李　昶

(南昌鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江西南昌　330002)

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綜合地質(zhì)勘察方法在埃塞俄比亞鐵路Kench特大橋工程中的應(yīng)用

李昶

(南昌鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江西南昌330002)

埃塞俄比亞鐵路MIESO-DAWANLE段所遇斷層總體走向NNE，斷層所處地形地貌復(fù)雜，巖土類型多樣，且斷層的分布及特征影響線路及相關(guān)工程的設(shè)計(jì)。以Kench特大橋工程的勘察工作為例，采用綜合地質(zhì)勘察方法查明地層巖性、斷層分布及特征，為鐵路工程設(shè)計(jì)及施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

綜合地質(zhì)勘察方法斷層特大橋

1　概述

埃塞俄比亞位于東非大裂谷區(qū)域，是地殼活動(dòng)的活躍地帶，以斷層、火山為主的地質(zhì)構(gòu)造異常發(fā)育，斷層以羽狀斷裂為主。埃塞俄比亞鐵路所遇斷層多為埃塞俄比亞大裂谷的次生斷層，總體走向NNE，在一些地段斷層相互切割使地層成塊狀分布，斷層的走向及發(fā)育程度影響線路及相關(guān)工程的設(shè)計(jì)。采用綜合地質(zhì)勘察方法查明地層巖性、斷層分布特征，為鐵路工程設(shè)計(jì)及施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

2　工程地質(zhì)概況

2.1工程概況

埃塞俄比亞鐵路MIESO-DAWANLE段線路全長(zhǎng)206km，設(shè)計(jì)時(shí)速120km。擬建Kench特大橋起訖里程為DK137+495.30～DK138+097.66，特大橋中心里程DK137+797，橋長(zhǎng)602.36m，橋孔跨類型為18-32后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁。

2.2地形地貌

橋址所處地貌為河流沖洪積平原和剝蝕丘陵兩個(gè)地貌單元。河流沖洪積平原：地形平坦，植被沿河床兩側(cè)呈條帶狀發(fā)育，以濃密、帶尖刺的灌木叢為主，地面高程介于1 018～1 020m之間。剝蝕丘陵：地形有所起伏，坡緩峰圓，自然坡度5°～10°，坡腳侏羅系灰?guī)r出露，地面高程介于1 020～1 025m之間。

2.3地層簡(jiǎn)述及水文地質(zhì)特征

橋址處地層由新到老為第四系更新統(tǒng)沖洪積層砂土及黏性土、第三系砂質(zhì)泥巖和侏羅系灰?guī)r。橋址跨越Kench河，地表水不發(fā)育，雨季流量較大，河水易暴漲暴落。

3　綜合地質(zhì)勘察方法

主要采用地質(zhì)調(diào)繪、物探和鉆探等方法進(jìn)行勘察。

3.1地質(zhì)調(diào)繪

在收集《1∶25萬德雷達(dá)瓦地質(zhì)圖(GeologicalMapofDiredawa)》、《1∶200萬埃塞俄比亞地質(zhì)圖(GeologicalMapofEthiopia)》等區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)橋址范圍內(nèi)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、特殊巖土的分布及工程地質(zhì)特性做初步調(diào)查。調(diào)查結(jié)果：橋址區(qū)巖性主要為侏羅紀(jì)灰?guī)r(丘坡坡腳出露)、第三系砂質(zhì)泥巖及第四系覆蓋層，有一斷層沿河流方向發(fā)育(見圖1)，無不良地質(zhì)作用。

圖1　線路工程地質(zhì)

3.2物探

地球物理方法均是利用介質(zhì)的物性差異進(jìn)行勘探，由于所利用介質(zhì)的物理性質(zhì)不同，從而形成不同的地球物理勘探方法。根據(jù)物理場(chǎng)的特性和理論原理，地球物理方法可歸納為平面和體積勘探兩類，淺層地震法歸屬于平面(即射線平面)勘探范疇，而電法歸屬于體積勘探范疇。本次工作將地震勘探和電法勘探相結(jié)合，以此來提高物探工作的解釋精度。本次地震勘探采用Miniseis24綜合工程探測(cè)儀，電法勘探采用WDJD-4多功能數(shù)字直流激電儀。本次綜合物探完成的工作量見表1，綜合物探測(cè)線布置見圖2。

表1　綜合物探完成工作量

圖2　綜合物探測(cè)線布置示意

根據(jù)Kench特大橋處電法和地震勘查的野外數(shù)據(jù)整理，得到該地段的電法ρs平面等值線圖和地震推測(cè)縱斷面圖(如圖3和圖4所示)。

圖3　Kench特大橋ρs平面等值線

圖4　Kench特大橋地震推測(cè)縱斷面

由圖3可知，在DK137+660～DK137+700之間可能存在一個(gè)斷層，斷層走向大致EW向，和中線成60°左右夾角；再由圖4可以得出，該斷層傾向NE向，視傾角70°左右(與中線在水平面上投影)，為一正斷層，破碎帶范圍10m左右。

