以黔張常鐵路為例談巖溶區(qū)鐵路選線原則

李 雯 寧欣然 尹紫紅

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 610031； 2.株洲市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖南 株洲 412007；3.西南交通大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，四川 成都 610000)

以黔張常鐵路為例談巖溶區(qū)鐵路選線原則

李 雯1,2寧欣然3尹紫紅1

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 610031； 2.株洲市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖南 株洲 412007；3.西南交通大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，四川 成都 610000)

以黔張常鐵路為依托，對(duì)巖溶地區(qū)鐵路選線的基本原則進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出了巖溶地區(qū)鐵路選線需遵循線路盡量繞避巖溶區(qū)或以最短距離穿越、對(duì)巖溶危害要避重就輕、以安全高度跨越巖溶區(qū)三大基本原則，以供借鑒。

鐵路，選線，巖溶

巖溶地形是具有溶蝕力的水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行溶蝕等作用所形成的地表和地下形態(tài)的總稱。我國(guó)一方面巖溶面積分布廣闊，達(dá)到了國(guó)土總面積的1/3，另一方面，由于多變的氣候和地形地質(zhì)條件，使得我國(guó)的巖溶發(fā)育類型齊全。在巖溶發(fā)育區(qū)修建鐵路工程風(fēng)險(xiǎn)高，不少穿越巖溶地區(qū)的鐵路線在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)過程中遭遇了巖溶坍塌、突水突泥等工程地質(zhì)災(zāi)害的侵?jǐn)_。如何在鐵路選線階段對(duì)巖溶區(qū)鐵路建設(shè)的工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理規(guī)避和控制，對(duì)于巖溶區(qū)鐵路的建設(shè)和發(fā)展具有重大意義。鑒于此，本文在廣大學(xué)者已經(jīng)取得的具有相當(dāng)價(jià)值的研究成果的基礎(chǔ)上，以黔張常鐵路工程實(shí)際為依托，對(duì)巖溶地區(qū)鐵路選線的基本原則進(jìn)行綜述。

1 工程概況

黔張常鐵路西起渝懷鐵路黔江站，東至石長(zhǎng)鐵路常德站，沿途經(jīng)過重慶、湖北、湖南兩省一市，線路走行區(qū)域內(nèi)可溶巖分布廣泛，部分地段巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，溶洞、落水洞、溶蝕洼地、巖溶漏斗等星羅棋布，地下暗河系統(tǒng)復(fù)雜多變，巖溶、巖溶水是對(duì)線路影響最大、最為突出的工程地質(zhì)問題(見圖1)。

2 巖溶區(qū)鐵路選線的基本原則

1)線路盡量繞避巖溶區(qū)或以最短距離穿越。

鐵路工程能避免穿越巖溶區(qū)的要盡量避免，在線路運(yùn)營(yíng)和工程造價(jià)允許的條件下對(duì)巖溶區(qū)進(jìn)行繞避。無法繞避的要使線路在最窄處以與巖溶通道盡量正交的方向穿越，使線路走行在巖溶區(qū)內(nèi)的線路最短。

黔張常鐵路出黔江之后即沿兩可溶巖層之間的非巖溶地帶上行至CK30左右再以大角度穿越可溶巖區(qū)進(jìn)入咸豐，一方面該處可溶巖分布寬度較窄，另一方面也使得線路北移，在線路CK50～CK100段內(nèi)避免了進(jìn)入大面積巖溶分布區(qū)，此外在CK100～CK170段線路多處均選擇在可溶巖分布寬度較窄處以近乎垂直的角度通過巖溶區(qū)。通過合理繞避和大角度穿越的方式，黔張常鐵路穿越巖溶區(qū)的線路長(zhǎng)度大大縮短，對(duì)巖溶風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了合理規(guī)避。

2)對(duì)巖溶危害要避重就輕。

不同巖溶地段，因其巖性、地質(zhì)、水文等條件的不同，風(fēng)險(xiǎn)性質(zhì)、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率以及可能造成的工程危害也不同，在進(jìn)行鐵路選線時(shí)要注意對(duì)巖溶危害避重就輕，盡量使鐵路走行于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低且風(fēng)險(xiǎn)可控的巖溶區(qū)域以內(nèi)。

第一，線路應(yīng)選擇從巖溶發(fā)育相對(duì)較弱的區(qū)域通過，設(shè)法繞避處于強(qiáng)烈發(fā)育階段、具網(wǎng)狀洞穴、巨大空洞發(fā)育的巖溶地段，這些地段一般巖溶與巖溶水十分發(fā)育，隧道涌水、突泥的可能性極大，危害性極強(qiáng)。第二，線路與暗河相交時(shí)應(yīng)盡可能從暗河安全高度以上以垂直于暗河流向的方向穿越暗河。第三，鐵路選線應(yīng)避免線路在有利于巖溶發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造帶處展布，如斷層帶，以免由于地質(zhì)構(gòu)造原因使得巖溶危害被放大或引發(fā)其他連鎖危害。第四，鐵路要避開或以大角度通過可溶巖與非可溶巖的接觸地帶，該區(qū)域有利于地下水的富集，且機(jī)械溶蝕作用明顯，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈。

黔張常鐵路在選線過程中綜合考慮了線路走向要求和地質(zhì)條件等多方面的因素，對(duì)巖溶危害避重就輕，最大限度地降低和控制選線風(fēng)險(xiǎn)。例如在CK141+100，CK218+500，CK238+470等多處暗河分布帶，鐵路線就選擇了對(duì)暗河進(jìn)行繞避。在黔張常鐵路通過區(qū)域內(nèi)，探明的暗河有76條，而與線路相交的卻只有8條。

3)以安全高度跨越巖溶區(qū)。

根據(jù)水循環(huán)特征，巖溶區(qū)在垂直方向上自上往下一般可分為包氣帶、季節(jié)變動(dòng)帶、飽水帶和深部緩流帶四個(gè)巖溶水分布帶。在鐵路選線過程中應(yīng)該盡量使線路以高于季節(jié)變動(dòng)帶的高程穿越巖溶區(qū)，絕對(duì)避免線路進(jìn)入飽水帶和深部緩流帶。

為了保證鐵路能以安全高度跨越巖溶，在縱斷面設(shè)計(jì)過程中就應(yīng)根據(jù)地下水的水位高度和變化抬高縱斷面高程，使鐵路線受到巖溶水的侵害風(fēng)險(xiǎn)控制在最低。在越嶺段抬高線路設(shè)計(jì)標(biāo)高除了可以使線路走行在相對(duì)安全的水循環(huán)帶上外，還可以適當(dāng)縮減巖溶隧道的長(zhǎng)度，在巖溶區(qū)鐵路選線中，特長(zhǎng)隧道是應(yīng)該要盡量避免的，且為了利于排水，巖溶隧道內(nèi)縱斷面應(yīng)設(shè)計(jì)成人字坡。在溶蝕洼地等地表水容易匯集的地區(qū)線路應(yīng)盡量以路基或橋的方式通過，該地帶季節(jié)變動(dòng)帶水量變化極大，易使隧道發(fā)生涌水涌泥等災(zāi)害。

在平面上線路應(yīng)盡量靠近既有建筑、暗河排泄區(qū)等已形成的水頭線漏斗區(qū)，使線路走行在相對(duì)安全的巖溶水垂直循環(huán)帶。

1009-6825(2014)03-0155-02

2013-11-15

李 雯(1989- )，女，在讀碩士； 寧欣然(1990- )，女，在讀碩士； 尹紫紅(1971- )，男，副教授

U212.32

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