李　寧

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 天津　300251)

巖溶對(duì)鐵路工程的危害很大，諸如巖溶水的侵襲、溶洞頂板坍塌及大規(guī)模地面塌陷等，是鐵路建設(shè)中一個(gè)重要的工程地質(zhì)問題[1-2]。擬建緬甸木姐至臘戍鐵路途經(jīng)區(qū)域?yàn)榇竺娣e碳酸鹽巖覆蓋，巖溶非常發(fā)育，如何才能有效規(guī)避或減輕巖溶地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)選線是關(guān)鍵。

1　項(xiàng)目工程概況

擬建緬甸木姐至臘戍鐵路位于緬甸北部撣邦境內(nèi)，線路自緬中邊境線起，在木姐鎮(zhèn)以東設(shè)站，出站后轉(zhuǎn)向南至楠派站，后繼續(xù)沿滇緬公路東側(cè)南下，跨楠木毛河，經(jīng)楠帕嘎東至勐育設(shè)站。后繼續(xù)南下跨楠盤河、楠旁河、楠?jiǎng)P河至全線最低點(diǎn)空卡設(shè)站，再穿累帽山后在臘戍鎮(zhèn)東北設(shè)新臘戍北換裝站。后修建米軌聯(lián)絡(luò)線，接既有線于K10+405，利用既有米軌鐵路引入臘戍站，線路全長約130 km。

2　工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1　地形地貌

區(qū)內(nèi)地勢總體呈北高南低，地面高程600～1 500 m，屬撣邦高原的山嶺重丘地貌，以中山、低山、高原為主。沿線地表植被茂密，受長期水流侵蝕、切割作用及風(fēng)化剝蝕，碳酸鹽巖分布區(qū)多見溶洞、落水洞以及漏斗等巖溶侵蝕地貌，溝谷形態(tài)很差，地形起伏且凌亂破碎。

2.2　地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

沿線地表植被茂密，斜坡多為第四系坡殘積層覆蓋，河流沖積平原、階地以及溝槽地段，主要以第四系沖洪積層為主，小范圍可見坡洪積層。下伏主要碳酸鹽地層為二疊系(P)淺灰色微晶石灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r，以及肉紅色灰質(zhì)白云巖和部分地段上覆的侏羅系(J)泥灰?guī)r和石灰?guī)r條帶。

撣邦地塊位于實(shí)皆斷裂與無量山、點(diǎn)蒼山-哀牢山斷裂形成的剪切體系所夾持的三角形地帶，構(gòu)造復(fù)雜，斷裂、褶皺發(fā)育。該區(qū)屬于熱帶季風(fēng)氣候，雨季漫長，碳酸鹽巖及其與非碳酸鹽巖接觸帶中溶洞、漏斗、落水洞、暗河以及巖溶泉等巖溶形態(tài)廣泛發(fā)育。

2.3　水文地質(zhì)條件

沿線地表水主要為楠木窯河、楠木圖河、楠?jiǎng)P河、楠盤河、楠盤河、楠木毛河、楠撥河以及中緬邊境的瑞麗江等伊洛瓦底江水系，以及溝谷中的泉、溪水系。

沿線地下水主要為孔隙水、裂隙水和巖溶水。

孔隙水主要分布于第四系松散層中，主要受大氣降水以及地表水的補(bǔ)給，徑流方向主要以沿松散層向低洼處流動(dòng)和向下伏地層垂直滲透為主，以泉的形式向河流排泄，地面蒸發(fā)及人工采排是其排泄的重要渠道。

裂隙水主要賦存于碎屑巖、碳酸鹽巖裂隙及斷裂帶中，一般很難形成穩(wěn)定的潛水面，主要接受大氣降水和孔隙水地下徑流的補(bǔ)給，徑流方向受巖性、裂隙影響較大，多沿裂隙向低處排泄，故縱橫向交錯(cuò)不定，排泄方式以裂隙泉和人工采排為主。

圖1　線路方案平面示意

巖溶水主要賦存與碳酸鹽巖中，在裂隙水的溶蝕連通作用下形成，水量豐富，大氣降水、地表水以及地下徑流都可以成為其補(bǔ)給源。徑流方向相對(duì)復(fù)雜，受巖性組合、構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度以及地下分水嶺等因素影響很大，多向巖體特征薄弱區(qū)排泄，縱橫交錯(cuò)，常在地表形成一系列的巖溶形態(tài)，在地下則形成暗河。排泄方式主要以巖溶泉、暗河出口以及人工采排等為主。

3　工程地質(zhì)選線

3.1　地質(zhì)選線原則

應(yīng)盡量避開或以大角度通過地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖接觸帶等巖溶形態(tài)發(fā)育地段，工程設(shè)置上應(yīng)以路基、橋梁為主，輔以短隧道通過垂直滲流帶，當(dāng)線路必須通過巖溶水平徑流帶或巖溶裂隙水帶時(shí)，應(yīng)采用“人”字形縱坡形式，坡頂設(shè)置應(yīng)盡量位于隧道中心，避免出現(xiàn)反坡排水的問題[1]。

