裴志遠

重慶至利川鐵路巖溶地區(qū)選線

裴志遠

根據(jù)重慶至利川鐵路巖溶地質(zhì)狀況,給出了巖溶地區(qū)選線設計的指導性原則,詳細闡述了線路選線優(yōu)化方案,對可能出現(xiàn)的各類風險加以有效控制,達到了預期的目標。

巖溶地區(qū),選線設計,指導性原則

1 項目簡介

重慶至利川鐵路是規(guī)劃建設的滬—漢—渝—蓉客運通道的重要組成部分。線路地處我國中、西部地區(qū)的接合部,線路長度264.406 km。渝利鐵路沿線途經(jīng)了丘陵區(qū)、低山區(qū)、中山區(qū)、中山溶蝕殘丘區(qū)。工程地質(zhì)條件復雜,線路穿越四段灰?guī)r地層,巖溶裂隙高壓水易引起施工過程中突水、突泥,危及施工人員及生產(chǎn)設備安全。沿線地形起伏大,橋隧相連,線路還需跨越長江一次,全線橋隧總長約211.1 km,橋隧比重79.2%。

渝利線全線共有排花洞、尖峰頂、方斗山和余家 4座可溶巖隧道。線路以排花洞隧道、尖峰頂隧道、方斗山隧道、余家隧道通過明月峽背斜、茍家場背斜、方斗山背斜、齊耀山背斜。所遇三疊系中下統(tǒng)、二疊系巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等可溶巖,多分布于背斜軸部附近,張性構(gòu)造裂隙較發(fā)育,地表落水洞、溶蝕洼地、漏斗沿層面或縱張裂隙呈串珠狀發(fā)育,豐沛的降水通過這些垂直巖溶通道和溶隙大量補給地下水。線路穿越可溶巖地層,隧道在施工中將面臨突水、突泥及環(huán)境破壞等風險。

2 線路選線優(yōu)化過程分析

通過對渝利線及相關(guān)類似項目的實踐經(jīng)驗與技術(shù)總結(jié)深入研究和科學分析,筆者總結(jié)和歸納了巖溶地區(qū)線路選線設計的特點及方法,并加以總結(jié)歸納,創(chuàng)造性的提出了在此類地區(qū)選線設計的指導性原則：1)線路盡可能繞避大的坍坑、陷坑、漏斗、暗河等;2)線路盡可能靠近暗河排泄區(qū),使線路行走于相對安全的巖溶水垂直循環(huán)帶內(nèi);3)如有既有公路隧道、引水隧道,線路盡量靠近該類既有地下建筑物,充分利用既有建筑物形成的漏斗;4)盡可能抬高線位使隧道置于巖溶水(泉群或暗河附近)的水季節(jié)變動帶之上;5)巖溶發(fā)育的隧道盡可能設計成人字坡,避免反坡排水,并在線路方案優(yōu)化中加以實際應用。

實施一：優(yōu)化線路平面方案,線路方案繞避地表大型不良地質(zhì)。

根據(jù)指導原則 1),在施工圖階段各個隧道線路平面均盡可能繞避了重大的不良地質(zhì),達到了線路平面方案的最優(yōu)。如在施工圖階段,經(jīng)過詳細地質(zhì)調(diào)查和線路方案優(yōu)化后方斗山隧道就繞避了蓮花洞,巖風洞和碓窩梁 3處大暗河(見圖 1)。

實施二：優(yōu)化線路平面方案,線路方案盡量靠近暗河排泄區(qū)。

根據(jù)指導原則 2),在施工圖階段線路方案均盡可能靠近巖溶排水基準面,使線路行走于相對安全的巖溶水垂直循環(huán)帶內(nèi)。如在施工圖階段,經(jīng)過線路方案優(yōu)化后,排花洞隧道線路平面盡可能地靠近了暗河排泄區(qū)御臨河,方斗山隧道線路平面盡可能靠近了暗河排泄區(qū)龍河(見圖 1)。

