復雜山區(qū)鐵路選線與工程地質的若干問題探討

陳 繼

(中國中鐵二院工程集團有限責任公司)

1 鐵路選線基本原則

1.1 堅持地質選線的原則，規(guī)避風險

(1)在復雜的山區(qū)，特別是在西南地區(qū)特殊的地質環(huán)境下進行鐵路選線，要全面對礦區(qū)規(guī)劃、油(氣)田分布及開采情況等資料進行搜集。對沿線的地質資料、地質災害問題進行深入研究，避開有毒氣體，繞開不良地形，減輕工程風險。

(2)注重局部方案比選。在鐵路選線中要注意對不良地質的規(guī)避，金屬和煤礦采空區(qū)要盡量采取繞避措施，這些地方一旦被工程建設擾動，在動活載作用下，加上西南降雨頻繁，容易產生塌陷、滑坡、泥石流等地質災害，其工程處理相當困難，也不利于礦產資料的開發(fā)和利用。對于難以規(guī)避的情況，要選擇年代較近的采礦區(qū)，開采深度較淺的，容易查清開采范圍及深度的，以低橋和矮路基通過，同時加強工程處理措施，最大限度的降低工程造價和風險。

(3)盡量規(guī)避巖溶地區(qū)。在復雜山區(qū)，往往巖溶發(fā)育，鐵路的建設難免會經過巖溶地段，而巖溶發(fā)育情況難尋其規(guī)律，且形態(tài)各異，有的發(fā)育成多層巨大溶腔甚至多層暗河，極不穩(wěn)定，在施工和運營工程中極易造成涌水、突泥和地表塌陷等地質災害，在選線過程中要繞避巖溶發(fā)育帶，盡量靠近河谷，抬高線路標高，縮短隧道長度，盡早穿越可溶巖地段。無法規(guī)避時，應選擇巖溶發(fā)育相對較弱的地段，盡力減少施工和運營風險。當穿越暗河時，要將線路標高置于暗河上方足夠的高度，切忌線路走行于水平循環(huán)帶之下。

(4)盡量避免危巖落石。在鐵路選線過程中，經過危巖落石發(fā)育地段，工程量增加不大的情況下，應盡量將線位內移以隧道通過，難以做到時，應以明洞方案通過，不留安全隱患，為鐵路運營創(chuàng)造良好的條件。

1.2 合理確定最大坡度，有效的降低工程風險

在選線的過程中，依據《高速鐵路規(guī)范》，區(qū)間正線的最大坡度一般不宜大于20‰，困難條件下，經技術經濟比選，可采用不大于30‰的坡度設計，有利于抬高線路標高，減小水壓，有利于長隧道內“人字坡”的設置，減少施工的難度，控制施工工期，縮短隧道長度，降低施工及運營的風險，有利于降低橋高、墩高，減少工程的投資，確保施工及運營的安全性。

1.3 重點橋隧工程優(yōu)先選址

在復雜的山區(qū)進行鐵路選線，不可回避的是復雜橋梁和長隧道的工程，橋隧建設成本的控制已成為復雜山區(qū)鐵路建設的一個難點，其影響也是巨大的。因此，在選線的過程中，要堅持“重大工程優(yōu)先選址”的原則。對于重大工程進行多方案的比選和深入研究，考察重大工程的地質條件、環(huán)境、水文等因素，進行全面比較，以此來保證工程的可靠性。在此過程中，一定要實地踏勘，收集詳細資料，組織多專業(yè)和多層次的方案會審及論證，切記一味依賴圖紙，獨斷專行。

1.4 處理好與基礎設施的關系

在鐵路的選線設計與建設過程中，難免要與公路、機場、采礦區(qū)、水利設施、城市規(guī)劃等發(fā)生干擾，這些關系的協調處理，是保證鐵路建設經濟性、技術性、安全性以及可靠性的前提。所以，這就需要做好以下工作:要積極與有關部門溝通，獲取相關信息，多方位的考慮問題，對不利因素合理進行規(guī)避，有利條件要盡量結合考慮。對重大問題達成一致意見，合理處理相關關系，照顧各方利益，同時也注重與規(guī)劃的結合，合理布線并設置站點，以更有利于帶動經濟發(fā)展。

2 鐵路選線中的工程地質問題

2.1 鐵路選線工程應注意的幾個因素

地形與地貌;巖土的組合;動力工程地質問題;水文地質;氣象和地溫;工程的活動方式和規(guī)模;天然建筑材料等等。

2.2 工程地質選線的對象

(1)高山深谷區(qū)。在西南山區(qū)，高山峽谷地形十分常見。高山峽谷區(qū)的重力地質相當發(fā)育，風化侵蝕作用也相當強烈，經常表現為滑坡、泥石流、崩塌現象，對鐵路建設及運營形成了嚴重威脅。

