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新 建 铁 路哈尔滨至大连客运专线哈尔滨至沈阳段长春隧道工程地质勘察报告（DK686+300DK691+900）铁 道 第 一 勘 察 设 计 院2006年5月 西安新 建 铁 路哈尔滨至大连客运专线哈尔滨至沈阳段长春隧道工程地质勘察报告（DK686+300DK691+900）文件编制：文件复核： 审核者： 审定者：铁 道 第 一 勘 察 设 计 院 2006年5月 西安目 录一、工程概况二、勘察概况及工作方法三、完成的勘探工作量四、自然地理概况（一）地理位置及交通概况（二）地形地貌（三）气象特征（四）地震动参数五、工程地质特征（一）地层岩性及物理力学特征（二）地质构造六、水文地质特征（一）地表水特征（二）地下水的类型、埋藏情况及其变化特征（三）地下水对混凝土等建筑材料的侵蚀性判定七、场地不良地质、特殊岩土条件八、隧道围岩分级九、场地稳定性、建筑适宜性及工程地质、水文地质条件综合评价十、主要工程措施问题及工程措施建议一、工程概况长春隧道位于长春市绿园区辖区,工点起讫止里程为DK686+300DK691+900，中心里程为DK689+100，总长5600.00m。隧道进口位于范家店四季青村，出口位于铁西街东侧，隧道洞身经过地表主要道路和建筑物有：四季青村、西环城路、绿园区教师培训学校、中国人民解放军65325部队、1103部队、青州路住宅小区、青州路、吉林大学和平校区、客车厂兴隆小区住宅楼、基隆街、新竹小区住宅楼、吉林省武警第一支队综合楼、青年路、客车厂厂房及铁西街等。二、勘察概况及工作方法因长春隧道位于长春市市区内，钻探、物探工作开展较困难，所以本阶段勘察工作主要为收集资料、控制性钻探并辅以物探工作。根据收集资料及调查访问，工点范围内居民楼基础形式以沉管灌注桩为主，桩长1013m；长春轨道客车股份公司内建筑基础形式较多，沉箱基础埋深610m，桩基础桩长713m，最长桩可达18m。本阶段勘察工作共布置并完成5个钻孔，孔深3570m，总进尺247。70m；利用贯通线钻孔5个；物探工作主要为测井、地震面波及提供地层剖面。三、完成的勘探工作量勘察工作量一览表 表1工 作 项 目单 位数 量备注工程地质调绘Km21.60物 探剪切波测试孔2工程地质钻探陆上m/孔24770砂类土及粉土层、砂质黄土标贯试验次2风化岩层动力触探次11室内试验土样试验物性指标黏性土的常规试验组64力学指标黏性土的快剪试验组17饱和快剪3组黏性土的压缩试验组64岩样试验天然抗压强度试验组水样试验侵蚀性分析组1 四、自然地理概况（一）地理位置及交通概况工点位于长春市宽城区和绿园区，沿线多为厂矿企业、住宅小区，交通便利。（二）地形地貌工点地貌上属波状冲积平原，地形略有起伏，工点范围内地形中间低，两边高，线路位于市区内，地形受人为改造变化较大，地面高程210.0224.0 m，相对高差约1014m。（三）气象特征据长春市气象站气象资料显示：该工点区属温带半湿润大陆性季风气候区，年平均气压986.8mb；年平均气温5.7，极端最高气温38，极端最低气温-36.5；年平均相对湿度84%，年平均降水量570.4mm，年最大降水量821.9mm，年平均蒸发量1628.1mm，年最大蒸发量1886.7mm；平均风速3.9 m/s（主导风向SW ），最大定时风速28m/s（主导风向SW ），最大瞬时风速34m/s （主导风向SW ）；年最大积雪深度30cm；最大冻结深度169cm。详见气象资料汇总表（表2）。（四）地震动参数根据国家质量技术监督局颁布的中国地震动参数区划图（GB18306-2001）的划分、建筑抗震设计规范（GB50011-2001）及铁路工程抗震设计规范（GBJ111-87）的有关规定，结合本段工程地质与水文地质条件及工程设置的实际情况，本工点地震动峰值加速度值采用0.10g（相当于地震基本烈度七度），地震动反应谱特征周期采用0.35s。 