徐正宣，蔣良文

(中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031)

成都至都江堰鐵路(簡稱成灌鐵路)是中國首條時速200 km城際無砟軌道鐵路，起于成都主城區(qū)，西至都江堰。該項目于2008年“5.12”汶川地震后開展前期研究設計工作，2008年11月開工建設，2010年5月建成運營。該項目是地震災后規(guī)劃重建的重大項目之一，也是我國在高烈度地震區(qū)建成的第一條市域高速鐵路，對加快災后重建、促進災區(qū)經濟社會發(fā)展具有重要作用;同時對合理開發(fā)旅游資源、加快沿線城鎮(zhèn)化進程，帶動沿線經濟發(fā)展，推進全域成都的實現和全國統(tǒng)籌城鄉(xiāng)綜合配套改革實驗區(qū)的建設具有重要意義。

線路位于成都沖洪積平原西部邊緣，經過府河、徐堰河、走馬河、江安河、沙溝河、沙河等河流，穿越蒲江—新津—廣漢、大邑—彭縣—什邡、龍門山山前等區(qū)域性隱伏斷裂帶;沿線地勢東南低西北高，地勢整體上平坦開闊，地形起伏小，呈階梯狀上升，地貌類型單一。整個平原主要展現了山前沖洪積扇，河流階地、漫灘，冰水-流水堆積扇狀平原，周邊一、二、三級堆積侵蝕臺地的地貌形態(tài)。

1 工程概況

成灌鐵路正線線路長65.465 km，橋梁占線路全長的67.8%，全線設有成都、安靖、紅光、郫縣東、郫縣、郫縣西、安德、聚源、都江堰、青城山、迎賓路、李冰廣場、漓堆公園15個車站。鐵路等級為客運專線，雙線，首創(chuàng)了具有自主知識產權的CRTSⅢ型無砟軌道、時速200 km無砟軌道橋梁、地鐵與城鐵同臺換乘等新技術。犀浦站為該線與成都市地鐵2號線的換乘站，設計采用“同臺換乘”的換乘方式。車站按全高架設計，規(guī)模為2臺4線，設450 m×15 m×1.25 m島式站臺2座，可實現兩者間的換乘客流“門對門”的直接換乘，首次在國內實現了城際客運專線(國鐵)與城市軌道交通共站同臺換乘。

2 區(qū)域地質概況

2.1 地層巖性

成都平原是中生代以來，繼承性的沉降盆地。第四系地層厚度變化，主要受斷陷內邛崍—大邑—彭縣斷裂和新津—蒲江斷裂及其隱伏延伸斷裂的控制，兩構造線間為平原主體部份，第四系厚度一般30～300 m，最厚處，主要在彭縣—竹瓦深陷范圍，第四系厚度為350～540 m。其下伏地層為中生界白堊系泥巖、礫巖(表1)。

表1 沿線主要巖土層概況

2.2 地質構造(圖1)

圖1 成都平原及周邊構造綱要

成都平原在構造位置上處于我國新華夏系第三沉降帶之川西褶帶的西南緣，界于龍門山隆褶帶山前江油—灌縣區(qū)域性斷裂和龍泉山褶皺帶之間，為一斷陷盆地。該斷陷盆地內，西部的大邑—彭縣—什邡和東部的蒲江—新津—成都—廣漢兩條隱伏斷裂將斷陷盆地分為西部邊緣構造帶、中央凹陷和東部邊緣構造帶3部分。

龍門山隆褶帶，經青川、都江堰至二郎山，長500余km，寬25～40 km。這是一個經歷了多次強烈變動的、規(guī)模巨大的結構異常復雜的東北向構造帶。

龍泉山褶皺帶，展布于中江、龍泉驛、仁壽一帶，長200 km，寬15 km左右，為龍泉山背斜及一系列壓扭性逆(掩)斷層組成，呈NE走向，現今時期斷裂活動標志少。

2.3 水文地質特征

2.3.1 地下水的分布特征及滲透性

按地下水賦存條件，地下水分為兩種類型:第四系孔隙潛水和基巖裂隙水。其中，第四系孔隙水，主要賦存于各個時期沉積的卵石土及砂層中，土體透水性強、滲透系數大，地下水豐富，是段內地下水的主要存在形式?；鶐r裂隙水一般不發(fā)育。