3.3鉆探

在物探測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)在鉆孔ZD-Ⅳ-039與ZD-Ⅳ-040之間物性存在異常，同時(shí)兩孔的部分巖芯比較破碎，可能存在斷層，因此第二次進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)在ZD-Ⅳ-039與ZD-Ⅳ-040之間、ZD-Ⅳ-040與ZD-Ⅳ-041之間進(jìn)行了補(bǔ)勘，增加了ZD-Ⅳ-039-1與ZD-Ⅳ-040-1兩個(gè)鉆孔。鉆探揭示地層如下。

(1)第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)

2-1 礫砂，灰黃色，稍密，局部松散，砂質(zhì)較純，干燥-稍濕，層厚0～5m，巖土施工工程分級(jí)為I級(jí)松土，分布于河床。

(2)第四系更新統(tǒng)沖洪積層(Q3al+pl)

③1粉質(zhì)黏土，灰褐、褐黃色，硬塑，局部堅(jiān)硬，含礫卵石，層厚0～13.2m，具弱膨脹性，巖土施工工程分級(jí)為Ⅱ級(jí)普通土。

③1-2礫砂，灰黃、灰白色，中密，稍濕，砂質(zhì)不純，偶夾細(xì)圓礫，層厚0～7.6m，巖土施工工程分級(jí)為I級(jí)松土。

③2粉質(zhì)黏土，灰黃、淺黃色，堅(jiān)硬，局部含砂量大，偶夾礫石，層厚0～10.7m，巖土施工工程分級(jí)為Ⅲ級(jí)硬土。

(3)第三系(N)

⑦2-1全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，灰黃、褐黃色，巖芯呈砂土狀，偶夾巖塊，厚0～4.8m，巖土施工工程分級(jí)為Ⅲ級(jí)硬土。

⑦2-2強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，紫紅色，節(jié)理、裂隙發(fā)育，膠結(jié)較差，巖芯破碎，多呈碎塊狀，少量柱狀，局部為砂土狀，錘擊易碎，厚0～7.30m，巖土施工工程分級(jí)為Ⅳ級(jí)軟石，單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc平均值為1.25MPa。

⑦2-3弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，紫紅色，泥鐵質(zhì)膠結(jié)，中厚層構(gòu)造，巖芯較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯多呈柱狀，節(jié)長(zhǎng)一般為100～30cm，最大揭示厚度8.1m，巖土施工工程分級(jí)為Ⅳ級(jí)軟石，Rc平均值為6.3MPa。

(4)侏羅系(Jh)

⑨1全風(fēng)化灰?guī)r，灰白色、灰黃色，巖芯呈砂土狀，少量碎礫狀，厚0～3.3m，巖土施工工程分級(jí)為Ⅲ級(jí)硬土。

⑨2強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，青灰色，呈土夾角礫、碎塊，餅狀，少量短柱狀，節(jié)長(zhǎng)多為7～10cm，厚0～7.1m，巖土施工工程分級(jí)為Ⅳ級(jí)軟石。

⑨3弱風(fēng)化灰?guī)r，青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，巖石結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙大部分閉合，由方解石充填，巖芯多呈柱狀，節(jié)長(zhǎng)多為5～20cm，少量碎塊狀，最大揭示厚度11.9m，巖土施工工程分級(jí)為Ⅴ級(jí)次堅(jiān)石，Rc平均值為37MPa。

4　勘察成果

采用各種勘探手段查明橋址區(qū)地層巖性及不良地質(zhì)的分布，繪制橋梁工程地質(zhì)縱斷面圖，橋址區(qū)部分工程地質(zhì)縱斷面見圖5。通過對(duì)比分析，在DK137+681.50及DK137+714.20處補(bǔ)孔進(jìn)行驗(yàn)證分析，從鉆孔情況來看，ZD-Ⅳ-039、ZD-Ⅳ-039-1孔部分巖芯風(fēng)化強(qiáng)烈、破碎，呈角礫狀、碎屑狀，塊間多為方解石所重新充填膠結(jié)，擠壓擦痕較為明顯；在鉆孔ZD-Ⅳ-039-1中，深度28.5～29.0m處可見明顯的斷層泥，其上下巖芯均比較破碎，部分成碎石狀。經(jīng)綜合判定，此斷層屬張性斷裂，該斷層傾向NE向，視傾角約70°，破碎帶寬度約5～10m。

圖5　橋址區(qū)部分工程地質(zhì)縱斷面

5　結(jié)束語

埃塞俄比亞位于東非大裂谷區(qū)域，是地殼活動(dòng)的活躍地帶。前期收集了當(dāng)?shù)貐^(qū)域地質(zhì)資料，使用地球物理勘探和鉆探方法相結(jié)合的勘探方法，對(duì)勘察成果進(jìn)行驗(yàn)證，查明了橋址區(qū)地層巖性、斷層分布特征，為鐵路勘察設(shè)計(jì)及施工提供了依據(jù)。

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The Application of Comprehensive Geological Survey method in Kench Super Large Bridge Project of Ethiopia Railway

LI Chang

2016-05-09

李昶(1984—)，男，2009年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2016)04-0042-03

P642

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