某復雜山區鐵路工程地質選線實踐

薛 峰

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063)

1 概述

當一條鐵路的基本走向和技術標準確定以后，地形地質條件將成為線路位置選擇和建筑物布置的決定性因素［1］。某山區重載鐵路其中一段線路穿越采空區、巖溶等不良地質發育區域，工程地質條件極為復雜，工程地質選線成為線路選線工作的主導，地質因素成為影響線路方案的主要因素，控制線路走向，在方案比選中起到決定性作用。

2 地質背景

2．1 地形地貌

測區以剝蝕丘陵間丘間谷地為主，地面標高70 m～400 m，地勢較陡，丘坡自然坡度一般20°～40°，地表植被發育，受構造影響，丘體多呈狹長帶狀，走向為NE～SW，丘頂呈尖棱狀，灰巖地區局部丘體呈渾圓狀。

2．2 地層巖性

測區出露地層主要為二疊系下統茅口組(P1m)和二疊系上統龍潭組(P2l)。

1)二疊系下統茅口組(P1m):灰、深灰色厚層灰巖、燧石結核灰巖夾鈣質頁巖，灰黑色含炭鈣質頁巖、串珠狀瘤狀含燧石結核灰巖夾薄層或透鏡狀泥質灰巖，厚層狀灰巖巖質堅硬，巖溶較發育。

2)二疊系上統龍潭組(P2l):淺灰、深灰、灰黑色砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖夾煤層，灰黃色長石石英砂巖夾粉砂巖及煤層，巖質軟弱，節理裂隙發育，巖體破碎。

2．3 地質構造

測區隸屬于揚子準地臺一級大地構造單元，以北東東向構造、北東向華夏系構造與東西向構造為主，地質構造類型主要為褶皺及斷裂。

3 工程地質選線原則

結合測區內工程地質條件，確定合理的地質選線原則。工程地質選線的理想目標是使路線方案選在不良地質發育弱、特殊巖土分布少的區域內，最大限度地依附、利用地形和地質條件，尋找對現有地形和地質條件擾動最少、何種構筑物最適應的方案，以減少對其進行整治和改造為目的。

3．1 工程地質選線總原則

1)宏觀地質選線。初測階段，通過收集相關地質資料，掌握區域地質條件，決定線路走向，為線路尋找合適的地質走廊，此過程即為“宏觀地質選線”。

2)微觀地質選線。線路大概走向確定以后，通過工程地質勘察，查明沿線工程地質條件，最后綜合分析線位地質條件，選出最佳方案，此過程為“微觀地質選線”。

3．2 分類工程地質選線原則

1)越嶺區。越嶺線路宜避開地質構造軸線，尤其應避免沿大的斷層破碎帶、地下水發育的地帶通過;應選擇在相對穩定、地層完整的地帶通過;在通過大的斷層破碎帶時，線路應垂直或大角度穿越。

2)采空區。對正在開采或經過批準開采的礦區，線路繞避至其采空影響范圍外一定距離，在安全地帶通過;對于穿越煤層段落的線路，線路方案應盡量繞避歷史久遠的采空區、無規劃開采的小型私人煤礦［2］;當線路繞避困難時，對埋藏淺的小型坑洞應開挖回填，對不易開挖的坑洞應進行勘探查明坑洞情況，經處理后通過。

3)巖溶區。線路應盡量避開可溶巖地段［3］，避免順可溶巖與非可溶巖接觸帶;應繞避巖溶強烈發育區、構造發育帶、地面塌陷及土洞密集區，以及巖溶水富集區和巖溶水排泄帶;越嶺地段線路應選擇在巖溶負地形之間、地下分水嶺附近，并盡量采用短隧道通過，避免采用長大深埋隧道，線路高程宜在垂直滲流帶中［4］，無條件時，可在深部緩流帶通過。

4)危巖落石、堆積體區。線路應繞避危巖密集分布、可能產生大規模崩塌或者治理難度極大的危巖、落石地段，當落石及潛在的崩塌體規模小、危巖邊界條件或者個體清楚、防治方案技術可行、經濟合理時，線路可以選擇在有利部位通過。應繞避穩定性差、大型堆積體和錯落群;避開地形零亂，坡腳有地下水出露的山坡。

4 工程地質選線關鍵地質因素

在綜合分析沿線區域地質資料和工程地質條件的基礎上，篩選出影響線路工程地質選線的關鍵地質因素。

4．1 區域地質構造線

測區地質構造發育，地質構造帶一般巖體破碎，富水且常伴生不良地質體，工程地質條件差，故線路應盡量避開地質構造線密集區域，無法繞避時應選擇垂直通過或與主構造線方向大角度相交。沿線地質構造線主要沿北東向和北北東向展布，故線路總體走向應沿南東向或南北向。

