哈羅鐵路地下水路塹成因分析及加固措施

謝德江（新疆鐵道勘察設計院有限公司，新疆烏魯木齊830011）

1 工程概況

新建鐵路哈（哈密）羅（羅布泊）線為國鐵Ⅱ級干線，是南疆環線的重要組成部分，該鐵路的建設，對于新疆煤炭和鉀鹽資源開發利用具有重要意義。其中DIK34+090～DIK34+730段共640m為路塹挖方，挖深0～4.0m，工程地層從上到下主要為風積細砂厚度0.5～1.5m、中粗砂厚度0.5～1.5m、泥巖夾砂巖。不良地質為風沙，特殊巖土為膨脹性泥巖。最高氣溫43.9℃，最低氣溫-32.0℃。年平均蒸發量2974.7mm，年平均降雨量35.7mm。最大季節凍土深度為130cm。

2 地下水的發現及其成因分析

2.1 現場施工地下水的發現

施工單位開挖至設計標高，一般挖方深度0～4m，根據現場路塹開挖情況地層與原勘察資料一致，兩側有水滲出，出漏于砂層與泥巖界面。隨著施工的進行，水的流量逐漸增大，已浸泡挖方路基，路塹開挖至路基面時滲水流量達到200m3/天，水質較差，具有硫酸鹽及氯鹽侵蝕性，環境作用等級H2、L2。

圖1 現場開挖照片

2.2 地下水類型及流向判斷

從縱向開挖的DIK34+090～DIK34+560段路塹兩側可見，地下水出漏于砂層與泥巖界面，賦存于中粗砂層，該層厚度0.5～1.5m；DIK34+560～DIK34+730段為泥巖，無賦水層。再從地形地貌上看，左側有一級階地，右側有兩級階地，地勢右高左低，左側階地和右側一級階地上有蘆葦生長，說明地下水豐富，二級階地上為沙丘，說明地下水較少。綜合分析，該地下水為地下潛水，流向是由右到向左，路徑通過砂層與泥巖界面流過。

2.3 地下水變化原因分析

路塹定測鉆探在2009年12月至2010年1月完成，屬于枯水期，地下水位和水量與2010年5、6月施工期間相比略低，水量較少。加之當年哈密地區氣候異常降水相對偏多，雨雪量明顯高于往年，入夏以來融雪性洪水和雨水較大，導致地下水補給增強，水位升高。

3 地下水對本路基工程的危害

3.1 脹縮變形

由于該段地層底部大多為泥巖夾砂巖,具有膨脹性，地下水位升降變化能引起巖土產生不均勻的脹縮變形，嚴重者形成地裂。當地下水位變化頻繁或者變化幅度大時，不僅巖土的膨脹性收縮變形反復，而且脹縮幅度也大。

3.2 沉降變形

地下水在路基范圍內活動，逐漸浸濕路基本體，使路基基底風化層土質軟化、土體顆粒變細，強度降低，壓縮性增大，產生較大的沉降變形。

3.3 凍脹及鹽漬化

由于該地區冬季寒冷，毛細水凍結時能吸引集聚大量水分形成凍結層，使路基發生凍脹變形，凍層融化時又會產生翻漿冒泥；由于本段地下水含鹽量大，毛細水的活動會使路基本體鹽漬化，并引起路基膨脹等病害，都將嚴重影響路基穩定性和運營安全。

4 加固措施

4.1 設計理念

為了防止地下水在路塹內滯留而危害工程，針對本段路塹地下水的特征，位于路塹側溝下或側溝旁的淺埋滲水暗溝，可以降低路塹范圍內的地下水和疏干其附近的土體，并使循最短通路排出，視需要在路基一側或兩側布置。

4.2 滲水暗溝的設置

在路基兩側側溝平臺用C15混凝土預制塊板鋪砌，平臺中心1.5m處以下設矩形滲水暗溝匯集地下水，沿線路方向每隔50m設一個檢查井，出口處設置M7.5水泥砂漿砌片石端墻。

滲水暗溝底寬1.6m，深2.6m。底部鋪C25混凝土基礎，厚0.2m，基礎頂面做成5%的斜坡；滲溝溝壁四周做滲水反濾層，中間部位填篩選洗凈的卵石、礫石；頂部填0.2m厚的洗凈礫石；滲溝溝底設置直徑為50厘米的PVC帶孔雙壁波紋滲水管。

圖3 滲水暗溝橫斷面詳圖

4.3 效果評價

目前路基施工成型，鋼軌鋪架已完成。路塹內無滲水現象，沒有出現凍脹及鹽漬化等病害，經現場觀測，路基沉降和路基變形均滿足規范要求，說明該段地下水路塹的設計措施是有效的。

圖3 滲水暗溝照片

5 結 語

巖土工程問題中，地下水問題占有相當重要的位置。為提高工程勘察設計質量，要求查明與巖土工程有關的水文地質問題，以消除或減少地下水對巖土工程的危害；隨著工程勘察設計的發展，其必將受到越來越廣泛的重視，切實做好水文地質工作將對勘察設計水平的提高起著極大的推動作用。

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