成貴客運專線采空區地質選線思路與實踐

楊 英

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031)

成貴客運專線采空區地質選線思路與實踐

楊 英

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031)

成貴客運專線地質條件極為復雜，采空區工程地質問題突出，對線路走向影響較大。文章針對本線采空區特點進行分析，提出采空區地質選線原則和思路，并應用于宜賓至威信段的線路走向比選，選擇出最優線路方案。通過對宜賓至威信段5個線路方案的地質條件對比，尤其對影響方案關鍵因素的采空區開展專項地質專題工作，圍繞采空區的繞或治進行了較大范圍的方案比較，為線路方案的決策奠定了基礎。經研究分析，最終選擇了繞避大型采空區的經長寧、興文方案(Ⅰ方案)，從而最大限度地降低了工程風險。

成貴客運專線； 采空區； 地質選線； 實踐

目前國內中東部等發達地區建成運營的高速鐵路已有一定規模，而正在建設規劃中的高速鐵路或客運專線大多處于復雜山區，地質環境脆弱復雜，尤其西南山區較為典型，滑坡、崩塌、危巖落石、巖溶、采空區、瓦斯等不良地質發育，其中采空區工程地質問題尤為突出，其變形和不均勻沉降對高速鐵路運營的威脅和隱患巨大。因線路方案受技術標準、地形條件、環境敏感點、重大不良地質、城市規劃等因素限制，局部地段又不得不穿過采空區，而采空區因私采、越界采等因素致其分布無規律，空間形態復雜，為此，在線路方案比選中，如何考慮采空區影響因素就變得十分重要。

1 線路概況

成貴客運專線位于四川、云南、貴州三省，是我國西部地區快速客運骨干網和西南至華南沿海及湘閩贛浙地區區際快速客運通道。西起四川省的樂山市，向東經四川省的宜賓市、長寧縣、興文縣，云南省的威信縣、鎮雄縣，貴州省的畢節市、大方縣、黔西縣，東至貴陽市。樂山站(含)至貴陽東站(不含)正線建筑長度515.02 km(含貴陽樞紐相關配套工程)，其中橋隧總長427.521 km，占線路總長的83.3%。

2 地質條件

2.1 地形地貌特征

成貴客運專線西起樂山市，經宜賓、興文、威信、畢節、黔西，接軌于貴陽樞紐。沿線分布岷江、金沙江、長江、烏江、大婁山、云貴高原等山川河流。呈東南走向，區域由高程260～800 m的四川盆地過渡到高程800～2 400 m的云貴高原，總體為西北低東南漸高的趨勢，經過丘陵，低、中山，云貴高原三個地貌單元。

2.2 工程地質特征

2.2.1 總體特征

成貴客運專線地形地質條件極為復雜，斷裂、褶曲構造發育，構造形跡多變，不良地質、特殊巖土十分發育，工程地質問題眾多，影響范圍廣泛。礦產資源為云貴川三省相對集中的地區，具有“礦藏多、采空區多、天然氣多(氣田氣、煤層氣)、地質構造發育、巖溶發育、重力不良地質發育、鹽巖發育”的“三多、四發育”特點。

2.2.2 礦權特點

全線按礦種有煤礦(為主要礦種)、鐵礦、硫礦、鋁土礦、高嶺土礦、石灰石等，按礦權類型有國家規劃礦權、探礦權、采礦權，按開采方式有地面開采、地下開采，按規模有大型國營礦區、小型集體或個人私采礦區。其中采礦權的分布及已采范圍、邊界、高程對方案的影響最大，全線與線路相關度較高的各種礦權多達百余個。

2.2.3 采空區特征

沿線采空區分布廣、規模大，空間形態特征復雜，地表塌陷變形嚴重。所經三疊系須家河組(T3xj)、二疊系龍潭組(P2l)、長興組(P2c)、梁山組(P1l)、侏羅系自流井組(J1z)地層含煤，且多以大型煤礦開采為主。直接控制線路方案的煤礦有五通橋-犍為煤田(吉祥煤礦、桅桿壩煤礦、陶家河煤業有限公司、白鶴煤礦)、珙長煤田(大灣煤礦、大田灣煤礦、響水灘煤礦、新壩鄉煤礦)、筠連煤田、墨黑煤田(花家壩煤礦)、廟壩煤礦、大地坎煤礦、文明煤礦、龍塘壩鐵礦、巖腳煤礦、法窩煤礦、高橋煤礦、宏富德煤礦、明華煤礦、四方井煤礦、新店東煤礦、許家灣煤礦等。除煤礦采空區外，珙長煤田有鐵礦及硫礦、大方有高嶺土礦、修文有鋁土礦礦區及采空區，采空區及尾礦壩的穩定性也是影響線路方案的重要因素。

