益湛線井山至鐘山間路基巖溶陷穴病害整治措施

唐祖好，唐忠富

（南寧鐵路局桂林工務段，工程師，廣西 桂林 541001）

益湛鐵路與京廣、京滬、京九等干線共同構成縱向的鐵路網骨干，是中西部地區通往湛江、北海、欽州、防城、茂名等華南深水港口的重要出海通道。自開通運營以來，該線路基巖溶陷穴病害頻發，僅桂林工務段管內就發生路基巖溶陷穴病害35處，造成列車晃車1次、中斷行車5次，累計中斷行車6 h 17 min。其中井山至鐘山區間發生15處，影響較大的有3處，一是2010年1月22日11：40，井山線路工區巡道工發現k545+860右側路肩上有一個直徑1.5 m，深2.0 m的陷穴，側溝里的水順著塌陷處往下滲，路基有下沉跡象，現場扒開滲水處下部未見洞穴。實測該處線路下沉量約15 mm。中斷行車44 min，影響貨物列車2 趟。二是2010年6月2日09：34，井山線路工區巡道工巡檢發現k 546+770線路右側石碴邊坡腳有一個長2.9 m，寬4.0 m，深1.0 m 的陷穴，道床坍陷致5 根軌枕懸空，坍陷處底部可見風化巖石。中斷行車1 h 16 min。三是2011年3月1日09：08 分，鐘山線路工區班長發現k 555+400 線路中心有一洞穴，洞口直徑1.5 m，深1.5 m，造成3根軌枕懸空，線路前后高低差10 mm。中斷行車57 min。

井山至鐘山區間路基巖溶陷穴病害的存在，對鐵路行車秩序造成較大的干擾，并嚴重危及鐵路行車安全，必須徹底加以整治。

1 原因分析

1.1 典型的喀斯特巖溶地貌 益湛線井山至鐘山區間屬巖溶剝蝕峰林地貌，地形起伏較大，山梁為灰巖侵蝕孤峰地貌，巖峰陡峻，地面高程120～340 m，相對高差50～220 m，自然坡度為10～45°，植被較發育。巖溶峰林間地形平坦，多為水田、旱地。地表上覆紅黏土，膨脹土，下伏基巖為灰巖、白云質灰巖偶夾灰紫色鐵鈣質砂巖。該地處中亞熱帶，屬亞熱帶南部，年平均氣溫20℃，年降雨量充沛（1 500～2 000 mm）。地表、地下水豐富，水質對巖質具有較強侵蝕性，屬典型的喀斯特地形地貌，為巖溶陷穴多發區段。

1.2 巖質結構松散且自穩性差 查閱原設計地質勘探資料，該區間地層主要由上覆燕山期花崗巖侵入和D2泥盆系灰巖組成。花崗巖經長期風化作用呈粉質黏土夾石英砂礫狀，此類花崗巖風化層具有結構松散無膠結，自穩性差，遇水易軟化、崩解，失水收縮等特性，經地下水擾動后易流淌，形成地表塌陷。設計曾對該區間溶蝕破碎帶、溶洞、溶隙進行鉆孔壓漿處理。現場踏勘發現，該區間線路右側山體裸露巖層為灰麻花崗巖，巖質堅硬，呈單體狀散置，其表層風化較嚴重，風化后呈砂粒狀。觀察附近地表土體，其含砂率達60%以上，用水稍沖洗可作建筑砂使用。從這種地質情況可看出，由于巖體逐漸風化形成較小的顆粒，原地層塊巖之間的空隙便因巖石風化極易造成地面塌陷。

1.3 地表及地下水的侵蝕 按理該區間溶蝕破碎帶、溶洞、溶隙已進行鉆孔壓漿處理，不應再發生巖溶和路基塌陷病害。對比該地段曾發生過巖溶陷穴的地點，現場往往存在側溝、天溝排水不暢，溝底和塹頂山體凹陷處積水現象。由此可推斷，因新建鐵路施工改變了原已形成的水文地質環境和水文狀態，原先形成的溶蝕破碎帶、溶洞、溶隙經路基壓漿施工將其堵塞加固，但地下水的補給源未改變，繼續向路基部分滲流，路基在地下水的作用下，前期未形成空洞的風化層，在地下水潛蝕、軟化作用下和列車動荷載的反復作用下，形成新的水流通道。特別是雨季時，地下水和地表排水溝中下滲的水流使路基下伏的通道水量增大、水流攜帶能力增加，致使地層中的顆粒成份由小向大逐漸被帶走，形成新的孔隙和空洞，造成路基沉降。

