礦物及硫酸鹽為主，粒狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，錘擊不易碎,。0=300kPa°W級(jí)軟石。主要成份為Na2SO4，夾有MgSO4、MgCl2、NaCl等。（如圖1）1.3地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域內(nèi)位于祁連地槽褶皺系和松（松潘）甘（甘孜）地槽褶皺系兩個(gè)構(gòu)造單元間的結(jié)合地帶，為祁連山“中間隆起帶”、拉脊山加里東地向斜褶皺帶單元的一部分。地史上各期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)本區(qū)均有影響，其中以加里東期和燕山期運(yùn)動(dòng)較為明顯。隧道范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯地質(zhì)構(gòu)造痕跡。1.4水文地質(zhì)條件垂直隧道洞身發(fā)育有多條沖溝，一般為季節(jié)性流水沖溝，水量小，主要為大氣降水及基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給，實(shí)測(cè)流量22.60m3/d。取樣分析水質(zhì)極差，礦化度為41.7g/L,其中氯鹽為8088.3mg/L,硫酸鹽為18940.2mg/L,鎂鹽為1360.2mg/L,對(duì)混凝土均具侵蝕性，環(huán)境作用等級(jí)分別為L(zhǎng)3、H4、H2。隧道洞身基巖風(fēng)化裂隙較發(fā)育一發(fā)育，但連通性差，主要分布于淺層，不利于地下水富集。采用降水入滲法預(yù)測(cè)該段隧道正常涌水量729.09m3/d,可能出現(xiàn)的最大涌水量2187.27m3/d。地下水對(duì)本隧道起著至關(guān)重要的作用，巖鹽及漬巖在沒有地下水參與的情況下跟普通巖土一樣，完全可以作為基礎(chǔ)持力層。但本隧道處地下水水位隨季節(jié)變化而變化，地下水水位的上升或下降，會(huì)使巖鹽及鹽漬巖中的易溶鹽溶解,進(jìn)而形成孔隙、孔洞，危及隧道安全。因此,在巖鹽及鹽漬巖地層中修建地下工程最重要的是要做好防、排水措施。1.5特殊巖土泥巖為膨脹巖，浸水易軟化、膨脹，曝露易干縮、開裂；石膏巖在水的作用下極易發(fā)生溶蝕及軟化，同時(shí)伴生的生石膏可發(fā)生膨脹;芒硝遇水易溶解，在水流作用下溶蝕形成孔隙、孔洞等。2西寧隧道防排水設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原則隧道防排水遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則,采取切實(shí)可靠的措施，達(dá)到防水可靠、排水通暢、經(jīng)濟(jì)合理的目的。2.2洞內(nèi)防排水全隧道設(shè)置雙側(cè)水溝及矩形中心水溝排水。隧道進(jìn)出口兩端各500m范圍設(shè)置雙側(cè)蓋板保溫側(cè)溝及中心保溫水溝，蓋板間夾保溫材料，蘭州端及烏魯木齊端洞口外均設(shè)深埋保溫暗管，保溫暗管埋置深度應(yīng)在最大凍結(jié)深度線以下，采用端墻式保溫出水口排水，出水口縱坡不小于2%,其中進(jìn)口端排水應(yīng)與站場(chǎng)排水統(tǒng)籌考慮。復(fù)合襯砌初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定并經(jīng)驗(yàn)收合格后，在初期支護(hù)與二次襯砌之間(拱墻背后)鋪設(shè)1.5mmEVA防水板,內(nèi)襯無(wú)紡布(密度不小于400g/m2)要求采用無(wú)釘鋪設(shè)，搭接縫為雙焊縫。防水板搭接處應(yīng)與施工縫錯(cuò)開布置，錯(cuò)開距離不小于50cm。止水帶設(shè)計(jì):環(huán)向施工縫采用中埋橡膠止水帶+外貼止水帶的復(fù)合防水構(gòu)造；縱向施工縫采用中埋鋼邊橡膠止水帶+外貼止水帶的復(fù)合防水構(gòu)造;變形縫采用中埋橡膠止水帶+外貼止水帶+嵌縫材料的復(fù)合防水構(gòu)造。隧道防水應(yīng)充分利用混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的自防水能力，混凝土襯砌抗?jié)B等級(jí)不得低于P12，隧道襯砌混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑、拱圈、仰拱、底板不得留縱向施工縫。(5)拱墻環(huán)向、墻腳縱向設(shè)盲管,于邊墻進(jìn)水孔、洞內(nèi)排水溝一起組成完整的排水系統(tǒng)。環(huán)向盲管與縱向盲管連接，縱向盲管與邊墻進(jìn)水孔連接，邊墻進(jìn)水孔與洞內(nèi)排水溝連接。環(huán)向盲溝間距6?12m。隧道洞內(nèi)防排水設(shè)計(jì)詳見圖2。2.3洞外防排水(1)進(jìn)口根據(jù)地形并結(jié)合既有排水設(shè)施設(shè)置洞頂截水溝，出口邊仰坡開挖線意外5?10m設(shè)置截水溝，以攔截地表水。3結(jié)語(yǔ)西寧隧道整個(gè)洞身貫穿于鹽巖及鹽漬巖地層中，鑒于該套地層的獨(dú)特性質(zhì),應(yīng)從以下幾方面引起重視。施工中應(yīng)加強(qiáng)施工用水管理，采取短開挖、弱爆破、早封閉，并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，開挖后應(yīng)及時(shí)封閉暴露的巖體，盡快使初期支護(hù)封閉成環(huán)。地下水水位會(huì)隨季節(jié)變化而變化，因此,地下水水位在上升及下降過(guò)程中會(huì)使地層結(jié)構(gòu)中的易溶鹽溶解，形成孔隙、孔洞，造成地層結(jié)構(gòu)的破壞。施工時(shí)須密切注意，如有孔隙、孔洞應(yīng)及時(shí)注漿封閉，以免危害隧道安全。參考文獻(xiàn)TB10038-2012，鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程[S].鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)