气象资料汇总表 表2台站名称及建站时间长春国家基准气候站 1951.1地理位置及海拔高程长春市绿园区绿园西郊外236.8米代表里程及地点数值及统计年限数 值统计年限及出现时间平均气压 (mb)986.81971-2000气温()年 平 均5.7极 端最 高38.01951.7.9最 低-36.51970.1.4最 热 月 平 均23.17月最 冷 月 平 均-15.11月最大月平均日较差12.245月湿度绝 对(mb)年 平 均84最 大33.21982.7.9最 小35年 1月7天87,90,99,78,76相 对(%)平 均64最 小21988.3.17降水量(mm)年 平 均570.4年 最 大821.91985年 最 小329.71982月 最 大443.61986.7日 最 大130.41976.7.31一次最大及延续时间185.71985.7.25 6天年平均降水日数98.7蒸发量(mm)年 平 均1628.1年 最 大1886.71971风平均风速(m/s)主导风向3.9SW各季平均风速(m/s)及主导风向春(3-5)4.4SW夏(6-8)2.9SW秋(9-11)3.9SW冬(12-2)3.7SW年平均大风日数(8级)40.5最大风速(m/s)及主导风向定 时28.0SW1971.4.4瞬 时341984雪冻降雪初期(月、日)初：10.20;终：4.20最大积雪厚度(cm)302000.1月冻土初终期(月、日)初：10.28;终：3.28最大季节冻土深度(cm)1691984.3月 3天其他年平均雾天日数11.9年平均雷天日数33.9土壤最大冻结深度(cm)采用值169（1984年）统计时间：1971年至2000年累计30年五、工程地质特征（一）地层岩性及物理力学特征a) 地层岩性长春隧道工程涉及地层主要为：第四系全新统人工填筑粉质黏土，中更新统冲积粉质黏土、粉土、黏土、粗砂和细砂；底部基座为白垩系下统泥岩夹砂岩。按地层由新到老、由细到粗的原则，将各自工程地质特性描述如下：1.第四系11）人工填土（Q4ml1）：杂色，主要为建筑垃圾土， 级普通土，厚度0.902.80m。12）粉质黏土（Q2al1）：灰褐色褐黄色，硬塑为主，局部软塑，土质较均匀，含较多亚圆形锰质结核，偶夹薄层淤泥质粉质黏土。级普通土，层厚2.5015.6m。05m0=80kPa，5m以下0=150kPa。 13）黏土（Q2al1）：灰褐色为主，硬塑为主，局部软塑，土质较均，含亚圆形锰质结核，厚8.0022.50m。级普通土，0= 150kPa。1-6）粉土（Q2al2）：灰褐色褐黄色，潮湿-饱和，厚度02m，土质较均匀，。级硬土。0=150kPa。粉质黏土、黏土层纵波波速p=500900m/s。14）细砂（Q2al4）:灰黄色，饱和，密实，砂质不均，颗粒成分主要为石英、长石，含云母，呈透镜状分布于Z-9号孔地段。厚0.003.60m，级松土，s0=200kPa。纵波波速p=9001000m/s。15）粗砂（Q2al5）:灰黄色，饱和，密实，砂质较均，含约25圆砾。级配较好。颗粒主要成分为石英、长石，含云母。呈透镜状分布于Z-8号孔地段。厚0.004.70m，级松土，s0=300kPa。纵波波速p=10001100m/s。1. 白垩系下统泥岩夹砂岩（K1Ms+Ss）：泥岩为主，夹有砂岩。泥岩：棕红色，以黏土矿物为主，含有砂粒，砂粒主要成分为石英和长石，泥质结构为主，局部为含砂泥质结构，层理构造，泥质胶结为主，局部钙质胶结，成岩较差，砂岩以青灰色、棕红色为主，主要矿物成分为石英、长石，砂状结构，泥质胶结为主，局部钙质胶结，泥质胶结砂岩，岩质较软，成岩较差，钙质胶结砂岩岩质较硬。