實施三：優(yōu)化線路平面方案,線路方案盡量靠近既有地下建筑物。

根據(jù)指導原則 3),在施工圖階段線路方案均盡量靠近該類既有建筑物,充分利用既有建筑物形成的漏斗區(qū)。如在施工圖階段,經(jīng)過線路方案優(yōu)化后,方斗山隧道盡量靠近了已建成的魚劍口水電站的引水隧道,余家隧道盡量靠近了在建滬蓉西高速公路齊耀山隧道。充分利用已建成和在建既有公路隧道、引水隧道等資料,為線路設計提供科學參考依據(jù)。

實施四：優(yōu)化線路縱斷面,線路方案盡量拔高并設計成人字坡。

根據(jù)指導原則 4)和 5),在施工圖階段線路方案在越嶺地段盡可能抬高線位使隧道置于巖溶水(泉群或暗河附近)的水季節(jié)變動帶之上。如在施工圖階段,尖峰頂隧道從初步設計的 280m到施工圖中的最高 335m。余家隧道由小人字坡優(yōu)化設計為大人字坡(見圖 2);尖峰頂隧道初步設計階段的單面坡度優(yōu)化設計為人字坡(見圖3)。

實施五：線路平縱斷面組合優(yōu)化,實現(xiàn)平縱斷面設計匹配。

根據(jù)指導性原則及設計的實際情況,充分利用技術(shù)標準,大量實施了平縱斷面組合優(yōu)化設計,實現(xiàn)從平面和縱斷面二維設計平縱聯(lián)動的三維設計思路的轉(zhuǎn)變,達到了平縱斷面設計匹配的目標。如在施工圖階段,通過平縱組合優(yōu)化設計,尖峰頂隧道就成功實現(xiàn)長隧分修成兩個短隧道,線路高程拔高,線路縱斷面設計成人字坡(見圖3)。

3 結(jié)語

筆者成功應用可操作性的選線設計指導性原則優(yōu)化了渝利線巖溶隧道線路方案,在總體源頭上將風險進行有效逐步控制,將突水(泥)風險、地表失水(第三方損失)風險、工期投資風險的等級降低至中低度。各級技術(shù)領(lǐng)導、專家及上級部門對本渝利線所做的大范圍地質(zhì)環(huán)保選線及平縱面優(yōu)化、風險處理后所取得的效果給予了充分肯定。

渝利線巖溶地區(qū)選線是為建立與鐵路隧道風險評估管理相適應的鐵路選線風險評估管理暫行規(guī)定的積極有意義的初次探索,探尋出的具有可操作性的在此類地區(qū)選線設計的指導性原則為類似項目開展綜合選線設計和研究提供了良好的借鑒和參考。

[1] 韓 毅,李雋蓬.鐵路工程地質(zhì)[M].北京：中國鐵道出版社,1988.

[2] 鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程設計技術(shù)手冊(線路) [M].北京：中國鐵道出版社,1994.

[3] 詹振炎.鐵路選線設計的現(xiàn)代理論和方法[M].北京：中國鐵道出版社,2001.

[4] 郭 娣,許 模.西南地區(qū)緊密背斜巖溶地下水賦存與運移特征[J].地質(zhì)學報,2009(3)：66-70.

[5] 吳永紅.淺析公路路線方案選擇[J].山西建筑,2009,35 (30)：284-285.

On line selection in karst areas along Chongqing to Lichuan railway

PEI Zhi-yuan

According to the karstgeological situation along Chongqing to Lichuan railway,the paper provides the direction princip les for the line selection design in the karst areas,illustrates the optim ized schemes for the railway line selection,and undertakes the effective control for all possible risks,so as to achieve the expected aims.

karstarea,design of line selection,directive principle

U 212.35

A

1009-6825(2011)09-0145-02

2010-11-28

裴志遠(1979-),男,工程師,中國中鐵二院集團有限責任公司土木建筑設計研究二院,四川成都 610031