衢麗鐵路東西巖站前穿越巖堆體線路方案研究

呂文強

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢430063）

1 概況

1.1 項目概況

衢州至麗水鐵路（以下簡稱“衢麗鐵路”）位于浙江省西南部，西起衢州市，東至麗水市。項目是浙江省“大花園”運輸通道建設的支撐性工程，也是華中、西南地區至麗溫地區最為便捷的運輸通道，同時是一條承擔溫州港貨物集疏運的重要后方運輸通道。線路地處浙江括蒼山脈西北側，地形以中低山、丘陵和鑲嵌其中的丘陵盆地構成，地形地貌復雜，沿線所經地區巖性復雜，出露有第四系松散地層、中生界火山巖、火山沉積巖、元古界變質巖及燕山期侵入巖，屬于典型的復雜山區鐵路。[1]衢麗鐵路松陽至麗水段線路走向自衢寧鐵路松陽站引出，經蓮都區麗新鄉設東西巖站，接入金溫鐵路麗水站，正線長65.303km，橋隧比87.63%，國鐵I 級、200km/h 客貨共線標準等級。[2]（圖1）

圖1 衢麗鐵路松陽至麗水段線路方案走向示意圖

1.2 東西巖站前巖堆體概況

東西巖站為衢麗鐵路新建中間站，車站地處山區丘陵地帶，周邊地形起伏大，車站主體工程位于路基段，兩端咽喉區位于橋梁段，路堤地段最大填高20.3m，路塹地段最大挖高18.4m，工程條件較為復雜，但卻是該區域較為合適的站址選擇位置。（圖2）巖堆體位于東西巖站前DK30+200 附近，距離東西巖站1.715km。巖堆體長約350 米，寬約200 米，厚約10～33m，主要為塊石土、碎石土，下伏基巖為泥質粉砂巖、凝灰巖。巖堆體地貌呈上陡下緩，上部山坡陡峭，巖石破碎，危巖落石發育，下部較平緩，堆積體厚度較大，線路從巖堆體穿過距離長約240 米。（圖3）

圖3 東西巖站前巖堆體位置

受東西巖站位置限定，線位無法進行大的調整，進而無法完全繞避巖堆體范圍，因此借助地質調查、物探、鉆探、穩定性計算等對巖堆體進行了詳細的勘察。[3-4]

圖2 東西巖站平面布置示意圖

1.2.1 地質調查

首先，組織專門測繪小組對堆積體進行詳細的地質調查，調查發現該處堆積體規模較大，為此又開展了針對性的物探和鉆探工作。（圖4）

圖4 巖堆體地質調查

1.2.2 物探

圖5 巖堆體物探

對該巖堆體布置了4 條高密度電法縱測線，1 條橫測線，根據高密度成果資料分析，堆積體的電性特征應呈高阻反映，在堆積體底部一定范圍內形成明顯低阻區域，按電阻率圈定堆積體，范圍、深度如圖5 所示。

1.2.3 鉆探

現場共布置了12 個鉆孔，鉆探成果真實反應巖堆體的厚度，并進一步驗證物探解譯成果的合理性。

1.2.4 穩定性計算

選擇巖堆體的最不利斷面，通過計算該斷面在一般工況和暴雨工況條件下的安全系數，來判定巖堆體的穩定性。一般工況下計算結果顯示安全系數Fs=1.51，屬穩定狀態。暴雨工況下計算結果顯示安全系數Fs=1.11，屬基本穩定狀態。

2 穿越巖堆體線路方案研究

根據對巖堆體分布范圍、規模的認定，同時結合東西巖站址工程條件，共研究了北繞巖堆體方案、南繞巖堆體方案和中部穿越巖堆體方案。比較范圍：DK24+900～DK35+300。（圖6）

圖6 東西巖站前巖堆體比選方案示意圖

2.1 方案說明

2.1.1 北繞巖堆體方案：線路跨宣平溪后，為保證東西巖站站房及生產房屋基本布置在路基區段，不致站址條件變得太差、站區填方過高，線路局部穿越巖堆體北側，綜合維修工區布置在第三象限。比較范圍內線路全長10.4km，路基長度1.65km（其中車站范圍內路基長度0.976km），橋梁4 座2.206km、隧道4座6.728km，橋隧總長8.75km，橋隧比84.2%。