(1)上部含水層

第四系松散堆積層孔隙潛水含水層。連續(xù)分布在岷江沖洪積扇平原上部，第四系全新統(tǒng)(Q4al+pl)和上更新統(tǒng)(Q3fgl-al)砂礫卵石層中，含水層厚10～20 m。滲透系數20～40 m/d，含水豐富，鉆孔單井出水量為1 000～3 000 m3/d。據現有資料，郫縣永興鉆孔出水量為1 939.34 m3/d(S=3.01 m)。地下水類型多為HCO3-Ca，礦化度0.3 ～0.5 g/L。

(2)下部含水層

第四系孔隙承壓含水層。賦存于第四系中更新統(tǒng)下段(Q21)和下更新(Q1)含泥砂礫卵石層之中。連續(xù)分布在第四系下部，受基底形態(tài)的控制，含水層由西向東逐漸減薄。一般厚10～100 m，最厚達157 m。鉆孔單井出水量700～1000 m3/d，滲透系數1～5 m/d。據調查，郫縣樂百氏礦泉施工鉆井出水量765.68 m3/d，降升8.83 m，滲透系數2.58 m/d，地下水水頭埋深1.70～2.03 m，高出其隔水頂板36.80～36.47 m。

(3)隔水層

第四系中更新統(tǒng)上段(Q22)為含砂泥質礫卵石層，卵石多為強風化，結構致密。位于上部含水層(Q3)與下部含水層(Q21+Q1)之間，分布穩(wěn)定，其厚度20～70 m，弱含水，滲透系數小于1 m/d。對下伏含水層起到較好的封閉作用。

掩埋于第四系松散堆積層之下的白堊系灌口組(K2g)，是一套紫紅色泥巖、粉砂質泥巖、結構致密，厚度＞240 m。為穩(wěn)定的隔水層。

2.3.2 地下水的補給、徑流與排泄

成都市充沛的降雨量(多年平均降雨量947 mm，年降雨日達140 d)，構成了地下水的主要補給源。同時，臨近黑石河、金馬河、江安河、走馬河、油子河、徐堰河、游子河、沱江河地段，河水也成為地下水的主要補給源。此外，區(qū)內地下水還接受NW方向的側向徑流補給。

線路處于岷江冰水流水堆積扇上，地表水自扇頂入滲地下，通過徑流至扇前、扇間與下游河道又轉化為地表水，這是平原內地表、地下水間的一種大的轉化循環(huán)，這個大循環(huán)中，河道起主要排泄作用。本區(qū)內的金馬河、走馬河、沱江河等為主要排泄通道。成都地區(qū)地下水總的流向為北西向南東。

2.3.3 地下水的動態(tài)特征

區(qū)內地下水具有埋藏淺，季節(jié)性變化明顯，水位西北高東南低，沿河一帶高，河間階地中部低的特點。

根據區(qū)域水文地質資料，成都地區(qū)豐水期一般出現在7、8、9 月份，枯水期 12、1、2 月份，以 8 月份地下水位埋深最淺，其余月份為平水期。在天然狀態(tài)下，區(qū)內枯水期地下水位埋深3～5 m;豐水期地下水埋深2～4 m。根據區(qū)內地下水位動態(tài)長期觀測資料，在天然狀態(tài)下，水位年變化幅度1～3 m的占觀測點總數的65%，小于1 m的占10%，大于3 m的占25%)，變幅正常。

