敘大鐵路規避不良地質選線設計

周永德

（中鐵二院重慶公司 重慶 400023）

敘大鐵路規避不良地質選線設計

周永德

（中鐵二院重慶公司 重慶 400023）

敘大鐵路位于四川省瀘州市境內，是一條以煤炭運輸為主；兼顧沿線客貨運輸的地區性支線鐵路。針對本線主要服務于古敘礦區的特點，在鐵路選線設計中，以地質選線為前提，力求靠近大采礦區，規避煤礦采空區、巖溶漏斗、暗河等不良地質，科學經濟安全的確定線路走向，合理選擇坡度折減系數及最小曲線半徑，降低工程風險，節約工程投資。

敘大鐵路；規避；不良地質；坡度折減系數；選線設計

前言

影響鐵路選線的因素很多，如線路的政治、經濟、國防意義及在路網中的作用，運輸需求與所承擔的客貨運及其性質，所采用的鐵路的主要技術標準及與鄰近鐵路標準的協調，經行地區的地形、水文地質等自然條件，沿線城鎮、工礦企業、交通、通訊和水利建設等相關部門的分布及規劃協調等，這些因素都直接影響鐵路選線決策。鐵路選線應緊緊圍繞滿足運輸需求的根本目的，正確處理整體與局部，建設標準與投資效益的矛盾，做到符合規劃、滿足運能、低碳環保、安全經濟合理。

本文就敘大鐵路選線設計中，規避不良地質，合理確定坡度折減系數，科學經濟安全地確定線路走向進行了探討。

1 敘大鐵路概述

敘大鐵路是一條以煤炭運輸為主，兼顧沿線客貨運輸的地區性支線鐵路。新建敘大鐵路位于四川省瀘州市東南部。線路起自納敘鐵路的敘永站，途經敘永、古藺縣終到古藺縣大村鎮，線路全長85.390km，共設車站8個（含接軌站）；橋梁57座16523.96m；隧道33座隧道總長53401m；橋隧長度占線路總長的81.89%。概算總額為437272.87萬元，每正線公里指標為5092.27萬元。

本線主要為古敘礦區煤炭運輸服務的地方性鐵路，途經地區屬四川盆地南緣山地與云貴高原的過度帶，為中低山地貌，山巒重疊，地形起伏大。本線不良地質與特殊地質發育，主要不良地質為順層、巖溶暗河、地面沉陷與山體崩塌、巖堆、煤層與采空區。因此鐵路選線時，在滿足運輸、服務礦區的情況下，規避不良地質，合理選擇最大坡度尤為重要。下面就本線的坡度選擇及兩段重大不良地質選線作論述比選。

2 敘大鐵路坡度選擇

本項目上行為重車方向（終點至起點敘永方向），采用與既有納敘線一致的限制坡度10‰，牽引質量2400t方案。由于上、下行運量相差甚大（下行運量約為上行運量的5%），區域地形的總體趨勢為敘永低 （約406m）而終點大村站高 （約870m），與煤炭流向恰巧吻合，因此研究采用分方向限制坡度方案。

敘永至烏龍段（下行方向）為全段緊坡地段，航空距離為20km，高差達394m，航空距離坡度為19.70‰。該段內設有兩個車站，小曲線、隧道較多，根據《鐵路線路設計規范》（GB 50090-2006）規定，坡度折減系數較大，為爭取高程，不折減坡度方案較坡度折減方案需展長線路3.50km，為避免展線帶來的工程增加，根據《列車牽引技術規程》（TB/T 1407-1998）計算最大限制坡度專題研究后認為：經檢算內燃DF4B單機牽引2400t，在20‰（不折減）的長大下坡道上，采用空氣制動和電阻制動配合使用，實行周期制動，能夠保證貨物列車在20‰的長大下坡道上安全運行。因此坡度不折減方案可縮短線路3.50km，節約工程投資1.503億元。

經檢算，內燃DF4B單機牽引2400t，下行方向采用最大坡度20‰的牽引質量為900t，可以滿足回空車的牽引質量要求。

綜上所述，本線推薦限制坡度上行（重車）10‰、下行（輕車方向不折減）20‰坡度方案。

3 敘大鐵路重大不良地質選線比較

3.1 涼水井煤礦段線路方案

3.1.1 方案說明

（1）根據四川省煤田地質局一三五隊提交的《涼水井煤礦及涼水井粘硫煤廠采空區對敘大線鐵路工程影響評估報告》的結論，定測線路在該段走行于涼水井煤礦采空區塌陷盆地范圍內，為了規避工程風險，提出繞避涼水井采空區方案。方案示意圖見圖1。

