鱼卡(红柳)至一里坪铁路特殊岩土特征及工程处治措施

侯宗博 赵建国

(中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

0 引言

一里坪地方铁路位于柴达木盆地西北部，地貌总体为开阔的平原地貌。线路近东西走向，起于在建敦煌至格尔木铁路红柳车站(北纬38°05′59.46″、东经94°37′40.49″)，一路向西，经南八仙、南里滩，至终点一里坪(北纬37°49′41.05″、东经93°22′2.42″)。线路起终点方位角255°，直线距离114.8 km。接轨处为全线至高点，地面高程2 990 m，沿线路向西，地势渐次逐级降低，终点一里坪站位的地面高程2 695 m，全线最低点位于南里滩CK77+800～CK83+600段，海拔2 650 m～2 660 m。

线路主要通过巴仑马海湖盆地、雅丹、早期湖积盆地、山前冲洪积倾斜平原、山前冲积平原和洪积平原六大地貌区域。铁路全线地处青藏高原地区腹地，地质条件复杂，因此必须详细查明沿线工程地质条件，加强地质选线，为各类工程建筑物工程设计提供支持。

1 研究方法

针对风沙、软土、盐渍土等控制线路方案的地质和特殊地质现象，通过遥感解译，加强测绘调查，发现工程无法处理时，及时提出优化线路方案。

在地质调绘的基础上，针对不同工程类型及地质条件采用钻探、静力触探、标准贯入、动力触探、室内土工试验等手段与方法进行了综合勘察，测定全线的地质条件。

2 特殊岩土分布及特性

2.1 软土

根据静力触探试验揭示，北线方案软土平均Ps<1 MPa，承载力小于100 kPa，CJ-04-03(CK31+200中心)揭示软土厚度为7.20 m，并与松软土共生，局部路段总厚度可达15 m。

最终得到软土分布区域主要为马海盆地以西的巴仑马海湖、德宗马海湖附近，通过室内土工试验测定软土成分主要是湖沼相粉质黏土、粉土。该地软土的分布广、厚度大、含盐量高。

铁路的C9K方案线位走行于巴仑马海湖南东至南侧边缘地带，通过对C9K沿线的综合勘察得到沿线软土的分布段落以及工程地质特征，见表1。

2.2 松软土

松软土广泛分布于除山前冲洪积平原(戈壁带)和山前冲积平原(细土带)以外的其他几个地貌单元，这些路段同时也属于盐渍土场地。松软土的岩性以细砂、粉土为主，局部为粉砂，其形成与盐渍土成因有关联，盐渍土雨季脱盐、旱季返盐，循环反复，使浅表层土体结构遭到破坏，地基强度降低。

表1 软土分布情况一览表

2.3 盐渍土

2.3.1盐渍土类型

盐渍土几乎全部覆盖山前冲洪积倾斜平原，根据该片区域的积盐范围、含盐量和水文地质条件，将区内盐渍土的形成大体归纳为以下三个类型：与地表水有关的次生盐渍土、与地下水有关的次生盐渍土、原生盐土。

2.3.2盐渍土工程特性

盐渍土是一种不良的工程地质土体，其工程性质复杂，土体性质呈现各向异性并且呈现易变、吸湿、盐胀、溶陷、腐蚀等不良工程特性[1]。同时盐渍土的物理力学性能还会因气候、地下水、受力等因素产生显著变化。根据盐渍土所含的易溶盐成分，可分为氯盐渍土、硫酸盐渍土和碱性盐渍土三个大类，因类型的不同，工程性质也不尽相同，对铁路工程有着不同的影响和危害。

2.3.3盐渍土场地的类别

本次勘察共采取572组扰动样品进行了易溶盐含量试验，其中推荐方案282组、比较方案CK线168组、比较方案C10K线111组，填料5组，风积沙6组。桥梁工程设置于含盐岩砂岩夹泥岩路段，岩层胶结差(半成岩)，工程性能接近土层，本次也进行了取样试验，最大取样深度达到49.8 m。

根据1 m内的平均含盐量DT，盐分比值(D1，D2)，来划分盐渍土场地类型和盐渍土评价定名如表2所示。

2.3.4盐渍土对混凝土的腐蚀性评价

据样品试验成果，在垂直深度上，土中易溶盐的含量具有明显的差异性，强～超氯盐渍土，下部含盐量存在减小的趋势。

表2 盐渍土场地分类一览表

2.4 盐岩及盐渍岩

线路经过C9K50+350～C9K51+120，C9K57+125～C9K58+390，C9K59+020～C9K61+400三段为盐岩路基地段，氯盐盐岩层厚4 m～7 m，埋藏深度小于5 m，覆盖层为细砂、粉土，地下水位较高。