2.4 不良地質與特殊巖土

2.4.1 地震液化

據勘探資料，液化砂土，松散，飽和，分選性差，呈透鏡狀零星分布于沿線。厚度一般為1～3 m，局部稍厚達5 m，一般埋深小于20 m。全線地震動峰值加速度為≥0.10g，車站、路基、橋涵工程地基應根據檢算對液化土層采取工程加固措施，確保基礎的穩(wěn)定。

2.4.2 人工棄填土

主要為黏土，褐黃、灰黃等色，硬塑狀。人工棄土為既有線棄土，分布于既有鐵路兩側，厚0～4 m，分布范圍較小，一般對工程影響不大。沿線房屋建筑、道路表層均分布有人工填土，一般厚度0～5 m，若以填方通過，應注意夯實、碾壓。

2.4.3 軟土、松軟土

沿線廣泛分布軟土及軟塑狀黏性土(松軟土)，共計18段，總長約 6.984 km，占全線路基總長的25.07%。

軟土及松軟土多分布在堰塘、水田淺層和表層，為第四系沖洪積及冰水、流水堆積流塑～軟塑狀淤泥質黏土、軟黏性土等。據靜力觸探揭示，呈透鏡狀或軟硬互層狀(夾層狀)分布，單層厚0～3.3 m，總厚可達2～5 m。具有土質不均、含水量及孔隙比較大、有機質含量小、厚度變化大等特點。軟土、松軟土對路基工程影響較大，應按工點檢算處理。

沿線軟土、松軟土受季節(jié)性影響較大，主要是因排水不暢形成的谷地相軟塑狀粉質黏土，施工中應根據不同季節(jié)采取不同工程措施。

2.4.4 膨脹土

僅分布于成都東運用整備所范圍內。

為厚8～20 m的風積黏性土。其母巖主要是具一定膨脹性的泥巖、泥質砂巖，其中的蒙脫石等礦物組分因淋濾、搬運、富集于土體中，使黏性土也具有大小不一的、非均質的膨脹性。

根據試驗資料統(tǒng)計結果，成都黏土自由膨脹率40% ～81%，液限為31% ～59.4%，蒙脫石含量M=10.48% ～36.52%，陽離子交換量CEC(N H4+)=15.8～44.3 mmol/100 kg;據附近既有成都樞紐土工試驗資料，棕黃、褐黃、灰黃等色成都黏土自由膨脹率為40%～72%，液限為 38% ～50.6%，蒙脫石含量 M=13.29% ～39.55%，陽離子交換量C EC(NH4+)=15.8～29.57 mmol/100 kg，屬弱～中等膨脹土，具遇水軟化、膨脹、強度降低、失水收縮、開裂、干硬等特征，對線路有一定影響。路塹邊坡應放緩并應封閉防護，加強排水;高路堤應對基底進行處理。

3 工程地質勘察

3.1 執(zhí)行的勘察規(guī)范或勘察體系

勘察中執(zhí)行最嚴格的規(guī)范體系，對于地鐵與城鐵同站臺換乘的犀浦站執(zhí)行地下鐵道與輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范，對其他工程執(zhí)行現行鐵路工程勘察的所有標準及規(guī)范。

3.2 系統(tǒng)綜合分析，針對性選用綜合勘察方法

針對不同工程類型、工程特點，在廣泛收集、整理、研究沿線既有資料，初步掌握沿線工程地質、水文地質條件的基礎上，系統(tǒng)綜合分析，針對性選用了地質測繪、物探(包括電測深、地震影像、地震反射)、鉆探、坑(槽)探、原位測試(超重型圓錐動力觸探試驗、重型圓錐動力觸探試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗等)、現場大口徑水文地質試驗、室內試驗等相結合的綜合地質勘察手段、先進的勘探技術和工藝，并對各種勘探、測試、試驗成果進行綜合地質分析。全面查清了地層結構、巖土體特征、不良地質和特殊巖土的分布特征等工程地質條件，查明了地下水補、徑、排條件，地表水與地下水的連通關系，巖土體的富水性和滲透性，以及地下水動態(tài)特征。提供了設計、施工所需的各種巖土參數和水文地質參數，對施工和運營中可能發(fā)生的工程地質問題進行預測，并提出了合理、可行、經濟的工程措施建議，此外還進行了地震安全性評價、建設用地地質災害危險性評估等專項工作。