4．2 地層分布

線路應盡量繞避碳酸鹽巖、含煤地層等不良巖層，無法繞避時，應選擇狹窄處或相對有利部位通過。

4．3 不良地質發育區

1)采空區。沿線主要礦產為煤礦、鐵礦、石灰巖礦。主要比選方案穿越四處煤帶，其中對線路方案有影響的煤礦共計11座，另有數量眾多的私采小煤窯，由于年代久遠，且無相關記錄，調查取證困難。鐵礦兩處，其中一處距離線路較遠，且為露天開采，對線路影響較小，另一處距離線路較近，且為洞采，對線路影響較大。沿線石灰巖礦密布，均為露天開采，影響較小。

2)巖溶。測區可溶巖線路長，根據地質調繪、水文地質調查與勘探成果，巖溶較發育，可見溶洞、巖溶泉、溶槽、落水洞、巖溶洼地、天坑等巖溶地貌或巖溶現象，鉆探揭示，覆蓋型巖溶地段線巖溶率約為14．13%，鉆孔遇洞率41．3%，最大溶洞高11．2 m。

3)有害氣體。主要為煤層瓦斯，賦存于二疊系龍潭組煤系地層和炭質頁巖中。初測孔內瓦斯測試結果表明，屬二級瓦斯地段。

4)危巖落石、堆積體。二疊系灰巖地段，受構造、風化、氣候作用，節理裂隙發育，巖性破碎，易產生剝落，坡面形成陡崖、孤石構成危巖巖體，坡腳形成堆積體。

4．4 既有地質災害點

從地方國土部門收集了測區地質災害防治規劃資料，并將地質災害隱患點按坐標放置到線路平面上，線路應盡可能繞避并遠離地質災害易發區段。

5 工程地質選線實踐

5．1 宏觀選線

控制宏觀地質選線的關鍵地質因素為區域地質構造線與重大不良地質，如大型采空區、巖溶強烈發育區、大型滑坡、堆積體等。

預可研階段，根據宏觀地質信息，選取了三個主要的供必選方案，即方案一、方案二、方案三。從圖1可以看出，三個方案均與主要地質構造線呈大角度相交或垂直，均繞避了大的采煤帶和鐵礦采區，且灰巖越嶺地段，均選擇從分水嶺附近通過，具備成為“地質走廊”的基本條件。初測階段，通過進一步資料收集后發現，方案二穿越兩處小煤窯私采區，繞避困難，且中間一隧道從一大型巖溶洼地下方通過，工程地質條件較差;方案三所經區域為地質災害密集發育區(主要為巖溶地面塌陷、崩塌、滑坡)，工程地質條件差;方案一徹底繞避了采空區，從上述巖溶洼地上游側分水嶺處通過，且沿線地質災害點較為稀疏，為地質災害弱發育區。因此，綜合以上分析結果，推薦方案一。

圖1 主要比選方案地質條件示意圖

5．2 微觀地質選線

影響微觀工程地質選線的主要地質因素為次級構造線和一般不良地質，如小型采空區、堆積體、危巖落石等。

上述宏觀工程地質選線，確定了線路的基本走向，后來依據工程地質勘察成果，對方案一局部線路進行進一步優化，隧道進出口均繞避了危巖落石和堆積體，灰巖隧道避開了巖溶水強烈發育區段，并結合路基工點進行工程地質橫斷面選線，工程地質復雜地段建議進行橋路或隧路比較，為線路方案提供了精確的地質走向。

6 結語

復雜地質條件山區鐵路，工程地質選線尤為重要。在充分收集區域地質資料、礦區資料的基礎上，通過遙感、大面積地質調繪和勘探等綜合勘探方法［5］，開展詳細的工程地質選線工作。在選線實踐之前，結合區域地質特征，制定工程地質選線原則，并篩選出影響工程地質選線的關鍵地質因素，根據地質資料收集的程度，分階段、按程序，由宏觀至微觀，最終完成工程地質選線。工程地質選線成果有待施工后進行檢驗。本文可供山區鐵路勘察設計參考。

［1］ 顧湘生．鐵路巖溶工程地質勘察技術［M］．武漢:中國地質大學出版社，2012:250-251．

［2］ 毛邦燕，吳俊猛，喻洪平，等．滬昆客專黃果樹至北盤江段地質選線方案研究［J］．鐵道工程學報，2011(10):19-24．

［3］ TB 10027-2012/J 1407-2012，鐵路工程不良地質勘察規程［S］．

［4］ 韋隨慶，郭建湖．武廣鐵路客運專線南嶺越嶺地段工程地質選線思路與實踐［J］．鐵路標準設計，2010(1):25-27．

［5］ 黃三強．地質選線在贛龍鐵路擴能改造工程選線中的應用［J］．鐵道勘察，2010(6):69-72．