复杂山区铁路选线与工程地质的若干问题探讨

陈 继

(中国中铁二院工程集团有限责任公司)

1 铁路选线基本原则

1.1 坚持地质选线的原则，规避风险

(1)在复杂的山区，特别是在西南地区特殊的地质环境下进行铁路选线，要全面对矿区规划、油(气)田分布及开采情况等资料进行搜集。对沿线的地质资料、地质灾害问题进行深入研究，避开有毒气体，绕开不良地形，减轻工程风险。

(2)注重局部方案比选。在铁路选线中要注意对不良地质的规避，金属和煤矿采空区要尽量采取绕避措施，这些地方一旦被工程建设扰动，在动活载作用下，加上西南降雨频繁，容易产生塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害，其工程处理相当困难，也不利于矿产资料的开发和利用。对于难以规避的情况，要选择年代较近的采矿区，开采深度较浅的，容易查清开采范围及深度的，以低桥和矮路基通过，同时加强工程处理措施，最大限度的降低工程造价和风险。

(3)尽量规避岩溶地区。在复杂山区，往往岩溶发育，铁路的建设难免会经过岩溶地段，而岩溶发育情况难寻其规律，且形态各异，有的发育成多层巨大溶腔甚至多层暗河，极不稳定，在施工和运营工程中极易造成涌水、突泥和地表塌陷等地质灾害，在选线过程中要绕避岩溶发育带，尽量靠近河谷，抬高线路标高，缩短隧道长度，尽早穿越可溶岩地段。无法规避时，应选择岩溶发育相对较弱的地段，尽力减少施工和运营风险。当穿越暗河时，要将线路标高置于暗河上方足够的高度，切忌线路走行于水平循环带之下。

(4)尽量避免危岩落石。在铁路选线过程中，经过危岩落石发育地段，工程量增加不大的情况下，应尽量将线位内移以隧道通过，难以做到时，应以明洞方案通过，不留安全隐患，为铁路运营创造良好的条件。

1.2 合理确定最大坡度，有效的降低工程风险

在选线的过程中，依据《高速铁路规范》，区间正线的最大坡度一般不宜大于20‰，困难条件下，经技术经济比选，可采用不大于30‰的坡度设计，有利于抬高线路标高，减小水压，有利于长隧道内“人字坡”的设置，减少施工的难度，控制施工工期，缩短隧道长度，降低施工及运营的风险，有利于降低桥高、墩高，减少工程的投资，确保施工及运营的安全性。

1.3 重点桥隧工程优先选址

在复杂的山区进行铁路选线，不可回避的是复杂桥梁和长隧道的工程，桥隧建设成本的控制已成为复杂山区铁路建设的一个难点，其影响也是巨大的。因此，在选线的过程中，要坚持“重大工程优先选址”的原则。对于重大工程进行多方案的比选和深入研究，考察重大工程的地质条件、环境、水文等因素，进行全面比较，以此来保证工程的可靠性。在此过程中，一定要实地踏勘，收集详细资料，组织多专业和多层次的方案会审及论证，切记一味依赖图纸，独断专行。

1.4 处理好与基础设施的关系

在铁路的选线设计与建设过程中，难免要与公路、机场、采矿区、水利设施、城市规划等发生干扰，这些关系的协调处理，是保证铁路建设经济性、技术性、安全性以及可靠性的前提。所以，这就需要做好以下工作:要积极与有关部门沟通，获取相关信息，多方位的考虑问题，对不利因素合理进行规避，有利条件要尽量结合考虑。对重大问题达成一致意见，合理处理相关关系，照顾各方利益，同时也注重与规划的结合，合理布线并设置站点，以更有利于带动经济发展。

2 铁路选线中的工程地质问题

2.1 铁路选线工程应注意的几个因素

地形与地貌;岩土的组合;动力工程地质问题;水文地质;气象和地温;工程的活动方式和规模;天然建筑材料等等。

2.2 工程地质选线的对象

(1)高山深谷区。在西南山区，高山峡谷地形十分常见。高山峡谷区的重力地质相当发育，风化侵蚀作用也相当强烈，经常表现为滑坡、泥石流、崩塌现象，对铁路建设及运营形成了严重威胁。

(2)地质断裂带。在复杂的山区，地质活动十分频繁。因此，要加强对处于地震环境中铁路工程的调查研究，对桥墩和隧道进出口及斜坡路基进行研究，在动力学方面取得新的突破。