3.3 利用地震反射法進行勘探

查明鉆探無法進場及覆蓋層變化較大地段主要巖土層的界線、卵石土密實程度。

該線在勘察過程中采用綜合地質勘察方法，沿線由于建筑物多，大面積地段鉆探無法進場及覆蓋層變化較大路段，利用地震反射法進行勘探，在地震反射工作中，采用正反向激發(fā)、6次覆蓋的規(guī)則觀測系統(tǒng)，偏移距為8 m;激發(fā)為地表錘擊，在每個激發(fā)點多次激發(fā)并垂直迭加;道間距1 m，檢波器主頻100 Hz;使用美國EGG公司制造的NZ24型地震儀采集數據，采樣率0.125 ms，記錄長度 220 ms，延遲時間 0 ms，濾波檔為全通。綜觀反射時間剖面(圖2)，從上至下從20～40 ms范圍內存在兩組能量較強、連續(xù)性較好的反射波組，速度分析資料表明，迭加速度分別約為1 200 m/s和1 300 m/s。結合鉆探資料綜合分析，第一波組對應為松散卵石土與中密卵石土的分界面，第二波組對應為密實卵石土的頂界面。

圖2 地震勘探成果分析

通過地震反射法進行勘探查明主要巖土層的界線、卵石土密實程度，再布置鉆探工作進行驗證，取得了良好的效果。

3.4 采用新的鉆探技術和工藝

成灌鐵路沿線大面積分布有卵石土、漂石土等復雜地層，且厚度較大(一般＞20 m)卵石、漂石的主要成分為堅硬的花崗巖、石英砂巖、灰?guī)r和硅質巖等，充填物常以砂、礫為主，尤其是在高水位、富含水、強透水的松散砂卵石層勘探，鉆進困難、取芯率低、孔壁易垮塌，沖洗液消耗量大，容易發(fā)生埋鉆等事故。傳統(tǒng)的鉆探方法是采用一字或十字鉆頭，將卵石或漂石沖擊破碎成小塊，然后用閥管鉆或勺鉆提取，并采用泥漿護壁，在孔壁易垮塌的松散—稍密的地層中鉆進時采用套管護壁;卵(漂)石層較薄時也常采用機械沖擊回轉、單管取芯、泥漿護壁、套管護壁的方法進行鉆進。傳統(tǒng)鉆探方法雖也能達到鉆探取芯的目的，但由于其沖擊鉆進時破壞了原有地層結構，取出的巖芯全呈碎石狀(圖3)，造成了卵(漂)石與其充填物分離，不能真實反映卵(漂)石層內的充填物和夾層情況。

圖3 采用傳統(tǒng)鉆進方法采取的卵石土巖芯

確保卵石土、漂石土等地層鉆探原狀性和采芯率，是保障工程地質勘探質量最為關鍵的基礎和前提，同時也是地質勘察精細度的要求。本次地質勘探在充分研究地質條件、勘探新技術、新工藝的基礎上，打破金鋼石鉆不適用于高強度、松散、破碎地層常規(guī)，在高水位、松散的卵漂石層采用:沖擊回轉、雙層單動金剛石鉆進，PW植物膠+泥漿護壁的技術和工藝。采用該工藝后，單機日均進尺可達到6～12 m，最高單機進尺可達到16 m，巖芯采取率高達85% ～100%，卵(漂)石土的結構和組成物質保持了原樣(圖4)，對卵(漂)石土中0.20 m以上的砂夾層也真實地進行了反映［11］。新的工藝極大提高了卵石土、漂石土地層的巖芯采取率，為分析判定卵石土、漂石土及充填物的物質組成、工程特性提供了十分重要前提條件，高效、優(yōu)質地保證了勘察質量，對卵石土、漂石土鉆探中采取植物膠護壁、沖擊回轉、雙層單動鉆進等方法起到示范和推廣應用的作用。