2.1.2 中部穿越巖堆體方案：線路跨宣平溪后，在巖堆體中部區域穿過，需對巖堆體進行處理，東西巖站設置在咸宜村東側，綜合維修工區布置在第三象限。比較范圍內線路全長10.31km，路基長度2.05km （其中車站范圍內路基長度1.095km），橋梁4 座1.927km、隧道4 座6.335km，橋隧總長8.26km，橋隧比80.1%。

2.1.3 南繞堆積體方案：線路由南側繞避堆積體，穿馬村北側房屋，站房及生產房屋偏心布置在站坪小里程端北側，綜合維修工區布置在第三象限。比較范圍內線路全長10.271km，路基長度1.76km（其中車站范圍內路基長度1.065km），橋梁4 座2.507km、隧道4 座6.0km，橋隧總長8.51km，橋隧比82.8%。

2.2 方案比選

2.2.1 從堆積體處理難易程度和費用上分析（圖7）

2.2.1.1 中部穿越巖堆體方案：線位以隧道形式正穿巖堆體，處理方案復雜，難度較大。

（1）隧道處理措施

受巖堆體影響段隧道需采用加固措施。擬在隧道中線兩側9m 處采用1.5m 直徑鉆孔樁作為基坑圍護，樁間距2m，鉆孔樁進入W2 巖層3m?；撞捎?.0m 直徑鉆孔樁作為基底加固措施，樁間距2m×2m，鉆孔樁進入W2 巖層3m?；?.5m 鉆孔樁間采用地面注漿加固堆積體。隧道加固方案基坑圍護樁費用約650 萬，基底樁基礎費用約1100 萬，注漿加固費用約250 萬，合計隧道加固費用約為2000 萬。比較范圍內隧道結構預估費用約為3.98 億。

（2）堆積體處理措施

為了盡量減小對巖堆體的擾動，同時保持既有坡面的穩定，采用抗彎強度較高的H 型樁的強支擋方案來保證巖堆體的穩定性。

a.在橋臺上方沿等高線布置三排H 型樁進行擋護橋臺上方的巖堆體產生的向下的推力，主樁和副樁均選用3×3 的截面尺寸，梁選用3×4.5 的截面尺寸，樁間距為5m。

b.在橋梁左側布置一排H 型樁進行擋護橋臺左側的巖堆體產生的推力，樁的尺寸和樁間距與橋臺上方的三排樁保持一致。

c. 對山坡上的危巖落石利用清除和主被動網防護進行治理。

d.對山坡上的危巖體采用錨桿或錨索進行加固處理。

圖7 堆積體處理方案示意圖

中穿方案進行治理的的費用如下：

a.橋臺上方三排H 型樁的費用：10137 萬；

b.橋梁左側一排H 型樁的費用：1222 萬；

c.危巖落石和危巖體的治理費用：1300 萬。

總費用：10137+1222+1300=12659 萬

2.2.1.2 北繞巖堆體方案：北繞方案從巖堆體的北部以隧道形式穿過，巖堆體的上部厚度較薄，穿越長度約70 米，由于巖堆體整體為穩定狀態，在隧道頂部進行注漿，同時施工過程中加強支護。由于山坡上有少量危巖落石，隧道洞口仰坡上方危巖落石需清除或進行防護。該方案隧道拱頂位于堆積體淺層剖面下，故僅需對隧道拱頂處堆積體進行少量注漿加固即可，處理費用350 萬元，另危巖落石清除或防護費用1040 萬。

2.2.1.3 南繞巖堆體方案：南繞方案從巖堆體的南部一角穿過，該處以橋梁形式通過，巖堆體對線路影響較小，由于山坡上有少量危巖落石，需將山坡上方危巖落石進行清除或防護即可。危巖落石的清除或防護費用500 萬。

2.2.2 從車站設置條件上分析

2.2.2.1 中部穿越巖堆體方案：車站依地勢而建，有填有挖，設置條件較好，站址位置地方認可，滿足地方規劃要求。

2.2.2.2 北繞巖堆體方案：車站大里程方向咽喉區和站臺及小里程段綜合維修工區牽出線位于橋上，三線橋長420 米，五線橋長192.8 米，橋梁造價高，車站填方較大，最大填高達25 米，站房設置于線路左側，拆遷量少于南繞方案。

2.2.2.3 南繞巖堆體方案：受車站小里程端曲線控制，站場整體往大里程移動。為保證站房及其附屬房屋不上橋，站房偏心布置于車場小里程端北側路基上，但大里程方向咽喉區和站臺上橋，五線橋長增加，房屋拆遷增加。