圖1 涼水井煤礦段方案示意圖

（2）涼水井煤礦段定測線路概況：原定測線位于預測涼水井煤礦采空區移動盆地危險變形區內，采空區上覆巖土層厚30～110m，平均厚70m。該段工程為涼水井雙線道岔特大橋，采空區引起的地表移動及變形對橋梁基礎產生較大的破壞作用，對橋梁的安全構成威脅。

（3）繞避涼水井煤礦采空區改線后的線路概況：改線后線位從目前在涼水井煤礦、涼水井粘硫煤廠兩個移動盆地危險區之間尚存的安全通道通過，該線位繞避了煤礦采空區移動盆地，工程安全可靠。

3.1.2 推薦意見

推薦繞避涼水井采空區方案。

3.2 古藺至龍山段線路方案比選

（1）可研推薦方案簡介及比選方案的提出

古藺至龍山段線路方案，可研推薦方案走行于鍋廠壩的南側即鍋廠壩南線方案（D5K），線路長度為23.938km，橋隧總長23.300 km，占路線長的97.34%，主要工程投資為90931.43萬元。控制工程為鍋廠壩隧道，長7.792km。

在定測過程中，經過深入的地質調查和測繪發現，可行性研究鍋廠壩南線方案存在以下問題：

一是新橋會讓站設在一個規模很大的巖堆上 （深度達28m），且以路基通過，工程處理的難度及代價大。

二是鍋廠壩整個隧道均處于石灰巖地區，巖溶、暗河、漏斗等不良地質發育，經區測揭示的暗河至少有4條，暗河高程均不低于隧道設計高程。施工安全、工期、投資都難以控制，工程風險極大。

為了減少工程風險，結合區域地形、地質情況，經大面積的方案研究，提出了將線路北移的中線和北線方案，線路走向見方案示意圖2。

圖2 古藺至龍山段方案比較示意圖

3.2.1 中線和北線方案簡介

（1）中線方案（D6K）

線路稍微北移，穿規劃的龍山礦田，比較范圍內線路長度21.725km，橋隧總長18.894 km，占路線長的86.97%。最長隧道為中壩隧道，長7.966km，最高橋為三槽灣特大橋 （橋長278.60m，橋面離溝心140m，主墩高97m）。主要工程投資78813.06萬元。

（2）北線方案（DK）

線路繼續北移，減短隧道長度，避開主要的暗河、溶洞及壓覆龍山礦田的長度，在五里坡設會讓站，以4.097km的中壩隧道部分穿越龍山礦井，比較范圍內線路長度22.939 km。橋隧總長20.741 km，占路線長的90.42%。最長隧道為中壩隧道4.097km，最高橋為三槽灣特大橋 （橋長882m，橋面離溝心142m，墩高93m）。主要工程投資75906.88萬元。

3.2.2 方案優缺點分析

（1）從工程地質條件和工程風險上分析

鍋廠壩隧道南線方案（D5K）穿越地層主要為二疊系茅口組（P1m）灰巖，該地層巖溶發育極強，地面溶蝕洼地、漏斗、落水洞、巖溶豎井等巖溶現象密布，地面落水洞、豎井與地下暗河相連通。隧道高程為760～770m，位于主暗河走廊內，暗河補給匯水面積約40km2，暗河水量大，且推測的一段主暗河發育高程與隧道高程一致，南北方向支暗河至少4條，又位于隧道頂部。隧道穿越灰巖長度5300m，因此隧道施工中將可能產生突水、突泥的情況，工程風險極大，應避讓風險極大的巖溶發育區。

中線方案(D6K)中壩隧道長7.966km，隧道穿越地層有三疊系須家河組砂巖、雷口坡組泥灰巖、嘉陵江組灰巖、飛仙關組泥質砂巖、頁巖、二疊系長興龍潭組灰巖、炭質頁巖夾煤層。隧道穿越嘉陵江組灰巖長度為1600m，壓覆龍山礦井礦產資源長度為3360m，可溶巖段隧道線路兩側巖溶漏斗、落水洞較密集，隧道將大角度穿越3條推測暗河均位于隧道以上，補給暗河的匯水面積約16.0km2，施工中也會遇到突水、突泥、坍塌及高壓水等情況，隧道穿越二疊系龍潭組含煤地層，穿越含煤地層段為高瓦斯隧道，該隧道總體工程地質條件較差。