圖4 采用新工藝采取的卵石土巖芯

3.5 采用全孔連續(xù)超重型動力觸探，測定卵石土力學指標

動力觸探是在工程地質勘察中常用的原位測試方法之一，通過觸探試驗可以獲得卵石土的物理力學性質指標，可以判定卵石土的均勻性，同時還具有鉆探和測試的雙重功能。

成灌鐵路沿線高架橋和漓堆支線隧道主體結構基本位于卵石土夾透鏡體砂層中，全線車站房屋建筑基礎持力層也位于卵石土中，因此，卵石土地層的力學參數對設計、施工十分重要?？辈祀A段在收集成都地區(qū)類似工程經驗的基礎上，經過分析對比，成都地區(qū)的卵石層更適合采用超重型動力觸探，因此，在本線勘察中采用全孔連續(xù)超重型動力觸探試驗的方法，結合旁壓試驗成果，評價卵石土地層的均勻性和密實程度，確定其地基承載力、壓縮變形指標等，滿足了設計和施工的需要。

4 結語

(1)成灌鐵路為雙線客運專線，首創(chuàng)了具有自主知識產權的CRTSⅢ型無砟軌道、時速200 km無砟軌道橋梁、地鐵與城鐵同臺換乘等新技術，對工程地質勘察提出了更高的要求。

(2)系統(tǒng)綜合分析，針對性選用了地質測繪、物探(包括電測深、地震影像、地震反射)、鉆探、坑(槽)探、原位測試(超重型圓錐動力觸探試驗、重型圓錐動力觸探試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗等)、現場大口徑水文地質試驗、室內試驗等相結合的綜合地質勘察手段、先進的勘探技術和工藝，并對各種勘探、測試、試驗成果進行綜合地質分析，查清了成灌鐵路的工程地質與水文地質條件。

(3)地震反射法能有效查明主要巖土層的界線、卵石土密實程度。

(4)在高水位、松散的卵(漂)石層采用沖擊回轉、雙層單動金剛石鉆進，PW植物膠+泥漿護壁的技術和工藝，可極大提高了卵石土、漂石土地層的巖芯采取率，該新技術和新工藝值得推廣應用。

(5)全孔連續(xù)超重型動力觸探可有效測定卵石土力學指標，適合在卵石土較厚的成灌鐵路推廣使用。

［1］ GB50021—2001 巖土工程勘察規(guī)范［S］.北京，中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］ GB50307—1999 地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范［S］.北京，中國計劃出版社，1999.

［3］ TB10012—2007 鐵路工程地質勘察規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［4］ TB10027—2012 鐵路工程不良地質勘察規(guī)程［S］.北京:中國鐵道出版社，2012.

［5］ TB10049—2004 鐵路工程水文地質勘察規(guī)程［S］.北京:中國鐵道出版社，2004.

［6］ TB10013—2004 鐵路工程物理勘探規(guī)程［S］.北京:中國鐵道出版社，2004.

［7］ TB10014—98 鐵路工程地質鉆探規(guī)程［S］.北京:中國鐵道出版社，1998.

［8］ 徐正宣，等.新建鐵路成都至都江堰鐵路工程地質報告［R］.成都:中鐵二院工程集團有限責任公司，2008.

［9］ 徐正宣，等.成都至都江堰鐵路工程地質勘察［R］.成都:中鐵二院工程集團有限責任公司，2010.

［10］徐正宣，張昆，唐林.埃塞俄比亞鐵路工程地質勘察探討［J］.鐵道工程學報，2012(5):26-29.

［11］徐正宣.新建渝黔鐵路關鍵工程地質問題及地質選線研究［J］.鐵道工程學報，2012(12):15-20.

［12］劉平，張麗榮.成灌鐵路定測中的地質鉆探工藝［J］.資源環(huán)境與工程，2009(6):848-850.