2.2.3 從工程投資分析

三方案中北繞方案線路最長，中部穿越方案次之，南繞方案最短。但三方案的主要投資差異在巖堆體處理費用、危巖落石處理費用、隧道加固措施費用、車站范圍內五線橋費用及拆遷費用上。

2.2.3.1 中部穿越巖堆體方案：站址條件最好，車站及站房均設置在路基上，僅車站麗水端咽喉上橋，故車站工程費用最省，但該方案穿越巖堆體，需對巖堆體及隧道仰坡面危巖落石進行處理，處理費用約為1.266 億元；巖堆體范圍內隧道加固措施費約0.2 億元。

2.2.3.2 北繞巖堆體方案：車站站房及附屬房屋基本位于路基上，但該方案填高較高，填方量較大，車站范圍內五線橋長度287m，投資0.574 億元；且該方案局部穿越了堆積體，隧道加固措施費350 萬元，堆積體處理費1040 萬元。

2.2.3.3 南繞巖堆體方案：五線橋最長486m，投資0.972 億元，該方案雖繞避堆積體，但穿越了涼亭下村、馬村北側，站房區域在咸宜村拆遷量增大，投資增加6219 萬元，同時該方案處理危巖落石費500 萬元。

經比選，北繞方案投資最省，較中部穿越方案工程投資節省6470 萬元，較南繞方案工程投資增加8140 萬元。（表1）

2.2.4 從地方意見上分析

東西巖站為全線唯一的新建中間站，前期多次與地方對接，明確了站位設置在咸宜村西側，同時結合站場所處地形，北側低、南側高，在北側規劃了站房及站前廣場，并且站房朝向東西巖景區，地方較為認可，滿足其規劃要求。

2.3 優缺點綜合分析

2.3.1 中部穿越巖堆體方案：東西巖站均位于路基上，站址條件最好，且拆遷量最少，地方認可；但該方案穿越堆積體，需進行工程措施處理，存在工程風險，且處理措施費用相對較高。

2.3.2 北繞巖堆體方案：線位從巖堆體北側薄層穿過，處理費用較中穿方案省，但該方案站址位置較中穿方案位置差，填方大，五線橋長度增加，工程費用增大。

表1 東西巖站前巖堆體線位方案技術經濟比較表

2.3.3 南繞巖堆體方案：雖繞避堆積體范圍，但拆遷量增加較多，且站址位置較中穿方案差，站址往大里程方向移動，增加了咸宜村的拆遷，五線橋長度增加，工程費用增大。

綜上分析，中部穿越巖堆體方案存在較大地質風險和安全隱患，且處理費用較大；南繞巖堆體方案站址條件變差，拆遷量增加較多，工程投資最大，予以舍棄；北繞巖堆體方案局部穿越巖堆體薄層，工程處理措施簡單，風險可控，站址條件雖較中穿方案差，但工程投資最省，站房較中穿方案北移62m，也基本滿足地方規劃要求，故本次比選推薦北繞巖堆體方案。

3 結論

本文對衢麗鐵路東西巖站前穿越巖堆體線路方案展開研究，首先從巖堆體的調查分析入手，摸清巖堆體的范圍、規模和特性，其次從巖堆體處理難易程度和費用、車站設置條件、工程投資、地方意見等方面分析，最終推薦采用簡單處理、局部穿越北側巖堆體薄層、風險可控、工程投資省的北繞巖堆體方案。

不良地質體在山區選線中極為常見，本文的研究雖僅針對大型巖堆體，但卻對復雜山區穿越不良地質體選線提供了較為詳實的研究方法和思路。總結如下：

3.1 選線前需分析影響線路走向的控制因素，并著重對不良地質體進行評判分析；[3-4]

3.2 針對不良地質體，選線過程中能繞避則繞避，因為不良地質體確實存在不穩定的因素；

3.3 在多因素影響下確因無法繞避的情況，最大限度的繞避其核心區，從其邊緣通過，并加強研究不良地質體的處理措施，確保處理措施能夠保證工程安全；

3.4 如何處理好不良地質體與線位的關系，重點在于對不良地質體的掌握程度上，掌握的越詳細越可平衡好線位與不良地質體的關系，找出最佳穿越路徑；

3.5 隨著我國工程技術水平的增強，工程處理措施的增多，并不是遇到不良地質體就一定要完全繞避，從其淺弱薄層中穿過并適當采取加固措施也是一個行之有效的辦法。鐵路選線是一個輻射面廣、綜合性強、復雜程度高的系統工程。[5-7]隨著我國山區鐵路的不斷修建，本文的研究可為類似項目、類似工程提供參考。