盐岩及盐渍岩地区地下工程勘察设计

盐岩及盐渍岩地区地下工程勘察设计摘要:我国有在盐湖及盐渍土地区成功修建铁路路基工程的先例,本文以兰新第二双线西宁隧道为例，阐述在盐岩及盐渍岩地区修建地下工程的勘察、设计，期望能对今后在盐岩及盐渍岩地区修建地下工程提供有益的借鉴。关键词:盐岩及盐渍岩勘察设计Abstract:ChinahasasuccessfulprecedentfortheconstructionoftherailwaysubgradeinSaltLakeandSalineSoilArea,theLanxinseconddoubleXiningtunnel,forexample,describedtheconstructionofundergroundworksofrocksaltandsalinerockareaofsurvey,design,futureofrocksaltandsalinerockareaoftheconstructionofundergroundworkshasanimportantreference.KeyWords:Ofrocksaltandsalinerock;Survey;Design盐岩是在极度干热环境的封闭凹地或湖塘，由于地表水、地下水的补给和蒸发不平衡，根据流域周边地层岩性淋出物质的不同，积聚的地表水逐渐浓缩形成不同化学成分的高矿化度卤水，因水分蒸发而结品，最后形成的化学沉积岩;盐渍岩是在覆盖或间杂盐岩的沉积岩地层中，通过化学浸染或淋滤作用导致岩体中分布薄膜层状、结合状、纤维状、丝网状易溶盐，以及裂隙中充填的泥土状易溶盐含量超过0.3%,遇水溶解对混凝土及其结构具化学侵蚀破坏的沉积岩。我国有在青藏铁路西格段修建盐湖路基工程的成功经验，但在盐岩及盐渍岩地区修建地下工程实属罕见。最新版的《铁路工程特殊岩土勘察规程》(TB10038-2012)新增岩盐及盐渍岩一章，对蒸发性化学沉积岩及盐渍岩等做了勘察规定，可见盐岩等对工程的危害性,须引起足够的重视。1西宁隧道的地质条件1.1地形地貌西宁隧道洞身穿越一低中山体,地势上隧道进、出口两端低而洞身部位高，地形起伏大，相对高差达可达100m以上。该山体脊部高程约2548.7m,进、出口段地面高程多在2260〜2300m之间。其上沟谷发育，有多条冲沟与线路大角度相交，切割较深。1.2地层岩性隧道洞身范围内地层主要为上第三系泥岩、石膏岩、芒硝。(详见图1西宁隧道洞身纵断面图)其中泥岩和石膏岩基本呈互层状分布,芒硝则以薄夹层状分布。该套岩层总体产状为N25°E/3〜12°N,两组主要节理产状为:N20°E/90°、N45°W/90°。泥岩(N1Ms):棕红色、红褐色，成份以黏土矿物为主，夹石膏岩、芒硝薄层，层理较明显，薄层-中厚层状为主,表层以强风化。岩体岩层成岩作用差，锤击可碎。a0=300kPa,级软石。石膏岩(N1Gy):广泛分布,厚度由数厘米至数米不等，钻探揭露最大厚度为4.4m,白色及浅绿色，部分为石膏品体，含较多黏土矿物，夹芒硝或泥岩层，层状构造，节理发育，锤击易碎。00=300kPa°W级软石。主要成份为CaSO4、夹有芒硝时含有Na2SO4。芒硝（N1Rs）:主要分布于隧道进入三叉岭山体段，主要呈薄夹层状,揭露最大厚度可达22m。浅灰色及灰色，矿物成分以粘土矿物及硫酸盐为主，粒状结构，层状构造，锤击不易碎,。0=300kPa°W级软石。主要成份为Na2SO4，夹有MgSO4、MgCl2、NaCl等。（如图1）1.3地质构造区域内位于祁连地槽褶皱系和松（松潘）甘（甘孜）地槽褶皱系两个构造单元间的结合地带，为祁连山“中间隆起带”、拉脊山加里东地向斜褶皱带单元的一部分。