3 复杂山区地质选线应注重的主要内容

3.1 岩溶地区

岩溶是西南山区常见的一种不良地质现象，它对于铁路选线有着很大的影响。需要我们对岩溶地区的地质构造和分布情况进行深入探查，全面分析，对发育有暗河的应结合岩层走向，查清排泄面，综合评价考虑岩溶可能会对铁路选线的影响，从而找出最佳路线方案。

3.2 滑坡

滑坡是一种比较常见的地质现象，在进行铁路选线时，要综合考虑滑坡的产生原因和地质特征。对滑坡地区的岩性、地层、水性进行深入调查，对促成滑坡的内因和外因进行综合分析。如遇大规模的滑坡应予以规避。如果实在无法规避，或者规避的代价太大，就需要进行深入探查，在确保稳定和安全的基础上设计出线路方案。

3.3 泥石流

泥石流是复杂山区较为常见的地质现象，它对铁路产生的危害也是极其严重的。可通过航拍技术进行探查验证，对易产生泥石流的地段进行深入的分析，掌握其形成的原因，条件以及破坏强度，从而选出可靠的线路方案。

3.4 崩塌、岩堆

在坡度较陡的山区，经常会形成崩塌、落石现象，其下部也必然会有岩堆的存在。遇见这类地质现象，在铁路选线中，大型岩堆首先应考虑绕避，难以绕避时，优先选择以隧道方案通过。

3.5 地质构造

山区的地质构造极为复杂，在这些地方进行铁路选线，就必须进行地质构造勘探，以评价线路方案的可靠性，同时了解地质构还是对线路控制的重要手段。通过地质构造的勘探能够将诸多地质因素联系在一起，有利于综合考虑。

4 关于复杂山区铁路选线工程地质的案例

4.1 隧道经过活动的断裂区域

在5.12 汶川大地震的震中龙溪单线路段的双峒公路隧道，其中右峒长度为3 691 m，左峒为3 658 m，单向的坡度是2%，其进口位于都江堰龙溪镇，出口位于映秀镇，隧道贯穿整个茶坪山南段。在地震发生之前，隧道便已经贯通，同时完成了二衬衬砌工作。隧道穿过龙门山的断层，汶川地震震断了隧道。

隧道的进出口端的F8 活动断层使得层段隧道峒身的二衬衬砌受到严重的破坏，其他地方的隧道峒身二衬衬砌基本上保持完好。

这次地震对山区岩体的破坏主要是因弹性波于临空面进行释放，而隧道的截面尺寸跟岩体尺寸对比非常小，所以满足不了弹性波释放的效应。岩体的深处断层位移量远小于表面，地震造成的隧道位移小于10 cm，这可能是因该断层活动的力学效应临空面相对较小，所以其释放出的效应不大。因弹性波于半无限的临空面进行释放，其对斜坡的破坏较为严重，假设通过活动断层的隧道进出口选在矮坡以及缓坡的地方，弹性波释放以及斜坡效应会很大程度的降低，即使是像在汶川大地震这种强烈的振动力学效应下，隧道工程仍可以满足低破坏的救灾要求。

4.2 在复杂山区跨沟隧道的进口和出口问题

成兰铁路太平沟段利用桥梁跨沟两侧接连的方式通过，太平沟的出口为岷江，岷江作为一条活动断层，其中的太平沟是断层沟，其走向在20 世纪的30年代因岷江的叠溪地震中断裂平行。太平沟的左侧隧道出口是断层壁，这条隧道于龙潭沟进入到断裂层长达10 km，出峒和桥连接，在钻探时可发现，沟内的断层泥有几十米，且有承压水涌出。

考虑抗灾这类地形适合运用矮墩短跨的桥梁结构形式。所以，选线时应考虑到线路的标高和沟底的标高差不能太大，隧道的进出口可选择在缓坡、矮坡的斜坡段。

［1］朱颖.复杂艰险山区铁路选线与总设计论文集［M］. 中国铁道出版社，2010.

［2］吴光，肖道坦，蒋良文，等.复杂山区高等级铁路选线工程地质的若干问题［J］.西南交通大学学报，2010.

［3］王毅.渝怀铁路选线设计［J］.铁道标准设计，2003，(Z1).

［4］林世金.困难山区铁路设计体会［J］. 铁道科学报，2007.