中老鐵路地質(zhì)勘察及重大工程地質(zhì)問題處理

張明紅 趙平

中老鐵路穿越老撾北部艱險山區(qū)，沿線地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)勘察需面對地質(zhì)基礎(chǔ)資料缺乏、安全環(huán)境差等突出問題。如何運(yùn)用野外測繪、非接觸判譯、勘探等多種手段，高質(zhì)量完成各類工點(diǎn)勘察資料，為中老鐵路的按期竣工和運(yùn)營打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，本文做了科學(xué)評判和闡述。

China–Laos Railway crosses the dangerous mountainous area in northern Laos， where the geological disasters along the railway are prone to occur， and the terrain and geological conditions are complex. The geological survey needs to face outstanding problems such as lack of basic geological data and a poor safe environment. ?This paper makes scientific evaluation and elaboration on how to use various means such as field mapping， non-contact interpretation and exploration， to obtain all kinds of site survey data with high quality， and lay a solid foundation for the timely completion and operation of China–Laos Railway.

一、前言

中老鐵路老撾段起點(diǎn)為中老邊境口岸磨丁，向南經(jīng)老撾北部的南塔省、烏多姆賽省、瑯勃拉邦省、萬象省后到達(dá)線路終點(diǎn)—老撾首都萬象市。線路全長422.441km。全線共設(shè)32個車站，正線橋梁163座67.304km，隧道75座196.705km，橋隧總長264.009km，橋隧比達(dá)62.5%。

本線穿越老撾北部艱險山區(qū)，高原、山地、峽谷、盆地、河谷交錯分布，巖性種類繁多，深大（活動）斷裂，地震活動強(qiáng)烈，巖體破碎，雨量充沛，斜坡與圍巖穩(wěn)定性差，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜。

沿線開展地質(zhì)勘察難度大、困難多，基礎(chǔ)地質(zhì)資料薄弱，缺乏詳細(xì)系統(tǒng)的地質(zhì)普查工作，無大比例尺地質(zhì)圖件、報(bào)告;缺乏完整的地震動參數(shù)區(qū)劃體系;植被茂密，毒蛇、猛獸、蚊蟲較多;雨季次生地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，旱季干燥極易引發(fā)森林火災(zāi)。再加交通不便，安全生產(chǎn)形勢嚴(yán)峻。

二、中老鐵路地質(zhì)勘察采取的技術(shù)手段

中老鐵路地質(zhì)勘察期間堅(jiān)持地質(zhì)選線應(yīng)與線路選線相互配合的原則，通過野外測繪、非接觸判譯、勘探等手段，查明沿線的不良地質(zhì)、特殊地質(zhì)分布情況，全線大部分避開了較大的不良地質(zhì)以及特殊地質(zhì)段落。特別是瑯勃拉邦附近巖溶段、萬榮楠松河沿河巖溶段、萬象盆地水網(wǎng)區(qū)（軟土）選線方案合理，取得了較好的效果。

三、中老鐵路地質(zhì)勘察新技術(shù)應(yīng)用與研究

（一）綜合勘察法

老撾北部屬于中國西南“三江”造山帶的南延部分，地層及構(gòu)造線主要呈北東分布。沿線共計(jì)發(fā)育33條褶皺，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，深大（活動）斷裂規(guī)模大，分布密集，沿線發(fā)育有99條不同性質(zhì)的斷層及其次一級構(gòu)造。受多期次構(gòu)造運(yùn)動和巖體變質(zhì)作用疊加影響，不良地質(zhì)眾多，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，邊坡穩(wěn)定性差，隧道圍巖破碎疏松，工程地質(zhì)條件異常復(fù)雜，必須采取綜合勘察方法，大力應(yīng)用勘察新技術(shù)，提高艱險復(fù)雜山區(qū)的勘察水平和質(zhì)量。