砂岩分布不成层，呈透镜状，厚度113m不等。21）全风化、强风化泥岩夹砂岩（K1Ms+Ss）：风化裂隙发育，岩体破碎，锤击易散，多呈碎块状，风化层厚6.2014.80m，级硬土，s0=350kPa。全风化、强风化泥岩夹砂岩纵波波速p=9501300m/s。22）弱风化泥岩夹砂岩（K1Ms+Ss）：岩石较完整，级软石，s0=500kPa。泥岩具弱膨胀性，岩层走向NE，倾向WN，倾角小于5。弱风化泥岩夹砂岩纵波波速p=18002500m/s。b) 物理力学特征12层粉质黏土（Q2al）的物理力学特征参数，依据规范进行统计结果见表3。12层 粉质粘土 物理力学指标统计表 表3 统计项目试验项目单位最大值max最小值min平均值fm标准差f变异系数(%)样本个数备注含水量 (w)(%)335020225526510444密度 ()(g/cm3)2081591960084144干密度 (d)(g/cm3)1701321560074644颗粒密度(s)(g/cm3)27627127300105444孔隙比 (e)10770617075009115444饱和度 (Sr)(%)999522937899544孔隙度 ( n)(%)519382427266244比重 (Gs)(g/cm3)液限 (wL)(%)4842733545615844塑限 (wP)(%)3461712032914344塑性指数 (Ip)2361021513422344液性指数 (IL)1400.380.3244压缩系数 (a0.10.2)(MPa-1)0.650.070.260.1344压缩模量 (Es0.10.2)(MPa)23.932.778.184.7244压缩系数 (a0.20.4)(MPa-1)0.170.050.110.0510压缩模量 (Es0.20.4)(MPa)湿陷系数 (s)0.0220.0020.0100.0102自重湿陷系数 (zs)0.0170.0000.0100.0102直剪试验内摩擦角()()19.210.817.12.213.014凝聚力(C)(kPa)42.612.130.510.634.71413）层黏土（Q2al）的物理力学特征参数，依据规范进行统计结果见表4。13层 粘土 物理力学指标统计表 表4 统计项目试验项目单位最大值max最小值min平均值fm标准差f变异系数(%)样本个数备注含水量 (w)(%)29.914.724.62.610.543密度 ()(g/cm3)2.191.912.000.052.3743干密度 (d)(g/cm3)1.911.471.610.074.3943颗粒密度(s)(g/cm3)孔隙比 (e)0.8700.4200.7100.07043饱和度 (Sr)(%)99.986.495.12.93.143孔隙度 ( n)(%)46.529.541.42.76.643比重 (Gs)(g/cm3)液限 (wL)(%)62.526.641.86.515.543塑限 (wP)(%)29.817.022.42.310.343塑性指数 (Ip)32.79.619.54.243液性指数 (IL)0.6000.140.1943压缩系数 (a0.10.2)(MPa-1)0.510.060.190.1043压缩模量 (Es0.10.2)(MPa)27.93.411.15.243压缩系数 (a0.20.4)(MPa-1)0.250.050.100.069压缩模量 (Es0.20.4)(MPa)34.56.821.59.59直剪试验内摩擦角()()59.38.722.117.59凝聚力(C)(kPa)49.611.730.116.09饱和快剪内摩擦角()()凝聚力(C)(kPa)21、22层泥岩夹砂岩（K1Ms+Ss）物理力学特征参数本次勘察在基岩风化层中进行了重型动力触探试验，在完整基岩中采取岩样进行了岩石抗压强度等试验，试验指标分层统计结果见表5及5-1。