地史上各期构造运动对本区均有影响，其中以加里东期和燕山期运动较为明显。隧道范围内未发现明显地质构造痕迹。1.4水文地质条件垂直隧道洞身发育有多条冲沟，一般为季节性流水冲沟，水量小，主要为大气降水及基岩裂隙水侧向补给，实测流量22.60m3/d。取样分析水质极差，矿化度为41.7g/L,其中氯盐为8088.3mg/L,硫酸盐为18940.2mg/L,镁盐为1360.2mg/L,对混凝土均具侵蚀性，环境作用等级分别为L3、H4、H2。隧道洞身基岩风化裂隙较发育一发育，但连通性差，主要分布于浅层，不利于地下水富集。采用降水入渗法预测该段隧道正常涌水量729.09m3/d,可能出现的最大涌水量2187.27m3/d。地下水对本隧道起着至关重要的作用，岩盐及渍岩在没有地下水参与的情况下跟普通岩土一样，完全可以作为基础持力层。但本隧道处地下水水位随季节变化而变化，地下水水位的上升或下降，会使岩盐及盐渍岩中的易溶盐溶解,进而形成孔隙、孔洞，危及隧道安全。因此,在岩盐及盐渍岩地层中修建地下工程最重要的是要做好防、排水措施。1.5特殊岩土泥岩为膨胀岩，浸水易软化、膨胀，曝露易干缩、开裂；石膏岩在水的作用下极易发生溶蚀及软化，同时伴生的生石膏可发生膨胀;芒硝遇水易溶解，在水流作用下溶蚀形成孔隙、孔洞等。2西宁隧道防排水设计2.1设计原则隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则,采取切实可靠的措施，达到防水可靠、排水通畅、经济合理的目的。2.2洞内防排水全隧道设置双侧水沟及矩形中心水沟排水。隧道进出口两端各500m范围设置双侧盖板保温侧沟及中心保温水沟，盖板间夹保温材料，兰州端及乌鲁木齐端洞口外均设深埋保温暗管，保温暗管埋置深度应在最大冻结深度线以下，采用端墙式保温出水口排水，出水口纵坡不小于2%,其中进口端排水应与站场排水统筹考虑。复合衬砌初期支护变形基本稳定并经验收合格后，在初期支护与二次衬砌之间(拱墙背后)铺设1.5mmEVA防水板,内衬无纺布(密度不小于400g/m2)要求采用无钉铺设，搭接缝为双焊缝。防水板搭接处应与施工缝错开布置，错开距离不小于50cm。止水带设计:环向施工缝采用中埋橡胶止水带+外贴止水带的复合防水构造；纵向施工缝采用中埋钢边橡胶止水带+外贴止水带的复合防水构造;变形缝采用中埋橡胶止水带+外贴止水带+嵌缝材料的复合防水构造。隧道防水应充分利用混凝土衬砌结构的自防水能力，混凝土衬砌抗渗等级不得低于P12，隧道衬砌混凝土应连续浇筑、拱圈、仰拱、底板不得留纵向施工缝。(5)拱墙环向、墙脚纵向设盲管,于边墙进水孔、洞内排水沟一起组成完整的排水系统。环向盲管与纵向盲管连接，纵向盲管与边墙进水孔连接，边墙进水孔与洞内排水沟连接。环向盲沟间距6〜12m。隧道洞内防排水设计详见图2。2.3洞外防排水(1)进口根据地形并结合既有排水设施设置洞顶截水沟，出口边仰坡开挖线意外5〜10m设置截水沟，以拦截地表水。3结语西宁隧道整个洞身贯穿于盐岩及盐渍岩地层中，鉴于该套地层的独特性质,应从以下几方面引起重视。施工中应加强施工用水管理，采取短开挖、弱爆破、早封闭，并加强监控量测，开挖后应及时封闭暴露的岩体，尽快使初期支护封闭成环。地下水水位会随季节变化而变化，因此,地下水水位在上升及下降过程中会使地层结构中的易溶盐溶解，形成孔隙、孔洞，造成地层结构的破坏。施工时须密切注意，如有孔隙、孔洞应及时注浆封闭，以免危害隧道安全。参考文献TB10038-2012，铁路工程特殊岩土勘察规程[S].铁道部第一勘测设计