各種不良地質條件下山區鐵路工程選線方法研究

張希

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

由于山區鐵路工程建設的需求愈發急切，我國在實際的開發研究過程中，探究出了許多新的施工工藝。在山區鐵路工作中，鐵路的地質勘察是重要的施工環節，在施工前了解施工地區的地質環境，在結合地質條件進行施工，可以最大限度地避免產生工程質量問題和安全隱患，同時，國家近年來在許多地勢危險的區域陸續修建了鐵路，在施工過程中不僅加強了對原材料的控制，還科學地部署了機械設備有針對性的完善施工方案，保證了施工的穩定推進，目前，鐵路勘測的設計理念越來越先進，越來越完善，這對未來鐵路的設計有著積極的影響。

1 工程案例

1.1 金臺鐵路項目簡介

金臺鐵路位于浙江省中東部的金華、麗水、臺州地區，線路自金華地區金溫貨線永康南站引出，分別接入甬臺溫鐵路臺州西站和臺州南站，是浙江省鐵路網中“兩縱、五橫、兩放射”格局中的五橫之一；聯通滬昆鐵路，形成浙江東中部地區的快速、便捷運輸通道；擴充和完善浙江省鐵路網骨架，加密浙江中東部和西南部的路網結構，完善浙東南地區的路網布局，提升鐵路的市場競爭力；是一條設計行車速度160km/h，單線預留雙線條件的電氣化鐵路。新建線路總長231.97km，橋梁63.172km/79座，隧道105.294km/60座，車站19座，橋隧比72.6%，初設批復概算160.65億元。2016年5月開工建設，2021年6月建成通車。經初步概算清理，符合批復。

1.2 主要技術創新

（1）節約用地體現可持續發展觀。本項目所經地區為浙江中東部地區，大部分地區屬中低山丘陵、河谷，山多地少，人口眾多，土地資源稀缺，隨著沿海經濟幾十年的快速發展，特別是近年來國家推進城鎮化政策的不斷落實，城鎮化建設速度明顯加速，土地資源更是捉襟見肘。鐵路線路建設需占用大量的土地，為了最大限度地節約用地，線路通道選擇采用以隧代路、以橋代路等先進理念，既滿足了鐵路建設用地需求，又最大限度地保護地保護了土地資源，受到了沿線地方的熱烈歡迎，達到了良好的社會效果，獲得了巨大的社會經濟效益，對更新行業選線理論起到了較好的示范作用。

（2）統籌項目需求、地方規劃及產業需求等因素，科學合理選擇線路走向方案，帶動沿線經濟發展。①結合通道選擇，將永康段金溫貨線遷至城區南側，解除城市束縛；②根據麗縉產業園規劃，合理設置縉云段線站位，帶動浙西南第一鎮快速發展；③翻越大盤山脈，結束“中國藥材之鄉”磐安、“神仙居住之地”仙居不通鐵路的歷史；④支線引入臨海頭門港港區，打通山海大通道，深度融入“一帶一路”；⑤客貨分別接軌于臺州西站、臺州南站，帶動“山海臺州、和合之城”。

（3）合理選擇站位，打造永康東站新型綜合性物流貨場，為地方發展注入新活力。結合地形、周邊公路網條件，在永康地區進行多站位比選，科學合理地選擇永康東站位置，以永康及周邊地區的物流需求為基礎，以鐵路運輸為支撐實施貨場布局，打造浙江占地面積最大、運營設備設施最齊全的綜合性物流貨場，促進地區經濟快速發展。

（4）統籌設計，實現“四網”融合。結合臺州市域交通規劃，合理選擇線站位，為臺州市擬建市域鐵路S2、S3線分別引入金臺鐵路臺州西站、臨海南站提供條件，結合臺州地區利用金臺鐵路開行市郊列車項目，于兩站進行了共站房、零換乘設計。

（5）勇于創新，采用8‰限制坡度。為帶動地方經濟發展，結束磐安縣不同鐵路的歷史，線路翻越大盤山脈，導致中部與兩側高差達230m，為更好地適應地形，通過對HXD系列機車性能深入研究，創新采用8‰限制坡度。