這種現象一般具有規律性，在雨季到來連續幾天下大雨，就會形成局部沉降。對照該地段的近3年來巖溶陷穴管理臺賬，發生時間在每年4～8月的為10 件，占總數量15 件的67%，而且絕大多數發生在強降雨過后。

2.2 “疏”的治理措施 為確保病害路基區段的長治久安，應采用地質雷達探明該區段內路基目前已形成的孔隙和空洞，根據溶巖陷穴特征、分布規律、發展趨勢及影響程度，有針對性地對地表和地下水進行疏導。主要措施一是要對裸露邊坡進行封閉，加大排水溝截面尺寸及流水坡，減少地表水的淤積、下滲。二是在已形成的孔隙和地下水通道位置增加路基橫向盲溝，使地下水能順暢排出，少帶走泥沙，以減少路基塌陷病害的形成。由于該路段邊坡含砂率較大，路塹邊坡植草不易種活。在鐵路局工務處的支持下，通過對裸露邊坡采取種植根系發達、固土效果較好的香根草；對原預制砼拼板開溝破損地點進行修補；改建設置不合理的天側溝，適當增加急流槽，個別地勢低洼、匯水面積較大的地段在路基中埋設橫向塑料盲溝等措施，基本解決了地表、地下水的疏導問題。下一步將采用地質雷達勘探，加大對路基既有孔隙和空洞的整治力度。

2 整治措施

路基巖溶陷穴在時間上具有突發性，空間上具有隱蔽性，對鐵路行車安全構成極大威脅。防治的關鍵是在于采取預防為主，治理為輔、防治相結合的辦法。通過上述分析，針對井山至鐘山區間路基巖溶陷穴病害的現狀，采取“堵”、“疏”、“防”相結合的措施進行綜合整治，有的放矢，不失為投資少省且行之有效的辦法。

2.1 “堵”的治理措施一是對已經形成坍陷、沉降的地段進行夯實和混凝土封堵，避免雨水下滲形成新的水流通道。二是在雨季來臨前，加強對該路基病害區段排水設施的清理，確保排水通暢。三是加強對排水設施的監控，發現有地表水沿路基排水溝下滲的地段，立即對排水溝流水面進行修復、封閉，對新發現的洞穴用粘土、混凝土灌注填實，使地表水不下滲浸入路基形成空洞。根據前期發生路基塌陷的地形情況，在對益湛線k 543+690、k 545+550、k 546+700等原巖溶發生地點的側溝底，重新用砼封堵或抹面處理，汛期前加強“三溝一洞”（側溝、天溝、吊溝及涵洞）的清理后，類似病害重復發生的情況大為減少。

2.3 “防”的有關措施一是路基巖溶塌陷有很長一段變形過程發展于地面以下，一旦地面以上出現前兆，離塌陷時間已近而短促，往往因未及時引起警惕而造成重大損失。因此，要加強巖溶陷穴地段線路的巡查，特別是在強降雨之后，要求加大線路的巡查力度，確保發現及時，處置有效。我們將歷年來多次發生路基溶巖陷穴病害的地點，在路肩上用油漆設置醒目標識，并要求線路巡守人員進行重點檢查和盯控，以提高檢查效率。二是水動力條件的改變和列車反復荷載是產生塌陷的主要觸發因素。因此，在降水特征和汛期洪水頻率及變幅的情況下，再加上列車荷載附加，極易誘發路基巖溶地面塌陷。為確保行車安全，經鐵路局防洪辦批準，汛期對該區段路基溶巖陷穴多發地段限速60 km/h運行，以降低列車動荷載的作用，減少巖溶陷穴發生率。

3 結束語

根據上述分析，我們通過采取相應的措施進行整治和預防，在投入較少的情況下，該區間路基溶巖陷穴病害發生機率大幅降低，自2011年8月后未再次發生路基溶巖陷穴病害，取得了較好的效果。