根据本次对泥岩取样进行试验，其天然抗压强度随深度上下有差异，但隧道洞身处泥岩天然抗压强度较低。洞身底部泥岩天然抗压强度较高，其平均值5.8 Mpa，范围值4.768.45 Mpa。下表仅为隧道洞身泥岩天然抗压强度。另外局部钙质胶结岩石其天然抗压强度达28.936.7，采集样品深度大于隧道路肩深度，本次统计未纳入。隧道洞身岩石物理力学指标统计表 表5统计项目标贯实测（击）动探修正后（击）单轴抗压强度(Mpa)备注天然干燥22弱风化泥岩统计个数5范围值4.988.45平均值6.24c) 土石工程参数根据土工试验、孔内测试等多种成果综合分析确定各岩土层力学参数，详见表6。土石施工参数表 表6土层代号岩土名称岩土状态、厚度岩土施工工程分级岩土力学参数的建议取值附注c压缩模量s基本承载力(kPa)(度 )（Mpa)(kPa)11人工填筑粉质黏土（Q4ml）厚0.92.8mII12粉质黏土（Q2al）厚2.515.6m，上部软塑为主，下部为硬塑21.014.0Es0.10.2=8.1805m0=805m以下0=150饱和快剪c=18.0=8.01-3黏 土（Q2al）厚8.022.5m，硬塑， 25.016.0Es0.10.2=11.100=150 饱和快剪c=16.0=10.01-6粉土（Q2al）厚度02m，饱和1601-4细 砂（Q2al）厚0.53m，饱和，密实I2001-5粗砾砂（Q2al）厚1.37m，饱和，密实I3002-1泥岩夹砂岩(K1Ms+Ss）全风化强风化，厚6.214.8m3502-2泥岩夹砂岩(K1Ms+Ss）弱风化500（二）地质构造本工点通过区位于新华夏系第二隆起带（张广岭隆起带）西缘与第二沉降带（松辽平原）的衔接复合部位。初测阶段委托吉林省工程地震研究中心就沿线断裂构造的活动性做了沈阳哈尔滨客运专线沿线断裂带（沈阳至长春段）活动性分析咨询报告。松辽盆地东缘断裂（F1），主要由四条断裂组成，宽达20余公里，自西向东分别为怀德断裂、半拉山断裂、哈福断裂和石岭断裂，其中怀德断裂位于测区内，为一条隐伏断裂，沿四平长春德惠榆树一线展布，总体走向N25-30E，是松辽坳陷与东部山区的分界。该断裂在地质、物探、航卫像片等资料反映明显。南段，即范家屯以南，四平-怀德以东段，叶赫-二龙山以西地区发育北北东逆断层和挤压带，燕山早期花岗岩带和早白垩世地层受其控制。断裂切割古生代、中生代地层及侵入岩体。中段，范家屯-德惠段，沿四平-长春一线近代有3-6级地震发生。北段以榆树县西部的杨树-育民间的由卫片解释并经钻井证实的大荒沟断裂为主体，它切过了白垩系，断裂破碎带发育并含水，断裂带产状据物探资料推断，倾向南东东，倾角75-85。该断裂形成于中生代侏罗纪初，新构造运动时期活动频繁。吉林省工程地震研究中心曾在松辽盆地东缘断裂（F1）长春-四平段，做过人工地震勘探、地质雷达勘探和重磁勘探等地球物理勘探工作，以及断层活动年龄测定工作。相关研究表明松辽盆地东缘断裂带，其活动特点具有明显的分段性，但没有迹象表明各断裂带自晚更新世以来有过活动。该断裂位于线路左侧，距线路较远，可不考虑其活动性对客运专线的影响。六、水文地质特征（一）地表水特征本隧道位于市区内，地表水主要为水库存水及水塘积水，线路进口位于一冲沟附近，冲沟上游为小型水库，本隧道通过地段地表水不发育，仅在DIK689+900DIK690+000段有一，常年有水，水深0.51m，随季节性而涨落。水质良好，对圬工无侵蚀性。