2 不同不良地質下的選線方式

上所述對于工程過程中可能出現的問題有了一個大致的了解，然而，實際的山區鐵路工程選線要比上述論述得更加復雜，現代化的地質勘測有著非常多的要求，勘測過程中要對工程施工地區的地質情況、地面介質、建筑物分布情況、地形變化等數據都進行研究這一切都會影響鐵路工程建設同時，還需要對地質結構進行分析，繪制出該地區的地形圖為后期的施工提供有效依據，由于山區地形的不同，所擁有的不良地質也不同，這些不良地質中，有代表性的，有以下幾種：①滑坡地質；②泥石流地質；③沙漠地質；④斷裂帶地質；⑤巖溶地質。五種地質是在山區鐵路工程選線工作中經常遇到的下文將主要論述在這五種地質中的主要選項方式。

2.1 滑坡地質

如果鐵路工程所經過的山區，地區有可能處于滑坡地帶，展現工作的第一件事就是應該進行實地的地質勘測，由專業的技術人員對滑坡地帶的地質進行研究，同時，分析歷年滑坡的情況，之后進行綜合設計，設計過程主要圍繞滑坡體的大小、滑床深度等地質情況進行研究設計，除此之外，如果附近地區還有地下水等水文資源，也需要考慮在設計范圍內，因為地下水的存在，很可能會使得地下水路產生改變，改變地質特征產生其他的滑坡地區，以上工作完成后，再開始具體的定線，定線過程中要以不惡化滑坡的穩定性為定線原則，對于滑坡體積較大的地區，要盡量采取繞避的措施，如果無法繞開，則需要盡可能地從滑坡體的上方通過，對于滑坡體較小，穩定層較淺的情況，可以采用大跨度高架橋通過或者將滑坡體清除的方法來進行鐵路規劃。

2.2 泥石流地質

泥石流地質是較為常見的山區地質，該地質形成的主要原因是暴雨攜帶大量的泥沙石塊，再加上山體表面綠化不足無法固定砂石，使得暴雨流沿著一定通道涌出，這種災害最困難的是一旦產生便會掩埋鐵路道路，并且清理起來極度困難甚至有可能將道路沖毀中斷行車，針對泥石流地質目前主要考慮的便是繞避措施，或者可以將實際的鐵路線路涉及河岸對岸，對于沒有辦法避繞的，針對泥石流地質不同部位，采取不同的設計措施，首先，分析泥石流地質成形的原因是山體不穩定而造成的，因此不良地質會集中在山體部位，對于這些地區的線路，應當采用深埋隧道的方式進行通過，其次，在泥石流的通過區，相對而言，通過區的線路與泥石流的接觸范圍，較小，并且由于通過區坡度的角度較大，有利于泥石流產生之后的傾斜，因此，可以在這些地區淺挖隧道，或者架設橋梁，在以上講述的施工措施中，架設橋梁是最好的，如果開挖隧道由于泥石流阻礙較大，不利于泥石流的排泄并且后期泥石流產生的清泥工作也比較難以進行。

2.3 沙漠地質

沙漠地區的最大特點是風沙非常大，并且一年四季沙漠地區的溫差很高，如果在這些地區修建鐵路，最容易產生的現象是鐵路被風沙掩埋。因此，在沙漠地質當中進行鐵路的選線工作時，首先，需要研究當地沙丘的運動模式、風力大小，并且研究沙漠地區的沙源，分析上述的數據后，便可以進行實際的選線工作，如果是大面積存在沙丘的地區，則進行鐵路定線的時候，要考慮以下幾點，首先要選取沙地邊緣的地區，其主要原因是沙地邊緣分速相對較小，并且風沙掩埋的情況也較輕，這些地區還存在地下水，地下水的存在，有利于防護林的種植，防護林種植成功后，風沙掩埋線路的情況便會得到改善。如果要在連綿不斷的沙丘地帶進行鐵路的修建，應該盡可能選取低沙丘地帶，因為在這些低沙丘地帶可以種植花草，降低流沙對鐵路的影響，對于風速較快的地區，應該通過歷年風速的觀測數據研究出主導風向，在進行線路設計時，線路的延伸方向要與風向一致，同時，在沙漠地區的鐵路設計當中應該，盡量保證線路以直線的形式存在，避免曲線，因為曲線的凹處，很容易產生飛沙的堆積，如果為了規避沙丘而不得不采用曲線設計，則應該考慮較大半徑的曲線，同時盡量保證曲線的凸處可以面對迎風面。