(2)地質斷裂帶。在復雜的山區(qū)，地質活動十分頻繁。因此，要加強對處于地震環(huán)境中鐵路工程的調查研究，對橋墩和隧道進出口及斜坡路基進行研究，在動力學方面取得新的突破。

3 復雜山區(qū)地質選線應注重的主要內容

3.1 巖溶地區(qū)

巖溶是西南山區(qū)常見的一種不良地質現象，它對于鐵路選線有著很大的影響。需要我們對巖溶地區(qū)的地質構造和分布情況進行深入探查，全面分析，對發(fā)育有暗河的應結合巖層走向，查清排泄面，綜合評價考慮巖溶可能會對鐵路選線的影響，從而找出最佳路線方案。

3.2 滑坡

滑坡是一種比較常見的地質現象，在進行鐵路選線時，要綜合考慮滑坡的產生原因和地質特征。對滑坡地區(qū)的巖性、地層、水性進行深入調查，對促成滑坡的內因和外因進行綜合分析。如遇大規(guī)模的滑坡應予以規(guī)避。如果實在無法規(guī)避，或者規(guī)避的代價太大，就需要進行深入探查，在確保穩(wěn)定和安全的基礎上設計出線路方案。

3.3 泥石流

泥石流是復雜山區(qū)較為常見的地質現象，它對鐵路產生的危害也是極其嚴重的。可通過航拍技術進行探查驗證，對易產生泥石流的地段進行深入的分析，掌握其形成的原因，條件以及破壞強度，從而選出可靠的線路方案。

3.4 崩塌、巖堆

在坡度較陡的山區(qū)，經常會形成崩塌、落石現象，其下部也必然會有巖堆的存在。遇見這類地質現象，在鐵路選線中，大型巖堆首先應考慮繞避，難以繞避時，優(yōu)先選擇以隧道方案通過。

3.5 地質構造

山區(qū)的地質構造極為復雜，在這些地方進行鐵路選線，就必須進行地質構造勘探，以評價線路方案的可靠性，同時了解地質構還是對線路控制的重要手段。通過地質構造的勘探能夠將諸多地質因素聯系在一起，有利于綜合考慮。

4 關于復雜山區(qū)鐵路選線工程地質的案例

4.1 隧道經過活動的斷裂區(qū)域

在5.12 汶川大地震的震中龍溪單線路段的雙峒公路隧道，其中右峒長度為3 691 m，左峒為3 658 m，單向的坡度是2%，其進口位于都江堰龍溪鎮(zhèn)，出口位于映秀鎮(zhèn)，隧道貫穿整個茶坪山南段。在地震發(fā)生之前，隧道便已經貫通，同時完成了二襯襯砌工作。隧道穿過龍門山的斷層，汶川地震震斷了隧道。

隧道的進出口端的F8 活動斷層使得層段隧道峒身的二襯襯砌受到嚴重的破壞，其他地方的隧道峒身二襯襯砌基本上保持完好。

這次地震對山區(qū)巖體的破壞主要是因彈性波于臨空面進行釋放，而隧道的截面尺寸跟巖體尺寸對比非常小，所以滿足不了彈性波釋放的效應。巖體的深處斷層位移量遠小于表面，地震造成的隧道位移小于10 cm，這可能是因該斷層活動的力學效應臨空面相對較小，所以其釋放出的效應不大。因彈性波于半無限的臨空面進行釋放，其對斜坡的破壞較為嚴重，假設通過活動斷層的隧道進出口選在矮坡以及緩坡的地方，彈性波釋放以及斜坡效應會很大程度的降低，即使是像在汶川大地震這種強烈的振動力學效應下，隧道工程仍可以滿足低破壞的救災要求。

4.2 在復雜山區(qū)跨溝隧道的進口和出口問題

成蘭鐵路太平溝段利用橋梁跨溝兩側接連的方式通過，太平溝的出口為岷江，岷江作為一條活動斷層，其中的太平溝是斷層溝，其走向在20 世紀的30年代因岷江的疊溪地震中斷裂平行。太平溝的左側隧道出口是斷層壁，這條隧道于龍?zhí)稖线M入到斷裂層長達10 km，出峒和橋連接，在鉆探時可發(fā)現，溝內的斷層泥有幾十米，且有承壓水涌出。

考慮抗災這類地形適合運用矮墩短跨的橋梁結構形式。所以，選線時應考慮到線路的標高和溝底的標高差不能太大，隧道的進出口可選擇在緩坡、矮坡的斜坡段。

［1］朱穎.復雜艱險山區(qū)鐵路選線與總設計論文集［M］. 中國鐵道出版社，2010.

［2］吳光，肖道坦，蔣良文，等.復雜山區(qū)高等級鐵路選線工程地質的若干問題［J］.西南交通大學學報，2010.

［3］王毅.渝懷鐵路選線設計［J］.鐵道標準設計，2003，(Z1).

［4］林世金.困難山區(qū)鐵路設計體會［J］. 鐵道科學報，2007.