某复杂山区铁路工程地质选线实践

薛 峰

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063)

1 概述

当一条铁路的基本走向和技术标准确定以后，地形地质条件将成为线路位置选择和建筑物布置的决定性因素［1］。某山区重载铁路其中一段线路穿越采空区、岩溶等不良地质发育区域，工程地质条件极为复杂，工程地质选线成为线路选线工作的主导，地质因素成为影响线路方案的主要因素，控制线路走向，在方案比选中起到决定性作用。

2 地质背景

2．1 地形地貌

测区以剥蚀丘陵间丘间谷地为主，地面标高70 m～400 m，地势较陡，丘坡自然坡度一般20°～40°，地表植被发育，受构造影响，丘体多呈狭长带状，走向为NE～SW，丘顶呈尖棱状，灰岩地区局部丘体呈浑圆状。

2．2 地层岩性

测区出露地层主要为二叠系下统茅口组(P1m)和二叠系上统龙潭组(P2l)。

1)二叠系下统茅口组(P1m):灰、深灰色厚层灰岩、燧石结核灰岩夹钙质页岩，灰黑色含炭钙质页岩、串珠状瘤状含燧石结核灰岩夹薄层或透镜状泥质灰岩，厚层状灰岩岩质坚硬，岩溶较发育。

2)二叠系上统龙潭组(P2l):浅灰、深灰、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩夹煤层，灰黄色长石石英砂岩夹粉砂岩及煤层，岩质软弱，节理裂隙发育，岩体破碎。

2．3 地质构造

测区隶属于扬子准地台一级大地构造单元，以北东东向构造、北东向华夏系构造与东西向构造为主，地质构造类型主要为褶皱及断裂。

3 工程地质选线原则

结合测区内工程地质条件，确定合理的地质选线原则。工程地质选线的理想目标是使路线方案选在不良地质发育弱、特殊岩土分布少的区域内，最大限度地依附、利用地形和地质条件，寻找对现有地形和地质条件扰动最少、何种构筑物最适应的方案，以减少对其进行整治和改造为目的。

3．1 工程地质选线总原则

1)宏观地质选线。初测阶段，通过收集相关地质资料，掌握区域地质条件，决定线路走向，为线路寻找合适的地质走廊，此过程即为“宏观地质选线”。

2)微观地质选线。线路大概走向确定以后，通过工程地质勘察，查明沿线工程地质条件，最后综合分析线位地质条件，选出最佳方案，此过程为“微观地质选线”。

3．2 分类工程地质选线原则

1)越岭区。越岭线路宜避开地质构造轴线，尤其应避免沿大的断层破碎带、地下水发育的地带通过;应选择在相对稳定、地层完整的地带通过;在通过大的断层破碎带时，线路应垂直或大角度穿越。

2)采空区。对正在开采或经过批准开采的矿区，线路绕避至其采空影响范围外一定距离，在安全地带通过;对于穿越煤层段落的线路，线路方案应尽量绕避历史久远的采空区、无规划开采的小型私人煤矿［2］;当线路绕避困难时，对埋藏浅的小型坑洞应开挖回填，对不易开挖的坑洞应进行勘探查明坑洞情况，经处理后通过。

3)岩溶区。线路应尽量避开可溶岩地段［3］，避免顺可溶岩与非可溶岩接触带;应绕避岩溶强烈发育区、构造发育带、地面塌陷及土洞密集区，以及岩溶水富集区和岩溶水排泄带;越岭地段线路应选择在岩溶负地形之间、地下分水岭附近，并尽量采用短隧道通过，避免采用长大深埋隧道，线路高程宜在垂直渗流带中［4］，无条件时，可在深部缓流带通过。

4)危岩落石、堆积体区。线路应绕避危岩密集分布、可能产生大规模崩塌或者治理难度极大的危岩、落石地段，当落石及潜在的崩塌体规模小、危岩边界条件或者个体清楚、防治方案技术可行、经济合理时，线路可以选择在有利部位通过。应绕避稳定性差、大型堆积体和错落群;避开地形零乱，坡脚有地下水出露的山坡。

4 工程地质选线关键地质因素

在综合分析沿线区域地质资料和工程地质条件的基础上，筛选出影响线路工程地质选线的关键地质因素。

4．1 区域地质构造线

测区地质构造发育，地质构造带一般岩体破碎，富水且常伴生不良地质体，工程地质条件差，故线路应尽量避开地质构造线密集区域，无法绕避时应选择垂直通过或与主构造线方向大角度相交。沿线地质构造线主要沿北东向和北北东向展布，故线路总体走向应沿南东向或南北向。