2.4 斷裂帶地質

斷裂帶地質存在的地區較少，很多人將斷裂帶地質稱作地震地質，其原因是斷裂帶地區很容易產生地表位移和變形，并且伴隨著強震，因此，在這些地區，鐵道線路出現的主要問題是，隨著地表位移產生的斷裂，所以在進行斷裂帶地區地鐵選線工作時，第一步便是要避開活動斷裂帶的存在，把避免的線路要采用抗震能力強的鐵道線路，方便地震發生后修復鐵路，同時，如果要對斷裂層進行隧道開挖，則應該對隧道結構進行合理的設計，方便隧道有利于救援并且要盡量避免地震誘發的地段，對于潛在的不穩定地區，應該派遣專業人員進行地質勘測和預測，確保無誤后再將線路選定。

2.5 巖溶地質

常見的巖溶形態以溶洞為主，該地址對線路主要危害是因為地下洞穴可能會由于鐵路的運行而產生坍塌，如果坍塌會使得鐵路下降，很有可能產生路基下沉的狀況。該狀況一旦產生，便是不可逆的，便會直接遭到破壞并且溶洞還有可能出現反水的情況，反水則會導致路基被淹沒路基，如果長時間淹沒在水中，會產生塌陷，因此，針對巖溶地區的選線應該注意以下幾個方面：首先，需要對巖溶地區的溶洞進行勘測，對于大型并且處于發育期的巖溶地質，要盡量開，同時，要避開不透水層與可溶巖或不可熔巖的接觸帶，對于小型的溶洞，在實際的工作過程中應該盡量選擇對溶洞進行水泥填充，保證施工基礎的強度，同時也要做好相應的施工監測工作，一邊施工一邊進行地質研究，隨時找到施工過程中出現的溶洞小洞填充，大洞避開，這便是針對巖溶地質最好的選線方法。

3 山區鐵路選線設計中存在的問題

上文分析了目前鐵路選線工作過程中遇到的幾種主要地質情況，但在實際的工作過程中，選線設計存在的問題不單單只有地質影響，很多情況下是因為工作人員的工作能力不足導致的，目前，工作人員工作導致選線設計存在問題的主要原因有2個方面，第一，是工作者的勘測設計水平較低；第二，是對于地質勘測結果準確性不足。

選線工作人員工作水平不足。通過分析我國山區鐵路選線設計工作的設計狀況根據調查顯示，其中大部分的設計單位，實際的設計水平都比較低，并且很多設計方案都缺乏創意創新，部分工作人員在工作過程中沒有較好的專業素養，對于不良地質條件的研究不夠充足，設計出來的內容無法滿足實際的鐵路施工需求，不同的山區有著不同的地質，對于設計者提出的要求和標準也存在著差異，所以，選線工作人員應該根據地區的實際情況進行選項工作，但很多單位現在的選線工作為了減少成本，盡早完工，對實際現場的調查，都選擇了直接忽略，只是根據不同地區上傳上來的地質勘測圖來進行線路設計，最后造成的結果就是設計方案與實際的施工差異非常大，同時，對于線路的設計方案缺少科學的依據，很多數據都與真實數據有出入。

4 結語

山區鐵路的建設是我國針對國家基礎經濟建設的重要交通設施之一，由于近年來國家設計相關部門加大了對鐵路建設的投入，在很多是危險的山區都進行了鐵路的建設，山區鐵路選線設計是影響鐵路建設的重要基礎施工單位需要加大審核力度實現規范化選片，同時，在鐵路建設過程中，不僅要加強選線工程的設計，同時，還要加強施工材料的控制，提高山區鐵路建設的安全性和建設效率，為山區鐵路建設行業奠定良好的發展基礎。雖然山區地勢復雜，各種復雜地質縱橫交錯，相對平原地區的鐵路建設施工難度很大，危險系數非常高，但是，如果采用合理的勘測手段，對復雜山區的地質情況進行研究并且根據這些數據，設計出一條適合該地區的鐵路線，將會為山區的經濟建設帶來極大的助力。