新建铁路路基下埋藏墓穴坑洞的探查及其工程处理.pdf

・线路／路基・新建铁路路基下埋藏墓穴坑洞的探查及其工程处理朱军（中铁第一勘察设计院集团有限公司西安７１００４３）摘要路基的填方地段在铺轨初期加载列车运行震动后，往往会引起路堤原地面下埋藏墓穴等其它坑洞产生塌陷，是新建铁路运营初期的多发病害。针对集包三四线初期运营遇到的路堤基底塌陷问题，对设计文件、施工方法、工序、工艺进行逐一排查。采用综合勘察手段，经分析研究，提出了解决问题的对策，消除了行车安全的隐患，对同类线路病害的整治具有一定的借鉴作用。关键词新建铁路埋藏墓穴路基塌陷综合勘察处理措施中图分类号Ｕ２１２．２文献标识码Ｂ——文章编号１００９４５３９（２０１４）０４００６ｌ一０４Ｐｒｏｂａｔｉｏｎａｎｄ∞ＥｎｇｉｎｒｉｎｇＴｒ昀饷ｅｎｔｏｎｔｈｅＢｕ订ａｌＴ哪ｂＰｉｔＵｎｄｅｒｔｈｅＥｍｂａｎｋｍｅｎｔｏｆ№Ｎｅｗｌｙ・ＢｌｌｉｌｔＩｉｌｗａｙＬｉｎ姻ＺｈｕＪｕｎ（ｃｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＦｉｒｓｔｓｕｒｖｅｙ＆ＤｅｓｉｇＴｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅＧｒｏｕｐ“’ｃ０．ｄ．，ｘｉａｎ７１００４３，ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｍｃｔＡｔｔｈｅｂｅ百ｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅ仃ａｃｋｌａｙｉｎｇ，ｔｈｅｆｉＵｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｄｂｅｄｗｉＵｓｈａｋｅｗｈｅｎｔｈｅ砌ｎｃｏｍｅｓｉｎｔｏｏｐｅ训ｏｎｓｏ鹊ｔｏｃａｕｓｅｐｉｔｃｏｌｌａｐｓｅｌｉｋｅｂｕｒｉａｌｔｏＩＩｌｂｕｎｄｅｒｔｈｅｏｒｉ西ｎａｌｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｅｍｂ粕ｋｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｓｆｂｑｕｅｎｔｄｉｓｅａ－ｓｅｓａｔｔｈｅｅａｒｌｙｓｔａｇｅｏｆｔｈｅｎｅｗｌｙｂｕｉｌｔｍｉｌｗａｙｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ａｉｍｅｄａｔｔｈｅｅｍｂａｎｋｍｅｎｔｂ踮ｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｅａｆｌｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｅｔｐａｃｋａｇｅｔｈｒｅｅｏｒｆｏｌｌｒｌｉｎｅ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓａｒｅｍａｄｅｏｖｅｒｄｅｓｉｇｎｄｏｃｕｍｅｎｔｓ，ｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｐｍｃｅｓｓａｎｄｃｒａｆｔｓ．