北線方案（DK）中壩隧道長4.097km，隧道穿越雷口坡組泥灰巖、嘉陵江組灰巖、飛仙關組泥質砂巖、頁巖、二疊系長興龍潭組灰巖、炭質頁巖夾煤層。隧道穿越嘉陵江組灰巖長度為1300m，壓覆龍山礦井礦產資源長度為2800m，該方案穿行于分水嶺區，線路兩側地面巖溶現象較少，隧道大角度穿越山樂窩巖溶暗河，推測暗河位于隧頂以上175m，該暗河補給匯水面積約6.0km2，隧道位于暗河發育源頭區，下滲暗河的表水較少，施工中也可能會遇到突水、突泥、坍塌及高壓水等情況，但預計情況要比中線方案的好，涌水量相對最小。北線方案中壩隧道也穿越二疊系龍潭組含煤地層，穿越含煤地層段為瓦斯隧道。北線方案中壩隧道巖溶暗河沒有中線方案中壩隧道發育，同時壓覆礦產也比中線方案少，北線方案中壩隧道的工程地質條件好于中線方案。

綜上所述，從工程地質條件看，北線方案好于中線方案，中線方案好于南線方案。

（2）從線路長度分析：從線路長度分析，得出了中線最短的結論，該方案比南線和北線方案分別短2.213km、1.214km。

（3）從橋、隧工程分析：南線方案橋隧總長分別比中線、北線方案長4.406 km、2.559km。但是北線、中線方案在跨頭道河時，三槽灣特大橋橋高達146m，墩高93m。

（4）從對煤礦的影響程度分析：南線對煤礦影響最小。

（5）從工程費用分析：北線最省。

鍋廠壩北線方案分別比中線、南線方案少2906.18萬元、15024.55萬元（如果都不算巖溶整治費用則為7024.55萬元）。

3.2.3 龍山礦田北側補充方案

除鍋廠壩南、中、北三個方案外，為減少壓覆礦田，又補充完善了龍山礦田北側方案（D30K），線路以隧道形式沿規劃的龍山礦田的北側邊緣行進，經興隆田隧道（4933m）出口后，以月亮洞大橋 （2×32+200m鋼筋混凝土拱+1×24m梁，橋長306.52m）跨越202m深溝，穿瓦窯壩隧道（2633m）后，在龍山站進站端接上初步設計方案。

方案優點：線路走行于規劃龍山礦田北側，減少壓礦長度約3km。線路長度較推薦方案短1.445km。

方案缺點：該方案橋隧相連，在瓦窯坪處為煤系地層反向隧道，對施工、營運通風均不利，有安全隱患。且月亮洞大橋橋高202m，主跨度為200m鋼筋混凝土拱特殊橋梁，地形陡峭，施工場地困難、施工難度大。

通過比選后，放棄該方案。

3.2.4 推薦意見

綜上分析，方案的優缺點匯總如表1。

表1 方案比較匯總表

由表1可以看出，鍋廠壩南線方案溶洞，暗河多，地質差，工程風險大。北線方案工程地質較好，工程風險明顯減小，投資也較省，但需對規劃的龍山礦井壓覆，線路方案已經取得相關部門的同意和認可，故推薦北線DK方案。

4 結論

（1）在鐵路工程設計與建設中，線路選線是一件關系到全局的總體性工作，綜合性強，牽涉面廣，涉及到多學科的綜合應用，是一項復雜的系統工程。礦區鐵路因煤礦采空區的隱蔽性，在鐵路選線中，必須堅持地質選線，充分重視采空區對鐵路安全的影響。

（2）機車發展水平快，機車牽引力較以前有了較大的提高，在緊坡地段若機械套用《線路設計規范》進行折減，勢必會損失坡度，造成額外展線，增加工程投資，故應結合機車發展現狀及運量情況，在滿足運量的要求下，合理確定坡度折減系數。

[1]詹振炎.鐵路選線設計的現代理論和方法[M].北京:中國鐵道出版社，2001.

[2]中鐵二院.新建地方鐵路敘永至大村線初步設計文件[Z].2010,8.

[3]鐵道部第一勘察設計院.鐵路工程設計技術手冊[M].北京:中國鐵道出版社,1980.

[4]復雜艱險山區鐵路選線與總體設計[M].中國鐵道出版社，2010.

Route Selection of Xuyong-Gulin Railway Avoiding PoorGeologic Zones

The Xuyong-Gulin railway is located in Luzhou,Sichuan province.It is a regional feed-in railway for coal transportation and for passenger and freightdelivery aswell.Themain purposeof this railway line is to serve theGuxu CoalM ine Areas.The prioritiesaregiven to thegeologicalsituations to enable that the railway line is close to themain coalm ine areas,that the unfavorable factorssuch aspoor geologic zones,coalgab area,karst funneland subsurface stream areavoided in the route planning,so that the projectand investment risksare reduced by way of scientific,econom ic and safemeasures tomake sure thatappropriateslope reduction factorsandminimum radiusof curvesareachieved.

Xuyong-Gulin Railway;circumvention;poorgeologic zones;slope reduction factors;route selection

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.023

U212.32

A

1671-9107（2011）05-0023-04

2011-03-15

周永德（1966-），男，工程師，主要從事鐵路、公路的選線工作。

余詠梅

小竅門