擬建緬甸木姐至臘戍鐵路巖溶發育區地質選線

李　寧

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司， 天津　300251)

巖溶對鐵路工程的危害很大，諸如巖溶水的侵襲、溶洞頂板坍塌及大規模地面塌陷等，是鐵路建設中一個重要的工程地質問題[1-2]。擬建緬甸木姐至臘戍鐵路途經區域為大面積碳酸鹽巖覆蓋，巖溶非常發育，如何才能有效規避或減輕巖溶地質災害，地質選線是關鍵。

1　項目工程概況

擬建緬甸木姐至臘戍鐵路位于緬甸北部撣邦境內，線路自緬中邊境線起，在木姐鎮以東設站，出站后轉向南至楠派站，后繼續沿滇緬公路東側南下，跨楠木毛河，經楠帕嘎東至勐育設站。后繼續南下跨楠盤河、楠旁河、楠凱河至全線最低點空卡設站，再穿累帽山后在臘戍鎮東北設新臘戍北換裝站。后修建米軌聯絡線，接既有線于K10+405，利用既有米軌鐵路引入臘戍站，線路全長約130 km。

2　工程地質與水文地質條件

2.1　地形地貌

區內地勢總體呈北高南低，地面高程600～1 500 m，屬撣邦高原的山嶺重丘地貌，以中山、低山、高原為主。沿線地表植被茂密，受長期水流侵蝕、切割作用及風化剝蝕，碳酸鹽巖分布區多見溶洞、落水洞以及漏斗等巖溶侵蝕地貌，溝谷形態很差，地形起伏且凌亂破碎。

2.2　地層巖性與地質構造

沿線地表植被茂密，斜坡多為第四系坡殘積層覆蓋，河流沖積平原、階地以及溝槽地段，主要以第四系沖洪積層為主，小范圍可見坡洪積層。下伏主要碳酸鹽地層為二疊系(P)淺灰色微晶石灰巖、角礫狀灰巖，以及肉紅色灰質白云巖和部分地段上覆的侏羅系(J)泥灰巖和石灰巖條帶。

撣邦地塊位于實皆斷裂與無量山、點蒼山-哀牢山斷裂形成的剪切體系所夾持的三角形地帶，構造復雜，斷裂、褶皺發育。該區屬于熱帶季風氣候，雨季漫長，碳酸鹽巖及其與非碳酸鹽巖接觸帶中溶洞、漏斗、落水洞、暗河以及巖溶泉等巖溶形態廣泛發育。

2.3　水文地質條件

沿線地表水主要為楠木窯河、楠木圖河、楠凱河、楠盤河、楠盤河、楠木毛河、楠撥河以及中緬邊境的瑞麗江等伊洛瓦底江水系，以及溝谷中的泉、溪水系。

沿線地下水主要為孔隙水、裂隙水和巖溶水。

孔隙水主要分布于第四系松散層中，主要受大氣降水以及地表水的補給，徑流方向主要以沿松散層向低洼處流動和向下伏地層垂直滲透為主，以泉的形式向河流排泄，地面蒸發及人工采排是其排泄的重要渠道。

裂隙水主要賦存于碎屑巖、碳酸鹽巖裂隙及斷裂帶中，一般很難形成穩定的潛水面，主要接受大氣降水和孔隙水地下徑流的補給，徑流方向受巖性、裂隙影響較大，多沿裂隙向低處排泄，故縱橫向交錯不定，排泄方式以裂隙泉和人工采排為主。

圖1　線路方案平面示意

巖溶水主要賦存與碳酸鹽巖中，在裂隙水的溶蝕連通作用下形成，水量豐富，大氣降水、地表水以及地下徑流都可以成為其補給源。徑流方向相對復雜，受巖性組合、構造、巖溶發育程度以及地下分水嶺等因素影響很大，多向巖體特征薄弱區排泄，縱橫交錯，常在地表形成一系列的巖溶形態，在地下則形成暗河。排泄方式主要以巖溶泉、暗河出口以及人工采排等為主。

3　工程地質選線

3.1　地質選線原則

應盡量避開或以大角度通過地質構造發育、碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖接觸帶等巖溶形態發育地段，工程設置上應以路基、橋梁為主，輔以短隧道通過垂直滲流帶，當線路必須通過巖溶水平徑流帶或巖溶裂隙水帶時，應采用“人”字形縱坡形式，坡頂設置應盡量位于隧道中心，避免出現反坡排水的問題[1]。

