青藏铁路那曲丘陵区路堑地下水特征及处理措施

文章编号：１０００一０２４０（２００３）增刊１一００２０—０４
青藏铁路那曲丘陵区路堑地下水
特征及处理措施
段青龙
（铁道第一勘察设计院乌鲁本齐分院，新疆乌鲁术齐８３００１１）
摘要：通过对青藏铁路那曲丘陵区路堑地下水特征及影响因素的分析，研究了地下水对工程的危害并就防治地下水对路堑的危害提出了工程处理措施．
关键词：青藏铁路；路堑；地下水特征；处理措施
中图分类号：ｕ２１６４１＋４．１文献标识码：Ｂ
１前言
青藏铁路刚密学至那曲段通过西藏自治区那曲县城东南侧丘陵区，该段地处藏北高原，海拔在４６００～４７００ｍ之间，气候寒冷，空气稀薄，地下水较发育．本段线路长约２５ｋｍ，其中有５处以路堑通过，累计长度约７ｋｍ，路肩设计高程位于地下水位以下或地下水位附近，路堑工程普遍存在着地下水处理问题．
本文以ＤＫｌ６６２＋４００～ＤＫｌ６６３＋０００路堑工点为例，对其勘探资料和２００２年７月份的地下水位观测资料进行统计分析，总结那曲丘陵区路堑地下水的特征．
２地质概况
２．１地形地貌
由于第四纪强烈的冰川作用，使藏北高原形成高原丘陵地貌．丘体多呈馒头状，坡面较平缓，地表草皮发育；丘间洼地地形较平坦，大部分地表为湿地，相对高差２０～５０ｍ．
２．２地层岩性
本段地层主要为侏罗系泥质页岩，在局部地表和丘间洼地上覆第四系全新统坡、洪积粉质粘土．页岩为中薄层构造，泥质结构，节理较发育，表层呈角砾状或碎块状，全风化至强风化，风化层厚５
～９ｍ．岩层遇水易软化、弱膨胀，岩层产状Ｎ３０。

