钙质结核对工程顶管穿越的影响

【摘 要】钙质结核从形成机理分为原生钙质结核和次生钙质结核，因其形成机理不同，决定其分布规律不同，通过理论与实践的相互印证，以此能基本探寻到钙质结核的分布规律，以南水北调配套工程顶管穿越为实例，建议实际工程顶管穿越中，采取相应的避开或其他辅助手段等处理措施，从而减少或避免因钙质结核对顶管穿越施工所造成的不利因素。

【关键词】钙质结核；南水北调；配套工程；顶管

Calcareous nodules engineering top tube through the

Wang Xian-zhong

(Water Conservancy Survey Co., Ltd. of Henan Province Zhengzhou Henan 450008)

【Abstract】Calcareous nodules from the formation mechanism is divided into native calcareous nodules and secondary calcareous concretions, because of different formation mechanism and determine its distribution law, confirm each other through the theory and practice, this can basically explore the distribution of calcareous noduleslaw, across the South - supporting projects pipe jacking for instance, it is recommended that the top tube of the actual project through, taken to avoid, or other auxiliary means measures to reduce or avoid because of calcareous nodules on the top tube crossing construction caused the adversefactors.

【Key words】Calcareous nodules;South;Supporting projects;Pipe jacking

1. 概述

河南省南水北调配套工程中穿越高速公路、国道、省道以及四车道以上的城市道路均采用顶管穿越。钙质结核作为一种“特殊土”的存在，在河南省区域中的第四系及第三系地层中多有分布，多数含量较少，但局部区域内钙质结核富集或成层，且钙质结核粒径偏大，对南水北调配套工程顶管穿越影响较大。为此，在通过一定的勘探手段后，先从理论方面分析所遇钙质结核的分布规律，再从实际所见钙质结核的分布情况，返归印证其理论知识，通过理论与实践的相互印证，以此能基本探寻到钙质结核的分布规律，在实际工程顶管穿越中，再采取相应的避开或其他辅助手段等处理措施，从而减少或避免因钙质结核对顶管穿越施工所造成的不利因素。

2. 钙质结核的形成机理

2.1 钙质结核是碳酸盐和土粒胶结形成的浑圆形或不规则形新生体，在中国和世界很多地方都有分布。钙质结核从形成机理分为原生钙质结核和次生钙质结核。

原生钙质结核主要是碳酸钙组成的结核状自生沉积物，主要是在半干旱的平原或者低地的土岩体中由蒸发或者淋滤作用而形成的，大多形成于上层滞水带，含有碳酸的雨水渗入上层滞水带，在上层滞水消耗后，溶释出CaCO3，形成钙质结核的初始形态。钙质结核的初始形态主要为球形状或者近于球形状，表面比较光滑，后来由于胶结作用，使许多球状钙质结核连接在一起，而形成不规则的较大钙质结核。

2.2 次生钙质结核主要是原生钙质结核伴随原有土、岩体二次（甚至多次）沉积形成，也会因胶结作用，从而形态继续连接在一起，形成较大钙质结核。次生钙质结核形状大多数为姜结石状或者扁于椭圆状。其中姜结石状钙质结核磨圆差，多为次棱角状；而扁于椭圆状的钙质结核磨圆程度非常好，近乎圆状。

钙质结核的表面往往有大量虫穴，内由泥砂覆盖和填充，有的表面还有苔藓虫。

3. 钙质结核的分布规律

3.1 理论方面。

根据钙质结核的形成机理，原生钙质结核的形成主要受气候、地貌、地下水以及钙质的影响，呈原生状态，受形成的年限及胶结作用的影响，一般原生钙质结核多粒径较大，且呈层状分布。

次生钙质结核的形成受多种因素的影响，因沉积成因不同，其岩相结构变化较大，其中，残积成因中次生钙质结核多呈层状，冲洪积成因中次生钙质结核多呈窝状，冲积成因中次生钙质结核多具上游宽厚、下游薄窄。

3.2 实践方面。

在南水北调配套工程勘察中，在南阳市范围内钻孔多钻遇钙质结核，其中在镇平及社旗范围所钻遇地层中，第四系上更新统冲湖积成因地层与第四系上更新统冲洪积成因地层接触部位的地层中均钻遇钙质结核，在地质剖面绘制中可连接成层，且在低洼沟坎中，均可见钙质结核呈成层状分布，钙质结核一般粒径3～5cm，局部达8cm；而在第四系上更新统冲洪积成因地层中则钻遇的钙质结核岩相结构变化较大，在地质剖面绘制中或呈窝状，或呈透镜体状，粒径大小不均，小至小于1cm，大至8cm，且钻孔中揭露的地层中钙质结核含量——亦多少不一，很不均匀。其它地区，比如漯河、周口附近，钻孔钻遇第四系全新统冲积成因地层中，则可见含量不均的小粒径钙质结核。

3.3 理论与实践相印证。

在镇平及社旗属亚热带季风型大陆性气候，降雨多集中在夏秋两季；地貌单元为冲湖积倾斜平原地貌；勘察区域内地下水埋藏深度较浅，经调查，多为上层滞水，受大气降水影响很大，其水位、水量变化很大；地表水化学类型为HCO3-Cl-Ca -Mg型；上述因素具备了原生钙质结核形成的条件。在实践勘察中第四系上更新统冲湖积成因地层与第四系上更新统冲洪积成因地层接触部位的地层中均钻遇钙质结核同样呈成层状分布，从而论证了原生钙质结核的理论形成机理。而第四系上更新统冲洪积成因地层为相对隔水层，上层滞水位于该层与上部第四系上更新统冲湖积成因地层中，不具备原生钙质结核形成的条件，勘察中所钻遇钙质结核为次生钙质结核，其岩相结构变化较大、粒径大小不均，印证了次生钙质结核的理论形成机理；漯河、周口地区受沙颍河等地表水影响，地下水埋藏较浅，不具备原生钙质结核形成的条件，钻孔钻遇含量不均的小粒径钙质结核，同样印证了次生钙质结核的理论形成机理。

4. 工程应用

根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），河南省南水北调配套工程中穿越高速公路、国道、省道以及四车道以上的城市道路均采用顶管穿越，地质条件因素中大粒径岩性（卵砾石、钙质结核、碎岩石等）对顶管施工影响很大。在镇平及社旗区域中，原生钙质结核呈层状分布、粒径较大，对顶管施工影响极大，故设计时，顶管埋深适当加深，避开钙结核层，从而减少或避免因钙质结核对顶管穿越施工所造成的不利因素；而在漯河、周口地区，次生钙质结核粒径较小，且分布不一，故施工时，采取相应辅助手段进行处理。

5. 结论

综上所述，原生钙质结核多粒径较大，且呈层状分布；次生钙质结核的形成受多种因素的影响，其岩相结构变化较大。在实际工程顶管穿越中，首先应先探寻到钙质结核的分布规律，再采取相应的避开或其他辅助手段等处理措施，从而减少或避免因钙质结核对顶管穿越施工所造成的不利因素。



参考文献

［1］ 李智毅、杨裕云，工程地质学概论，武汉，中国地质大学出版社，2002.

［2］ 曹伯勋，地貌学及第四纪地质学，武汉，中国地质大学出版社，2004.



［文章编号］1619-2737（2012）07-05-662

［作者简介］ 王先忠（1980-），男，职称：工程师，工作单位：河南省水利勘测有限公司，2003年毕业于中国地质大学（武汉）土木工程专业。

推荐访问:钙质 结核 穿越 影响 工程