3.2　線路方案簡介

線路在勐育站至楠派站區間主要通過巖溶發育的二疊系(P)碳酸鹽地層，在該區進行了長、短隧道兩個方案的比選。其中長隧道方案線路長度24.838 km，含橋梁長度3.926 km，隧道5座，長8.065 km，隧道長度占線路長度的32.5%，最長隧道5.52 km，采用單面坡；短隧道方案線路長度24.762 km，含橋梁長度6.85 km，隧道5座，長2.97 km，隧道長度占線路長度的12%。

3.3　影響線路方案的因素分析

影響線路方案的主要地質因素是巖溶發育強度、分布范圍和巖溶水地質災害。巖溶發育程度強、范圍大，將大大增加勘察和施工的難度和費用；過多走行于巖溶水平徑流帶中，則容易造成嚴重的巖溶水地質災害。

為了確定巖溶發育強度和分布范圍，采用衛片、航片等遙感技術進行宏觀解析，將解譯成果上于地形圖上，并結合地形圖研讀，初步繪制地表可能存在漏斗、落水洞等巖溶形態。之后，通過野外地質調繪方法，對可能存在的巖溶形態進行了現場核實，并對泉點和暗河出入口的位置、高程、流量等特征進行了數據采集。

綜合上述成果，根據地表巖溶形態、地下水及其連通性[4]并結合地表巖溶密度，最大泉流量以及鉆孔巖溶率[1]等因素，劃分巖溶發育等級(圖1)。按照巖溶工程地質學理論以及鐵路工程大量實踐經驗推薦的“三個垂直分帶法[1]”，通過暗河通道出口位置高程(約1 095 m)和沿線巖溶泉的出露位置，推測出水平流動帶的上限(垂直滲流帶的下限)；通過附近楠木毛河(準排泄基準面)的水位高程(約960～920 m)，推測出水平流動帶的下限(巖溶裂隙水帶上限)，從而劃分出巖溶水的垂直分帶性(圖2)。

線路方案的縱坡還應考慮設站高程、橋高等眾多因素的影響。上述兩方案雖然在隧道通過區均以最大坡率盡量抬高設計高程，但是由于受勐育站、楠派站點的高程和橋高的控制，長隧道方案設計高程在1 100～990 m，短隧道方案設計高程在1 035～1 100 m。

3.4　線路方案評價及地質選線

根據上述分析成果，對影響兩線路方案的地質因素進行統計對比(表1)。

圖2　剖面

表1　影響線路方案的地質因素對比

由表1可見，長隧道方案位于巖溶發育強烈區，地表發育與隧道發生較好水力聯系的巖溶漏斗、落水洞，雖然有下降泉和暗河的排泄作用，但是隧道仍需通過危險性最大的水平徑流帶(累積長度約4.3 km)，且隧道采用單面坡，反坡排水困難，施工時極易發生嚴重、難以逆轉的地質災害；短隧道方案線路在平面上不僅有效繞避了巖溶發育強烈區，從巖溶發育微弱區通過，并且在工點設置上大部分以橋梁路基為主，隧道長度大大縮短，通過水平徑流帶的累積長度僅1.1 km，施工中只要加強防排水措施，防止大量地表水的灌入，出現地質災害的可能性極小且易于處理。

綜上所述，在線路平面、縱斷面均滿足要求的情況下，短隧道方案線路長度雖然較長隧道方案無較大優勢，但短隧道方案不僅有效的規避了地質災害的風險，還較長隧道方案投資省0.5億元，因此，短隧道方案為本區線路的推薦方案[3]。

4　結束語

在基礎地質資料相對匱乏的地區，采用遙感判釋和地質調查測繪方法，查明了巖溶發育區的巖溶發育特征，從地質角度選擇了相對合理的線路方案，該方法對類似地區的地質選線工作有借鑒和指導作用。

[1]鐵道部第二勘測設計院.巖溶工程地質[M].北京：中國鐵道出版社，1984．

[2]任美鍔，劉振中，等.巖溶學概論[M].北京：商務印書館，1983．

[3]李光輝.新建武廣鐵路巖溶發育區地質選線[J].鐵道工程學報，2004(增刊)：1-3

[4]湖南省建設工程勘察院.緬甸臘戌至木姐鐵路工程與水文地質報告[Z].長沙：湖南省建設工程勘察院，2011

[5]何振寧.區域工程地質與鐵路選線[M].北京：中國鐵道出版社，2002

[6]鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程地質手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1999

[7]《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2007

[8]中華人民共和國鐵道部.TB10027—2012 鐵路工程不良地質勘察規范[S].北京：中國鐵道出版社，2012

[9]中華人民共和國鐵道部.TB10012—2007 鐵路工程地質勘察規范[S].北京：中國鐵道出版社，2007

[10] 中華人民共和國建設部.GB50021—2001 巖土工程勘察規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002