2.5 季节性冻土

由冷湖气象资料可知，该区内最大积雪厚度可以达到22 cm，季节性冻土最大深度可达2.21 m。通过勘察发现C10K29+000～C10K63+180段位于巴仑马海湖积盆地边缘，其中C9K38+600～C9K46+100，C9K50+350～C9K51+450，C9K56+750～C9K63+150三段地下水位较高，测绘时见范围不大、如“平底锅”状的沉陷，以及平地上零星分布“土疙瘩”，盐渍土壤冻融引起的沉陷、鼓胀现象十分明显。

3 工程处治措施

3.1 路基工程

3.1.1松软土路基

1)地质条件。

松软土主要分布于C10K29+000～C9K63+180段，松软土厚度一般在浅层1 m左右，低洼地带可达到3 m。同时也属于盐渍土场地，松软土的岩性以细砂、粉土为主，局部为粉砂，其形成与盐渍土成因有关联，盐渍土雨季脱盐、旱季返盐，循环反复，使浅表层土体结构遭到破坏，地基强度降低。

2)工程地质条件评价及措施意见。

全线松软土、盐渍土、季节性冻土分布范围广，在地下水埋藏浅的路段，松软土也是地震液化土；此外，挖方地段半成岩同样属于盐渍土，岩土及地下水具腐蚀性，工程地质条件较差。

a.松软土的治理应结合软土、盐渍土、季节性冻土、地震液化土一并治理，建议加强清表、加强碾压；局部路段松软土厚度较深的地段，可考虑以碎石桩加固，或换填A，B组填料。

b.从盆地内地层的沉积环境来看，雅丹残丘上分布的半成岩(N2s,N2y,Q1,Q21)本身也是含盐的，样品试验也证实了这点，因此挖方路基段也存在盐渍土，应做好防盐渍化处理措施。

3.1.2盐岩软土路基

1)地质条件。

C9K50+350～C9K51+120，C9K57+125～C9K58+390，C9K59+020～C9K61+400三段为盐岩路基地段，氯盐盐岩层厚4 m～7 m，埋藏深度小于5 m，覆盖层为松软土，岩性以细砂、粉土为主。

C9K50+500～C9K51+000段，深度1.5 m～8 m为含粉土盐岩，8 m～15.5 m为软塑状粉质黏土，下部为半成岩。盐岩上界面存在潜水，下界面有承压—自流水。

2)工程地质条件评价及措施意见。

C9K50+500～C9K51+000段地下水位浅，盐岩上界面覆盖松软土，岩性以细砂、粉土为主，砂土液化等级轻微；盐岩层之下，分布厚度7.5 m的软粉质黏土，属盐渍软土；地表为盐渍土场地，季节性冻土深度221 cm；岩土及地下水具强腐蚀性，工程地质条件差。

建议换填盐岩层上界面的松软土，下部软粉质黏土快剪C=25 kPa，Φ=13°，检算后综合考虑盐岩路基地段的加固、预防措施。

3.2 桥梁工程

本线特大桥、大桥均为跨越风沙中等危害区而设置，桥梁越行于雅丹残丘与风蚀谷地，略高出最大沙丘，桥梁高度一般小于25 m。风沙中等危害区地层岩性相同，地下水深埋，故而地质条件基本类似。

1)地质条件。

风蚀残丘出露第四系下更新统(Q1)含盐岩砂岩夹泥岩，胶结差属半成岩。由于盐渍土的积盐、脱盐作用，使得浅表层土质结构受到破坏，故全风化层(W4)厚度1 m～3 m，下为弱风化层(W2)。

2)地质条件评价及工程措施意见。

桥址区主要工程地质问题为风沙和土腐蚀性，基岩为半成岩，易风化剥落，地下水深埋，工程地质条件差。

a.桥梁建议采用桩基础，置于Q1半成岩地层中。位于风蚀谷地风积沙层上的墩台，应考虑其流动性，可在一定范围内灌注水泥浆等措施进行固沙处理。

b.由于风积沙中含盐，对暴露于地表上的钢材、混凝土等，应有防腐措施。此外，还须考虑风沙的磨蚀作用(建议磨蚀环境M1)，季节性冻土考虑其冻融环境。

4 结语

在此次铁路沿线地质勘察过程中，通过遥感解译、地质调绘和静力触探等勘察手段并结合室内试验，研究得到了一里坪铁路沿线的工程地质问题并得到以下结论：

1)铁路沿线的特殊岩土主要是软土、松软土、 盐渍土、盐岩及盐渍岩、季节性冻土，并得到了各类土体的主要分布状况。

2)针对以上不良地质岩土，提出了对沿线路基工程应该结合桥梁工程的处治措施，指导施工。