1.開展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查

面對沿線復(fù)雜的地形、地質(zhì)和環(huán)境條件，及工程地質(zhì)勘察面臨的問題，為查明沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，滿足各線路方案的地質(zhì)比選、工程設(shè)置、工程設(shè)防和各工點(diǎn)施工圖設(shè)計(jì)的需要，專門成立區(qū)調(diào)隊(duì)，在做好工程地質(zhì)勘察安全保障措施的前提下，開展沿線1/5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，厘清地層層序，明確各地層巖性組合及其分布范圍，重新建立地質(zhì)構(gòu)造格架，確定奠邊府-難河-程逸縫合帶在瑯勃拉邦附近的分布范圍、邊界區(qū)域性斷裂及縫合帶內(nèi)巖性、構(gòu)造組合等，編制區(qū)域地質(zhì)圖件及報(bào)告。

2. 開展遙感地質(zhì)解譯

針對中老鐵路沿線現(xiàn)代風(fēng)化堆積作用強(qiáng)烈、基巖出露較少、密林難以穿行、無人區(qū)難以進(jìn)入等特點(diǎn)，充分采用非接觸手段進(jìn)行大面積遙感地質(zhì)解譯工作，宏觀上判明區(qū)域內(nèi)大的不良地質(zhì)體、巖性構(gòu)造分布范圍，以指導(dǎo)現(xiàn)場地質(zhì)工作。為此，安排專業(yè)人員、設(shè)備到場，對航、衛(wèi)片進(jìn)行解譯，尤其針對部分工點(diǎn)受勘察環(huán)境限制，地質(zhì)人員不能到位的地段，重點(diǎn)判定其地質(zhì)構(gòu)造、巖性及分布情況，評價其對線路方案的影響，提出線路方案優(yōu)化意見。完成1：5萬圖幅范圍內(nèi)（約5000km2）遙感解譯，發(fā)現(xiàn)新、老、古大小滑坡共232處，新、古大小錯落共40處，坍塌、崩塌、巖堆共97處，各種巖溶、暗河共245處，以指導(dǎo)地質(zhì)選線，減少不良地質(zhì)對線路的影響。

3.開展專題地質(zhì)研究

針對重大、關(guān)鍵工程地質(zhì)問題，完成1：5萬《新建鐵路磨丁至萬象線區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》《新建磨憨至萬象鐵路工程場區(qū)地震動參數(shù)區(qū)劃報(bào)告》《新建鐵路磨丁至萬象線水熱活動特征及熱害評估專題研究報(bào)告》《磨萬鐵路巖溶水文地質(zhì)專題報(bào)告》4個專題地質(zhì)研究報(bào)告。

通過收集和分析老撾境內(nèi)已有地質(zhì)資料、區(qū)內(nèi)航片、衛(wèi)片圖像資料，進(jìn)行大面積遙感地質(zhì)判釋工作，以及以上專題地質(zhì)研究。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行線路1/10000、1/2000，工點(diǎn)1/500工程地質(zhì)調(diào)繪，完善沿線基礎(chǔ)地質(zhì)資料，從宏觀工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)角度優(yōu)選線路方案;針對不同工程類型、工程特點(diǎn)，采用鉆探、坑（槽）探、物探（深孔測井、電測深、地震剪切波、地應(yīng)力測試、高密度電法、大地電磁法等）、原位測試（觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、水文地質(zhì)試驗(yàn)等）、室內(nèi)試驗(yàn)等相結(jié)合的綜合地質(zhì)勘察手段、先進(jìn)的勘探技術(shù)和加深地質(zhì)工作，對各種勘探、測試、試驗(yàn)成果進(jìn)行綜合地質(zhì)分析。查明全線活動斷裂、高地溫?zé)崴?、巖溶等重大工程地質(zhì)問題以及巖土工程地質(zhì)特征和物理力學(xué)指標(biāo)，對沿線地震動參數(shù)進(jìn)行區(qū)劃，取得重要的地質(zhì)勘察成果，滿足各類工程施工圖設(shè)計(jì)需要，并且豐富了老撾北部區(qū)域地質(zhì)及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料。

（二）先進(jìn)鉆探技術(shù)和工藝

中老鐵路沿線大面積分布有碎石類土、斷層角礫及受構(gòu)造影響嚴(yán)重的變質(zhì)巖類——泥巖、頁巖、板巖、炭質(zhì)板巖、具球狀風(fēng)化的玄武巖、粗砂巖等松散、破碎巖土層。地質(zhì)勘探在充分研究地質(zhì)條件、勘探新技術(shù)、新工藝的基礎(chǔ)上，積極采用雙層單動、雙動金剛石鉆進(jìn)，PW植物膠+泥漿護(hù)壁等先進(jìn)的、新的鉆探技術(shù)和工藝，極大地提高斷層破碎帶、卵石土、碎（塊）石土等松散軟弱地層巖芯采取率，高效優(yōu)質(zhì)地保證了勘察質(zhì)量。