3 選線原則及工作思路

3.1 選線原則

本線礦產豐富，采空區眾多，分布范圍廣，對線路走向方案影響較大。為此，根據各類區域地質資料、礦產地質資料，結合本線采空區歷史悠久、采空較深、現有勘探方法難以查明等特點，分析了影響本線線路走向的采空區地質因素，提出以下采空區地質選線原則。

(1)線路應繞避大型密集、難以查明、治理極困難的采空區，并設置在采空塌陷影響區范圍外一定距離通過。

(2)線路宜繞避密集分布的小窯采空區(私采)及年代久遠難以查明的古窯，必須通過時應有可靠的工程措施；避免在人為坑洞集中地帶設置淺表工程。

(3)線路必須通過采空區時，應繞避采空區地表變形活躍、移動盆地邊緣地帶和因地表移動、變形可能引起邊坡失穩和山崖崩塌的地段。

(4)線路宜盡量繞避到采空密集和工程處理復雜的大型采空安全距離以外的地段通過。當繞避有困難時，線路應盡量選擇在礦層薄、埋藏深、傾角緩和、垂直于礦層走向等有利條件處，以一般工程通過，應避免采用橋、隧等大型工程。

(5)線路宜盡量繞避大型規劃礦區、探礦權礦區或經過批準計劃開采的礦區，避免大范圍壓礦。如必須通過時，須與有關單位協商，選擇穿過礦體長度最短的部位通過，并按規定確定禁采范圍。

3.2 工作思路

根據上述選線原則，結合采空區多而廣的特點，在走向方案比選中，首先開展采空區專項地質專題工作，并大范圍進行地質比選，尋找可能繞避采空區的通道，逐一排除，對控制方案的采空點(必須經過的走廊)進行洞口實測和必要的坑道實測(巷道、井下采空邊界、高程、洞徑測量)、物探、鉆探驗證，確定采空邊界及影響范圍。結合線路標準、所經城市等因素確定線路大走向，在大走向確定的基礎上，采用收集資料、調查訪問、地質調繪、實地測量、勘探測試等綜合地質勘察方法，進行局部方案和工程類型比選。在查清采空區地質條件，落實其它控制因素的基礎上，突出體現地質選線的原則，通過綜合技術經濟比較，選出滿足運輸要求的地質條件相對較好、工程設置合理的線路方案。

4 案例：宜賓至威信段線路走向方案的比選

成貴客運專線宜賓至威信段采空區分布廣、規模大，采空區地質問題突出。上述選線原則及思路在宜賓至威信爬升段線路走向方案的比選中應用效果良好。

前期，為了更好地穩定宜賓至威信段線路方案，開展了大范圍的加深地質工作及煤系地層、采空區專項地質專題工作。通過現場收集資料、調查訪問、地質測繪、地表地下采空區巷道測量、物探、鉆探等方法，初步查明控制線路走向的采空區，煤層分布及煤層氣特征，在地質選線過程中，充分應用了加深地質及專題研究工作的成果結論，在眾多不良地質體中反復比選，逐步穩定了線路方案。

4.1 方案概況

宜賓至威信段是線路由四川盆地上至云貴高原的過渡段，地面高程395～2 400 m，其間河谷切割較深，相對高差500～1 600 m。主要不良地質為沿高縣、珙縣、長寧、興文分布的馬蹄形閉合煤層、采空區，有害氣體、巖溶、暗河、滑坡等。結合采空區、巖溶發育、地下水文、沿線經濟點、環境敏感點等因素，主要研究了經長寧、興文，經蜀南竹海，經興文、萬壽，經高縣、經珙縣5個方案。各方案示意如圖1所示。

圖1 宜賓至威信段線路方案示意圖

4.2 工程地質條件

影響線路方案的地質因素主要有煤礦采空區、巖溶和重力不良地質(滑坡、崩塌、巖堆、危巖落石及泥石流)。各方案地質條件對比如表1所示。

表1 地質條件對比表

4.3 采空區概況

各方案采空區情況如表2所示。

表2 各方案采空區一覽表

4.4 方案比選結果

通過上述主要地質因素的比較，Ⅱ方案、Ⅳ方案、Ⅴ方案均經過較多大型采空區、規劃煤田，穿過可溶巖地區相對較長，重力不良地質發育，其中Ⅴ方案經過的賈村背斜是天然氣富集地帶，而且通過最長，風險最大，3個方案的地質條件均差。Ⅰ方案繞避了大型煤礦采空區，穿越巖溶地區最少，受巖溶影響最小。Ⅲ方案線路最長，雖繞避大型采空區，但穿越巖溶地區相對Ⅰ方案為長，而且線路以橋隧為主，沿地層走向行進，巖層軟硬不均，工程風險較大，地質條件較差。綜合比較，推薦地質條件相對較好的經長寧、興文方案(Ⅰ方案)。