（二）地下水的类型、埋藏情况及其变化特征工点区主要为第四系孔隙潜水赋存于砂层和黏性土层中，下部泥岩夹砂岩具基岩裂隙水，地下水稳定水位1.25.1m，主要受大气降水补给，随季节性而涨落。（三）地下水对混凝土等建筑材料的侵蚀性判定根据水质分析报告，地下水水质良好，对圬工无侵蚀性。七、场地不良地质、特殊岩土条件（一）软土工点范围内DIK689+900DIK690+000南北向水塘（串珠湖）段分布有软黏性土，层较厚约2m， s0=60kPa，对隧道工程没有影响。（二）膨胀性岩土参照沿线同一地层试验结果，工点处第四系中更新统粘性土、白垩系下统泥岩具弱膨胀性。八、隧道围岩分级隧道围岩分级见下表：序号起讫里程长度地质概况围岩分级1DIIK686+300DIIK687+4001100洞身为粉质黏土、粉土、黏土，软塑-硬塑，纵波波速p=500900m/s，隧道埋深013m。2DIIK687+400DIIK687+800400洞身上部为黏性土，硬塑，下部为全、强风化泥岩夹砂岩，属半土半石，p=7001000m/s，隧道埋深1321m。3DIIK687+800DIIK690+4002600洞身为全、强风化泥岩夹砂岩，p=10001300m/s，隧道埋深2030m。4DIIK690+400DIIK690+850450洞身上部为黏性土，硬塑，下部为全、强风化泥岩夹砂岩，属半土半石，p=7001000m/s，隧道埋深1720m。5DIIK690+850DIIK691+9001050洞身为粉质黏土、黏土，粗砂、细砂，软塑-硬塑，纵波波速p=500900m/s，隧道埋深017m。隧道埋深指地面至隧道拱顶深度九、场地稳定、适宜性及工程地质、水文地质条件综合评价通过对场地内岩土工程性质、不良地质和特殊地质等工程地质条件的综合分析，结论如下：（一）隧址区地震动峰值加速度值为0.10g（相当于地震基本烈度七度），地震动反应谱特征周期采用0.35s。（二）工程所属区粉质黏土以硬塑为主，部分为软塑，具中压缩性，工程性质较好；局部为松软土，具高压缩性，工程性质较差。（三）隧道上部地面建筑物较多，且多为多层建筑，隧道施工难度较大，应予以足够重视。（四）、根据D3Z-595、D3Z-598、D3Z-866、D3Z-869 钻孔的剪切波测试，该场地 3550m深度范围内等效剪切波速Vse=233242 (m/s)，估算卓越周期T= 0.36370.3852 (s)，根据铁路工程抗震设计规范（GBJ111-87），该场地判为类场地。十、设计与施工注意事项1、洞身部分位于基岩中，矿山法施工又对城市环境及地表建筑物有一定影响，应选择适当的施工方法。2、隧道围岩为级，围岩较差，粉质黏土、黏土等松软，泥岩成岩作用差，二者具弱膨胀性，遇水易崩解，围岩易塌落，设计应加强措施；3、工点范围内粉质黏土中水位较高，洞口挖方段隧道设计施工应加强排水及防护措施，防止坍塌。4、隧道洞身通过粗砂、细砂层，地下水较丰富，易坍塌，应加强排水和衬砌。5、充分考虑上部建筑物荷载对洞室的影响及洞室开挖对地表建筑物桩基端承作用的影响；施工对可能引起的地面变形，应加强地面相关建筑物的予加固和监测。6、隧道埋深较小，上部建筑物密集，下部围岩较差，施工可能出现塌方、围岩失稳、涌水、冒顶等工程地质问题。7、隧道通过地段地下各类管线复杂，施工前应与相关部门联系，避免对各类管线造成损害。8、隧道进出口挖方地段设计中建议采用饱和快剪指标进行检算。9、本段土壤最大冻结深度采用169。10、部分参数本次未作试验，建议采用下列数值，下阶段补充完善。 基床系数（垂直）K：粘性土：硬塑35 Mpa/m 软塑10 Mpa/m砂类土：25 Mpa/m 导热系数:1.4 W/M.K 比热容C： 1.5 kj/kg.K附件：附1 钻探岩心鉴定表 1份（9孔）附2 土工试验成果表 1份（9孔）附3 岩石试验报告 2份（5孔）附4 水质分析报告 3份