4．2 地层分布

线路应尽量绕避碳酸盐岩、含煤地层等不良岩层，无法绕避时，应选择狭窄处或相对有利部位通过。

4．3 不良地质发育区

1)采空区。沿线主要矿产为煤矿、铁矿、石灰岩矿。主要比选方案穿越四处煤带，其中对线路方案有影响的煤矿共计11座，另有数量众多的私采小煤窑，由于年代久远，且无相关记录，调查取证困难。铁矿两处，其中一处距离线路较远，且为露天开采，对线路影响较小，另一处距离线路较近，且为洞采，对线路影响较大。沿线石灰岩矿密布，均为露天开采，影响较小。

2)岩溶。测区可溶岩线路长，根据地质调绘、水文地质调查与勘探成果，岩溶较发育，可见溶洞、岩溶泉、溶槽、落水洞、岩溶洼地、天坑等岩溶地貌或岩溶现象，钻探揭示，覆盖型岩溶地段线岩溶率约为14．13%，钻孔遇洞率41．3%，最大溶洞高11．2 m。

3)有害气体。主要为煤层瓦斯，赋存于二叠系龙潭组煤系地层和炭质页岩中。初测孔内瓦斯测试结果表明，属二级瓦斯地段。

4)危岩落石、堆积体。二叠系灰岩地段，受构造、风化、气候作用，节理裂隙发育，岩性破碎，易产生剥落，坡面形成陡崖、孤石构成危岩岩体，坡脚形成堆积体。

4．4 既有地质灾害点

从地方国土部门收集了测区地质灾害防治规划资料，并将地质灾害隐患点按坐标放置到线路平面上，线路应尽可能绕避并远离地质灾害易发区段。

5 工程地质选线实践

5．1 宏观选线

控制宏观地质选线的关键地质因素为区域地质构造线与重大不良地质，如大型采空区、岩溶强烈发育区、大型滑坡、堆积体等。

预可研阶段，根据宏观地质信息，选取了三个主要的供必选方案，即方案一、方案二、方案三。从图1可以看出，三个方案均与主要地质构造线呈大角度相交或垂直，均绕避了大的采煤带和铁矿采区，且灰岩越岭地段，均选择从分水岭附近通过，具备成为“地质走廊”的基本条件。初测阶段，通过进一步资料收集后发现，方案二穿越两处小煤窑私采区，绕避困难，且中间一隧道从一大型岩溶洼地下方通过，工程地质条件较差;方案三所经区域为地质灾害密集发育区(主要为岩溶地面塌陷、崩塌、滑坡)，工程地质条件差;方案一彻底绕避了采空区，从上述岩溶洼地上游侧分水岭处通过，且沿线地质灾害点较为稀疏，为地质灾害弱发育区。因此，综合以上分析结果，推荐方案一。

图1 主要比选方案地质条件示意图

5．2 微观地质选线

影响微观工程地质选线的主要地质因素为次级构造线和一般不良地质，如小型采空区、堆积体、危岩落石等。

上述宏观工程地质选线，确定了线路的基本走向，后来依据工程地质勘察成果，对方案一局部线路进行进一步优化，隧道进出口均绕避了危岩落石和堆积体，灰岩隧道避开了岩溶水强烈发育区段，并结合路基工点进行工程地质横断面选线，工程地质复杂地段建议进行桥路或隧路比较，为线路方案提供了精确的地质走向。

6 结语

复杂地质条件山区铁路，工程地质选线尤为重要。在充分收集区域地质资料、矿区资料的基础上，通过遥感、大面积地质调绘和勘探等综合勘探方法［5］，开展详细的工程地质选线工作。在选线实践之前，结合区域地质特征，制定工程地质选线原则，并筛选出影响工程地质选线的关键地质因素，根据地质资料收集的程度，分阶段、按程序，由宏观至微观，最终完成工程地质选线。工程地质选线成果有待施工后进行检验。本文可供山区铁路勘察设计参考。

［1］ 顾湘生．铁路岩溶工程地质勘察技术［M］．武汉:中国地质大学出版社，2012:250-251．

［2］ 毛邦燕，吴俊猛，喻洪平，等．沪昆客专黄果树至北盘江段地质选线方案研究［J］．铁道工程学报，2011(10):19-24．

［3］ TB 10027-2012/J 1407-2012，铁路工程不良地质勘察规程［S］．

［4］ 韦随庆，郭建湖．武广铁路客运专线南岭越岭地段工程地质选线思路与实践［J］．铁路标准设计，2010(1):25-27．

［5］ 黄三强．地质选线在赣龙铁路扩能改造工程选线中的应用［J］．铁道勘察，2010(6):69-72．