從方案比較中可看出密集分布的大型采空區是決定線路方案的關鍵因素，必須繞避(如Ⅱ方案、Ⅳ方案、Ⅴ方案)。后在推薦的I方案中，通過綜合勘探手段詳細勘察進一步優化，宜賓至威信段大型采空區均已繞避，控制線路方案的新壩鄉煤礦與響水灘煤礦之間的唯一通道得以成立，全段僅通過2處小煤窯采空區，大大降低了工程風險。

5 結束語

通過成貴客運專線采空區地質選線實踐，得出以下結論：

(1)高速鐵路選線中，應充分考慮地質條件對線路走向的影響，尤其對控制線路方案的大型采空區進行技術方案論證時，應綜合考慮工程的可靠性和經濟性。

(2)高速鐵路選線中，密集成片分布的大型采空區對線路走向方案的影響極大，常因線路技術標準高，在一定區域成為控制線路走向的關鍵因素。

(3)對于采空區分布廣、規模大，空間形態復雜地區的鐵路選線，方案比選初期應高度重視采空區的勘察以及采空區對線路的影響程度，遵循采空區地質選線原則，繞避影響鐵路建設和運營的大型采空區，確保工程項目的可行性。

[1] TB 10012-2007/J124-2007 鐵路工程地質勘察規范[S]. TB 10012-2007/J124-2007 Code for geology investigation of railway engineering[S].

[2] TB 10027-2012/J1407-2012 鐵路工程不良地質勘察規程[S]. TB 10027-2012/J1407-2012 Code for unfavorable geological condition investigation of railway engineering[S].

[3] TB 10038-2012/J1408-2012 鐵路工程特殊巖土勘察規程[S]. TB 10038-2012/J1408-2012 Code for unfavorable geological condition investigation of railway engineering[S].

[4] 鐵道部第一勘測設計院主編.鐵路工程地質手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1999. Handbook of railway engineering geology. The first survey and Design Institute of the Ministry of railways[M].Beijing: China Railway Publishing House, 1999.

[5] 中鐵二院工程集團有限責任公司.新建成貴鐵路樂山至白云段初步設計鑒修總說明書[R].成都：中鐵二院工程集團有限責任公司，2013. China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd. General report of feasibility-study phase about section of Leshan to Baiyun of newly-built Chengdu-Guiyang railway on [R].Chengdu: China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd,2013.

[6] 中鐵二院工程集團有限責任公司.新建成貴鐵路樂山至白云段初步設計鑒修第四篇地質[R].成都：中鐵二院工程集團有限責任公司，2013. China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd. Repair part four-geology about the preliminary design phase on section of Leshan to Baiyun of newly-built chengdu-guiyang railway on [R].Chengdu: China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd,2013.

[7] 樂重.鐵路綜合選線原則思考[J].高速鐵路技術，2015,6(3)：54-58. LE Zhong. Thoughts about Principle for Integrated Railway Routs Selection[J].High Speed Railway Technology, 2015,6(3)：54-58.

Thoughts and Practice on Geologic Route Selection in Goaf Area on Chengdu-Guiyang Passenger Dedicated Line

YANG Ying

(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd.，Chengdu 610031，China)

The geological condition Chengdu-Guiyang passenger dedicated line is complex and engineering geological problems in goaf area are obvious, which intensively impacts on the line. After analyzing the characteristics of the goaf, the ideas and principles of route selection in goaf area are put forward. By comparison, the optimal route scheme for Yibin-Weixin section is made. Comparing geological conditions of the five line scheme in Yibin-Weixin section, especially carrying out special topic geological work in goaf affecting the line，the selection of treating or avoiding goaf is made on large area for the route decision. By the research and analysis, Scheme I which bypasses large mined out area through Changning and Xingwen is finally selected, thus maximally reduces the project risk.

Chengdu-Guiyang Passenger Dedicated Line; goaf; geological route selection; practice

2016-03-23

楊英(1965-)，女，教授級高級工程師。

1674—8247(2016)05—0056—04

U212.22

A