～６５。

Ｅ／２５。

～４５。

Ｎ．
２．３气象特征
本地区属于高原亚干旱气候区．据那曲县气象站观测资料，年平均气温为一１．３℃，最冷月平均气温一１２．９℃，最热月平均气温８．Ｏ℃，极端最高气温２４．２℃，极端最低气温～４１．２℃；年平均降水量４１３．８ｍｍ，年平均蒸发量１６９０．７ｍｍ，年最大降水量５８３．９ｍｍ，年最大蒸发量２１１６．８ｍｍ，平均降雪初终日数３１７ｄ，最大积雪厚度２１ｃｍ；最大季节冻土深度２８１ｃｍ．
３地下水特征及影响因素
路堑地下水为基岩裂隙水，地下水位埋藏深度３～１２ｍ．根据钻孔提水试验结果，丘体中下部水量较大，涌水量Ｑ＝ｏ．２５～ｏ．４２Ｌ・ｓ～，丘体上部水量较小，无法进行提水试验．水文地质条件受多种因素的影响，季节变化、地形条件及风化层厚度是影响地下水位和水量的主要因素．
３．１季节变化对地下水的影响
丘陵区地下水为基岩裂隙水，补给来源主要为大气降水．其水量和水位随季节性变化幅度较大．在雨季降雨频繁、降雨量较丰富，补给充足，则地下水位较高、水量较大；旱季降雨稀疏、降雨量较少，补给较贫乏，则地下水位较低、水量较小，
收稿日期：２００３—０１—１８｝惨订日期：２００３—０６一１６
作奢简介：段青龙（１９６８）．男．陕西商州人，工程师，１９９２年毕业于西南交通大学工程地质系，主要从事地质勘察工作
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ＤＫｌ６６３＋０００左３０ｍ４６３７，８０４６３１．７０６，１０４６３２，７０５，１００．３７ＤＫｌ６６３＋０００４６３３６０４６２７．４０６．２０４６３仉００３．６０ＤＫｌ６６３＋０００右３０ｍ４６３０．４０４６２４．４０６．００４６２７．３０３１０
本区受印度洋气团影响，降雨量较为丰富，降水形式以雨夹雪、雹为主，多集中在６～９月份，在此期间路堑地下水位较高、水量较大．
藏北高原海拔在４５００ｍ以上，气温、气压较低，日温差较大，最大日温差达３８℃左右，降雪日期较长，多集中在每年９月至翌年６月份．由于青藏高原辐射强烈，降雪后地表温度迅速回升，有利于积雪融化，使地表不易形成很厚的积雪，“青藏公路冬天不封路”的事实就是证明了这一点．每年９月至翌年６月，基岩裂隙水主要以边降雪边融化边下渗的方式补给，地下水位较低、水量较小．对２００２年５月份（旱季）和７月份（雨季）两次水位观测资料进行对比，发现本段地下水位变化幅度一般为３—５ｍ，局部达到６ｍ．
３．２地形条件对地下水的影响
由于基岩裂隙水的补给来源主要为大气降水，因此地下水位和水量与地表汇水条件密切相关．丘体上部不但汇水面积较小，而且缺乏上部地下水的渗流补给，其地下水位埋藏较深，且水量较小．丘体中下部和丘间洼地地表汇水面积较大，且有上部地下水的渗流补给，其地下水位埋藏深度较浅，且水量较丰富．通过对ＤＫｌ６６２＋４００～ＤＫｌ６６３＋ｏｏｏ路堑钻孔资料进行统计分析（表１），发现在丘体上部地下水位埋藏较深，位于岩层风化线以下（图１），且水量较小；在丘体中、下部地下水位埋藏较浅，位于岩层风化线以上（图１、图２），且水量较大．丘间洼地地下水出露，使地表形成湿地．
３．３风化层对地下水位的影响
泥质页岩风化层岩体呈角砾状或碎块状，透水性较好，为大气降水提供了良好的下渗通道，而较完整（弱风化）的页岩渗透性较差，且裂隙水下渗至弱风化面，完整基岩遇水软化、膨胀，对裂隙水的下渗起到阻隔作用，使大部分地下水赋存于风化层中．因此，本段基岩裂隙水的水位埋藏深度与基岩风化层厚度有着密切的关系．在对ＤＫｌ６６２＋４００～ＤＫｌ６６３＋ｏｏｏ路堑钻孔资料统计分析（表１）过程中，发现地下水位一般位于风化线以上，地下水位线与风化线形态基本一致（图１、图２）．
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距离，ｍ
囝１地下水位与风化线、地面线关系图
（线路纵断面图）
距离／ｍ
图２地下水位与风化线、地面线关系图
（丘体中部线路横断面图）
综上所述，本段地下水特征主要表现为雨季地下水量较大、地下水位较高｝丘体上部水量较小、水位埋藏较深，丘体中下部和丘问洼地地下水量较大、水位埋藏较浅；基岩风化层厚度越大，则地下水位埋藏越深，含水层一般位于风化层中．
４地下水对路堑工程的危害
地下水对路堑工程的危害主要表现为施工中的边坡滑塌、路基基底冻胀翻浆及边坡防护工程的冻害等方面．
４．１边坡滑塌
地下水的赋存，不但增加了风化层土体的自重，而且使完整基岩面软化、膨胀，形成软弱面（带），在路堑开挖过程中，将会引起上游侧边坡风化层土体失稳，而沿完整基岩面产生滑动坍塌现象．另外，由于边坡土体受地下水冻融作用的影响，而使土质疏松，也会引起边坡失稳．
４．２路基基底冻胀翻浆
由于地下水的浸泡和行车振动作用，使路基基底风化层土质软化、土体颗粒变细，在寒冷季节将
会产生冻胀现象．春融时期，地下水化冻，路基基底土体强度急剧下降，路基将会产生沉降和翻浆冒泥现象．路基基底稳冻胀翻浆现象将严重影响路基稳定性和运营安全．
４，３边坡防护工程的冻害
路堑开挖后，边坡表层（最大季节冻土深度范围内）赋存的地下水在冬季将会冻结成冰，引起膨胀，对边坡防护设施产生挤压和推移作用，而导致防护设施遭受破坏．
５地下水的处理措施
根据地下水对路堑工程的影响和危害，其治理措施应采取排水和防冻害相结合的原则．对于路堑边坡不稳定土体和可能失稳的土体可采用挡土墙或其它支护措施进行防护．
５．１排水措施
防止地下水对路堑工程的危害，最有效的办法就是将路基基底和边坡路堑边坡内的地下水排走．在我国东北地区，铁路路堑地下水一般为第四系孔隙潜水，对其处理主要采用集水井、降水井与排水通道相结合的措施，而本段路堑地下水为基岩基岩裂隙水，其水文地质条件较为复杂，采用传统的降水办法可能效果不佳．
为了防止地下水在路堑内滞留而危害工程，针对本段路堑地下水的特征，应采取在路基基底和边坡设置渗水层的排水措施，使地下水沿渗水层排到路堑以外．
５．２防冻害措施
为了防止路基基底和路堑边坡的冻害，对路基基底的土层应进行铲除，换填卵砾石土，对路堑边坡进行超宽开挖，在边坡和挡土墙之间设卵砾石渗水层；为了防止地下水在渗水层中发生冻结现象而影响排水，路基基底换填厚度和边坡超宽开挖厚度必须大于本地区最大季节冻土深度，或在路基基底和路堑边坡设置保温措施．
６结语
藏北高原气候寒冷，温差较大，地下水对路堑工程具有严重的危害性，对地下水的处理措施是否得当、效果是否奏效，是铁道部技术鉴定中心和设计单位非常关心的问题．在２００１年勘察过程中发现那曲丘陵区路堑存在地下水问题后，引起了设计单位的高度重视，决定在２００２年对本段路堑进行补充勘察，再做大量的勘探和水文地质试验工作，进一步查明本段路堑水文地质条件．
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