℃Ｃｏｕｎｔｅ咖ｅａｓｕＩｓｈａｖｅｂｅｅｎｔａｋｅｎｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｈｉｄｄｅｎｔｒｏｕｂｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅ℃ｃｏｍｐＩｈｅｎｓｉｖｅｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｂｙｅｘｐｌｏｍｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｉｃｈｓｅｒｖｅｓ髂ａｃｅｎａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒ１ｉｎｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｎｅｗｌｙ＿ｂｕｉｌｔｒａｉｌｗａｙｌｉｎｅ；ｂｕｒｉａｌｔｏＨｌｂ；ｍａｄｂｅｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｕｒｖｅｙ；ｃｏｕｎｔｅｍｅ鹊ｕｒｅｓ１工程概况集包三四线铁路Ｄｌ（５８３＋５３０～ＤＩ（５８５＋５６０段，路堤中心最大填高１２ｍ，路堤坡率在高度０～８ｍ段为１：１．５；８ｍ以下，１：１．７５。路堤占地宽度约为５０ｍ，修筑路基前，地基为平坦的耕种农田，路堤填筑前的基底处理，采用了重型机械冲击碾压的措施。病害地段的地质环境为：线路范围内施工前均为平坦的耕种农田，地层主要为总厚大于１５ｍ的第四系全新统冲积粉土（Ｑ产）、砾砂（Ｑ产）和粗、细圆——收稿日期：２０１３１ｌＯｌ砾土（Ｑ学）。粉土，褐黄色，层状分布于地表，层厚４．７～６．０ｍ；砾砂，灰褐色，分布于粉土之下，层厚４．０～５．１ｍ；圆砾土，色杂，砾石成分以大理岩为主，偶见有卵石，层厚大于５．０ｍ。２埋藏墓穴塌陷病害的发生２．１施工前的地基处理据施工单位反映，在施工前的地基碾压处理过程中，Ｄｌ＜５８４＋１６５～ＤＩ＜５８４＋１９０（左线里程）和ＤＩ（５８４＋１７５～ＤＩ＜５８４＋２０５（右线里程），约３０ｍ的范围内，路堤中部基底处碾压时发现５个异常下陷点，铁道建筑技术ＲＡ『ＬＭｙＣＯ￣Ｓ丁尺ＵＣ丁『０～丁￡．ＣＨ『ＶＯＬＯＧｙ２０７４ｒ４Ｊ６１万方数据・线路／路基・图１ＤＫ５８４＋１９０右侧路基坡脚处坑从平面尺寸到深度，完全符合当地墓穴的形制，确Ｈ坤？：是翌翟，呈簋差冀譬黧曼掣认塌巢蒹雾篙妥料，当地大约有。５座坟墓，施技术人员随同施工单位技术人员进行了现场调查，…”…“”“…’…●”．１一＿一～一～。～一、。ＤＫ５８４＋１９０右侧路基坡脚处塌陷坑穴，穴口为圆工前发现处理５座，施工后发现处理２座，还有８座形舭ｏｃｍ和书３０ｍｍ，口小肚大，两穴口间距约４０墓穴，分布在何处？如何在即将交付营运的铁路路堤．６０ｃｍ，洞内壳土工格栅，洞中有塌体，塌体物表层范围内探查，消除塌陷隐患是一个比较刺手的问题。为路基填方料，开挖后发现坑穴呈长方体，长宽高４采用物探的方法探测路基下的埋藏墓穴约为２．０ｍ×１．５ｍ×１．８ｍ，坑壁四周近似垂直，直立性好。