（三）探灌結(jié)合、分序?qū)嵤?/p>

磨萬線巖溶路基易塌陷區(qū)長約6.668km，通過貫徹路基巖溶整治“探灌結(jié)合、分序?qū)嵤钡男畔⒒┕ぴ瓌t，根據(jù)勘察鉆孔、物探成果對巖溶地面塌陷程度分區(qū)評價，再根據(jù)I序先導(dǎo)探灌孔現(xiàn)場探察揭示的巖溶地質(zhì)特征進(jìn)行巖溶地面塌陷預(yù)測分析，調(diào)整加固范圍、參數(shù)及設(shè)計(jì)施工工藝后，進(jìn)行Ⅱ序孔針對性的加固處理。通過該技術(shù)方法進(jìn)行巖溶路基注漿整治后，鐵路路基基礎(chǔ)穩(wěn)定性得到了安全、可靠的保障，有效避免了后期質(zhì)量安全隱患，同時節(jié)省了投資。

四、中老鐵路重大工程地質(zhì)問題處理

（一）友誼隧道鹽巖處理

友誼隧道全長2425m，施工開挖及補(bǔ)勘揭示DK0+000～DK0+363、DK0+550～DK1+565兩段共1378m穿越第三系鹽巖地層。鹽巖主要成分為石膏、石鹽，最高含量達(dá)80%，地質(zhì)環(huán)境特殊，具有強(qiáng)溶解、強(qiáng)腐蝕、易膨脹等特性，地質(zhì)條件復(fù)雜，國內(nèi)外罕見。

通過洞內(nèi)外綜合勘察和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，進(jìn)行巖鹽含量分段，并針對其工程特性，采取“注漿堵水、全包防水、強(qiáng)化材料防腐、采用圓形加強(qiáng)結(jié)構(gòu)”的原則進(jìn)行處理。為降低隧道棄渣中的鹽巖對環(huán)境的影響，對渣場的位置進(jìn)行優(yōu)化選取，采取防滲漏特殊處理，并進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。

（二）會福萊隧道軟巖大變形處理

會福萊隧道全長6988m，D2K130+230～+900段巖性主要以薄層狀板巖、炭質(zhì)板巖為主，施工過程中多次出現(xiàn)不同程度的變形侵限，最大變形量達(dá)1m，屬Ⅲ級軟巖大變形。

針對隧道施工過程中的軟巖大變形，采用“扛、放結(jié)合，重視圍巖自承能力”的原則，加強(qiáng)鋼架支護(hù)、改變斷面形狀（增大邊墻及仰拱曲率），增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載能力;適當(dāng)加大初期支護(hù)預(yù)留變形量，釋放地應(yīng)力;錨桿采用長短結(jié)合，提高圍巖自身承載能力。施工做到短進(jìn)尺、弱爆破、快挖、快支、快錨、快封閉成環(huán)，從而較好地保證了施工開挖及襯砌安全。

五、結(jié)語

中老鐵路工程地質(zhì)勘察面對諸如地質(zhì)基礎(chǔ)資料缺乏、安全環(huán)境差等突出問題，采取組織區(qū)調(diào)隊(duì)進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、開展非接觸式遙感地質(zhì)解譯、地質(zhì)專題研究和制定切合實(shí)際的地勘工作模式、安全保障等措施，厘清了區(qū)域地層層序，明確了各地層巖性組合及其分布范圍，重新建立了地質(zhì)構(gòu)造格架等基礎(chǔ)地質(zhì)資料，解決了沿線地層分區(qū)、構(gòu)造分區(qū)、活動斷裂和地震動參數(shù)、地?zé)岱植继卣鞯汝P(guān)鍵工程地質(zhì)問題，滿足了開展地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)的需要，從而保證了鐵路工程建設(shè)安全順利地推進(jìn)，成為“一帶一路”建設(shè)的示范工程。