施工单位反映，ＤＫ５８４＋１７６左侧已回填４・１选用三极ＧＤＳ高密度测深法的坑穴，形式与此相同。从塌陷坑的平面尺寸及塌ＧＤｓ高密度电阻率法测量方式为：在地表某点陷深度确认，两处塌陷均为无主墓穴在重载列车震令测量电极不动，按等差极距差不断加大供电电极动压实后，墓室自然拱破裂发生塌陷所致。极距，从而研究地表某点下方电阻率的垂向变化。由于供电电极极距的不断加大，增加了供电电流在３塌陷原因分析及路堤稳定性评价地下的分布范围，相当于增加了探测深度。因此通回顾勘察设计和施工前的地面情况，发生塌陷过分析电测深视电阻率曲线及断面图，可了解测点的地段均为耕种农田，没有任何墓地标志，虽然在下方及剖面的垂直方向电阻率变化情况。它采用填筑路堤之前的重型机械碾压中发现有５处塌陷异ＡＢ／２等间距跑极方法，后一次测值与前一次测值常点，由于塌陷体积不大，没有进一步探查塌陷原相同或相近，则认为地下地质体的电性未发生变因，当时作为一般流水下泄坑洞做了回填压实处理。化，如发生较大变化，则认为地下地质体介质发生在２０１２年１０月路堤坡脚再次发生塌陷后，引了变化。高密度电法与常规直流电测深方法不同起了有关方面的重视，为消除塌陷隐患，根治塌陷之处在于高密度电法数据采集是按等差极距进行万方数据・线路／路基・数据采集，数据采集密度更大，所反映的地质信息更丰富。根据任务要求和工区内的实际地形地物情况，沿两侧路基边坡分别布置４条探测剖面。剖面两侧端点坐标由测量班提供，测点位置为测绳拉距定点，测点间距３～４ｍ，极距差１ｍ，最大探测深度Ａ。＝２１ｍ，物探剖面位置见表１。４．２数据采集时去伪存真的保证措施供电电极及测量电极尽可能打深，尽量穿透冻土层，保证采样数据的真实度；测量电极采用特制固体不极化电极。实时监测采集数据，对异常数据进行重复测量，确保采集数据的可靠性。及时进行质量检查点测量工作，发现有影响数据采集精度的因素及时排查，并进行复测工作。表１剖面位置分布剖面编号里程高程ＩＤｌ（５８４＋１６３～＋２ｌＯ左１６ｍ１２６６．７ⅡＤＫ５８４＋１６３～＋２１０左１２．４ｍｌ２６９ⅢＤＫ５８４＋１６３一＋２ｌＯ左９．５ｍｌ２７ｌⅣＤＫ５８４＋１６３一＋２１０左５．９ｍｌ２７３ＶＤＫ５８４＋１８０一＋２３０右１１．４ｍｌ２７３ⅥＤＫ５８４＋１８０～＋２３０右１１．５ｍｌ２７ｌⅦＤＫ５８４＋１８０～＋２３０右１４．８ｍ１２６８ⅧＤＫ５８４＋１８０～＋２３０右１８．７ｍｌ２６６ⅨＤＫ５８４＋１８０～＋２３０右２２．５ｍ１２６５本工点实际完成野外电法测点１２５个，质量检查点６个，共计１３１测点，合计物探剖面长度４４０ｍ。４．３工作方法及原理为了满足任务要求，根据工点实际地形地物及地质地球物理特征条件，选用三极ＧＤＳ高密度测深法对该工点进行物理勘探。（１）三极ＧＤｓ高密度测深法原理平面布置见图２。ＡＢＭ；Ｎ图２三级电测深平面布置如图３所不，电阻翠公式（均匀大地）司得肘、Ｊ７、７处的电位为：ｕＭ＝砉（南一南）（１）砜＝舞（南一南）（２）≤ｐ嘹萎麸一蛐图３ＧＤＳ电测深法工作原理ⅣⅣ式中，ＡＭ、删、Ａ、Ｂ分别为Ａ、曰与肘、Ｊ７、ｒ之间的距离。Ⅳ将（１）、（２）两式相减可得Ｍ、两点之间的电位差：△‰＝ｕＭ一砜＝舞（南一南一南＋南）则ｐ＝１ｌ１ｌ，砀一丽一而＋丽令Ｋ＝丁一Ｔ旨厕一丽一丽＋丽则ｐ＝．｜｝竺笋ｊ均匀大地电阻率公式』式中，Ｋ为装置系数（或布极常数），单位为ｍ，由于地下为均匀各项同性介质，故ｐ与Ｋ、，的值无关。上面所讨论的情况是在地形水平、地下仅有单一的均匀各项同性介质。而实际地下地层的导电性往往是不均匀的、且地形也不是水平的，因此有必要进一步分析非均匀地质条件下视电阻率及电流场分布的情况。视电阻率：当地表非水平或地下介质不均匀时（存在２种或２种以上介质时），仍然采用前述均匀“介质中的供电方式，仍由前述的公式计算电阻率”“”值，但这时计算出来的电阻率值，既不是ｐ。也“不是ｐ：和ｐ，，而是与三者都有关的量，称为视电阻”率，用符号风表示，即（２）ＧＤＳ电测深法工作原理铁道建筑技术ＲＡＪＬ¨，Ａｙｃ０ＮＳ丁只Ｌ，Ｃ丁『ｏＮ托－ｃｌＨＮＯＬＯＧｙ’２０４ｒ４Ｊ△‰，Ｎｐｓ２丘Ｔ６３万方数据・线路／路基・视电阻率为在电场有效作用范围内各种地质体电阻率的综合影响值。非均匀电场如图４所示。由图４可见：高阻体具有向周围排斥电流的作用，低阻体具有向其内部吸引电流的作用。ＤｓｔｉＡＭＮＢｐｓｔ５。ＡＭＮ堕８ｐ％、ＡＭ净净地面。碾翦蟹伊礴襄ｆｐＩ／‘ｐ：ｐｌ／ｎ，＞ｎ＼ｐ１（ａ）（ｂ）（ｃ）图４非均匀介质中的地下电流场／＼‘、、，／婀宠置鬻要裟黧戮篓善警嚣据采篡震爰黧裟响数耋耋三篓登乏髦鼍警翌妻挚，要耋銎窑耋妻曼曼牺７。、柔呈熹萎藻凳瓮茹荞鼋窑嘉翟荔芋苯』蔷量检妻苎翼耋琶紫基曼±’‘≤篓釜曼二，兰堂曼黔黧霎查点：末：翼翠嚣ｉＨ赢！蕃篇篡；；焘荔主荔’空鎏！墨罗三：，妻譬垩警霎蔓璧娈孳璺篓安？掣量“…“““……茅ｊ、亲蔷集募岳叭扎口川例Ｍ。促。皂氅？墅：，篓苎警氅皂拿褒苎苎盖乏蓑曼篓！耄兰“。，二面翥言ｉ笔巍深曲线类型为Ｈ型，反映为三位皇圭要孝ｊ．翌，苎曼竺曼多，皇篓箩竖，型苎譬譬妻层地电薪蔷：暴二甚葛夏三蔷磊兰毒鼋匠军品线双芯平行粤．缆翼固孳不极化璺．极。！本兰位守，．主寸’磊塞主綦：菱花较美ｊ圣爱慕老，孟示鼍匠辜妻乔舔发）组成。使用仪器为ＧＤ佗高分辨地质探测仪（本，丰扰覆，吴；第三层曲线趋势明显，反映为电阻率值很好的高精度工？物理勘探方法。５处理措施图５中，ｐ２》ＭＮ，ｐｓ剖面曲线的变化能清楚针对路基填筑已经完成，并已铺轨临时运营的万方数据・线路／路基・试验，分析了ｃＦＧ桩桩板复合地基用于处理严格的地基工后沉降要求条件下高速铁路路基深厚软弱土地基的受力、变形规律，得出了如下的几点结论：…÷…铜…．ｄ＾一…；一静～？：：：；二：：］｛瞄置曩蚱：＆：二蓦目蠹：薯；ｉ踺翊至羲：誉蘩！；薯嚣髦：ｉ掘静嗍蒸美薯；砻鲋要霉囊竺裂：霹：肇群至蔓至至蠹翟！；弼磺刍要：：：二ｔ二：：ｆ：：：：：：＝ｔ＝：：ｔ＝：：’…：：ｆ÷…—｝巾．心＋中线一墙趾＋墙踵时间／ｄ图９二桩间土压力与上部荷载及时间关系曲线日曩ｊ蒌之羹罩……匕一—……面｛………－｝＋…’｝．。：§∞一…；一＋卜肯纂躲｛＝＝＝…＋－～ｊｗＥ；萎：｝：’一书一…ｒ～ｔ－ｎ鲰蝴一年・口丹：…ｈ扣－一｜－－七孑，砖碴『…－稚ｚ十…．．韬牛…．卜一卜凸鞋～髅ｇ盘皇蔗●●：：：：●＿－一一中线＋墙趾＋墙踵图１０四桩间土压力与上部荷载及时ｌ司关系曲线（１）对填高达６．２ｍ的路基，采用２７．５ｍ长的ｃＦＧ桩桩板复合地基进行地基处理是可以将地基工后沉降量控制在１５ｍｍ以内的。（２）采用摩擦型ｃＦＧ桩桩板复合地基的桩间土的压缩主要发生在桩身下部的一定范围之内（这个工程实例的比例是下部２／５桩长），整个桩长范围内土体压缩量在地基总压缩量中所占的比例可以达到一半以上。（３）加荷过程中桩端附近处土体产生超孑Ｌ压峰值，在深层不存在排水面时，超孔压在深度方向上呈弧形分布，并逐渐向浅层消散，从而会引起浅层地基土的超孔压也经历一个先增长、后消散的变化过程。（４）若无有效排水通道相连接，深层透镜体砂层即使厚度达到６ｍ以上，也无法形成真正的透水面。（５）ｃＦＧ桩桩板复合地基处理的地基的侧向变形微乎其微，可以忽略。（６）在桩顶和筏板之间设置１５ｃｍ厚的碎石褥垫层的ｃＦＧ桩桩板复合地基的桩土应力比达到１４以上，浅层的３／５桩长范围内的桩间土的压缩量只有大约４ｍｍ，这样的结构与桩基础很类似，设计时要加以注意。参考文献［１］刘双菊．桩一板不同连接方式沉降机理及在路基处理—中的应用研究［Ｄ］．天津：天津大学，２００７：１２．［２］铁道第三勘察设计院集团有限公司，中铁第四勘察设计院集团有限公司，中国铁道科学研究院．ＴＢ—１０６２１２００９高速铁路设计规范（试行）［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１０：３４．［３］刘远锋．路基工程工后沉降控制地基处理方法的研究—［Ｄ］．天津：天津大学，２００９：２４．［４］肖宏，郭丽娜．桩板结构技术应用研究［Ｊ］．铁道标准—设计，２０１０（２）：４７５１．［５］中铁二院工程集团有限责任公司．ＴＢ—１０１０６２０ｌＯ铁路工程地基处理技术规程［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１０：６２．［６］中国铁道科学研究院．铁建设［２００６］１５８号客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００６：２．［７］《地基处理手册》编写委员会．地基处理手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２０００：４４６．（上接第６４页）参考文献６结论［１］ＧＢ５０００７建筑地基基础设计规范［ｓ］．北京：中国建集包三四线ＤＫ５８４＋１６５～ＤＫ５８４＋２０５段路基筑工业出版社，２０１２．下存在一定数量的墓穴空洞，根据施工前地基处理［２］铁道部第一勘测设计院铁路工程地质手册［ｓ］．２时塌陷的５处及施工完成后塌陷的２处坑洞，已经朊北京：中国铁道出版社，２００５．塌陷的７处墓穴情况分析，墓穴埋深较浅，零星无规［３］铁道部第一勘测设计院．集包三四线工程地质勘察报律分布，采取分别开挖回填夯实的方法，经济实用。告［Ｒ］．２００９．通过物探方法确定还没塌陷的５处既有路堤下埋藏［４］ＧＢ５００２１岩土工程勘察规范及规程［ｓ］．２００１．疑似墓穴孔洞，采用钻机打孔，运用探灌结合的方［５］ＴＢ１００１３铁路工程物理勘探规程［ｓ］．２０ｌｏ．法，注浆充填墓穴孔洞，切实可行。—［６］ＴＢｌ００１３２０１０铁路工程物理勘探规程．［ｓ］．２０１０．７８铁道建篱技术凡４，ＬＭｙＣ０＾ｆＳ丁开ＵＣ丁『０～陌ＣＨ～ｏＬＯＧｙ’２Ｄ４ｒ４Ｊ２１∈≤Ｂｄ《提蒂ｑ叠Ｒ逍叫万方数据