3.2　線路方案簡介

線路在勐育站至楠派站區(qū)間主要通過巖溶發(fā)育的二疊系(P)碳酸鹽地層，在該區(qū)進(jìn)行了長、短隧道兩個(gè)方案的比選。其中長隧道方案線路長度24.838 km，含橋梁長度3.926 km，隧道5座，長8.065 km，隧道長度占線路長度的32.5%，最長隧道5.52 km，采用單面坡；短隧道方案線路長度24.762 km，含橋梁長度6.85 km，隧道5座，長2.97 km，隧道長度占線路長度的12%。

3.3　影響線路方案的因素分析

影響線路方案的主要地質(zhì)因素是巖溶發(fā)育強(qiáng)度、分布范圍和巖溶水地質(zhì)災(zāi)害。巖溶發(fā)育程度強(qiáng)、范圍大，將大大增加勘察和施工的難度和費(fèi)用；過多走行于巖溶水平徑流帶中，則容易造成嚴(yán)重的巖溶水地質(zhì)災(zāi)害。

為了確定巖溶發(fā)育強(qiáng)度和分布范圍，采用衛(wèi)片、航片等遙感技術(shù)進(jìn)行宏觀解析，將解譯成果上于地形圖上，并結(jié)合地形圖研讀，初步繪制地表可能存在漏斗、落水洞等巖溶形態(tài)。之后，通過野外地質(zhì)調(diào)繪方法，對(duì)可能存在的巖溶形態(tài)進(jìn)行了現(xiàn)場核實(shí)，并對(duì)泉點(diǎn)和暗河出入口的位置、高程、流量等特征進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集。

綜合上述成果，根據(jù)地表巖溶形態(tài)、地下水及其連通性[4]并結(jié)合地表巖溶密度，最大泉流量以及鉆孔巖溶率[1]等因素，劃分巖溶發(fā)育等級(jí)(圖1)。按照巖溶工程地質(zhì)學(xué)理論以及鐵路工程大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)推薦的“三個(gè)垂直分帶法[1]”，通過暗河通道出口位置高程(約1 095 m)和沿線巖溶泉的出露位置，推測出水平流動(dòng)帶的上限(垂直滲流帶的下限)；通過附近楠木毛河(準(zhǔn)排泄基準(zhǔn)面)的水位高程(約960～920 m)，推測出水平流動(dòng)帶的下限(巖溶裂隙水帶上限)，從而劃分出巖溶水的垂直分帶性(圖2)。

線路方案的縱坡還應(yīng)考慮設(shè)站高程、橋高等眾多因素的影響。上述兩方案雖然在隧道通過區(qū)均以最大坡率盡量抬高設(shè)計(jì)高程，但是由于受勐育站、楠派站點(diǎn)的高程和橋高的控制，長隧道方案設(shè)計(jì)高程在1 100～990 m，短隧道方案設(shè)計(jì)高程在1 035～1 100 m。

3.4　線路方案評(píng)價(jià)及地質(zhì)選線

根據(jù)上述分析成果，對(duì)影響兩線路方案的地質(zhì)因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比(表1)。

圖2　剖面

表1　影響線路方案的地質(zhì)因素對(duì)比

由表1可見，長隧道方案位于巖溶發(fā)育強(qiáng)烈區(qū)，地表發(fā)育與隧道發(fā)生較好水力聯(lián)系的巖溶漏斗、落水洞，雖然有下降泉和暗河的排泄作用，但是隧道仍需通過危險(xiǎn)性最大的水平徑流帶(累積長度約4.3 km)，且隧道采用單面坡，反坡排水困難，施工時(shí)極易發(fā)生嚴(yán)重、難以逆轉(zhuǎn)的地質(zhì)災(zāi)害；短隧道方案線路在平面上不僅有效繞避了巖溶發(fā)育強(qiáng)烈區(qū)，從巖溶發(fā)育微弱區(qū)通過，并且在工點(diǎn)設(shè)置上大部分以橋梁路基為主，隧道長度大大縮短，通過水平徑流帶的累積長度僅1.1 km，施工中只要加強(qiáng)防排水措施，防止大量地表水的灌入，出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的可能性極小且易于處理。

綜上所述，在線路平面、縱斷面均滿足要求的情況下，短隧道方案線路長度雖然較長隧道方案無較大優(yōu)勢，但短隧道方案不僅有效的規(guī)避了地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，還較長隧道方案投資省0.5億元，因此，短隧道方案為本區(qū)線路的推薦方案[3]。

4　結(jié)束語

在基礎(chǔ)地質(zhì)資料相對(duì)匱乏的地區(qū)，采用遙感判釋和地質(zhì)調(diào)查測繪方法，查明了巖溶發(fā)育區(qū)的巖溶發(fā)育特征，從地質(zhì)角度選擇了相對(duì)合理的線路方案，該方法對(duì)類似地區(qū)的地質(zhì)選線工作有借鑒和指導(dǎo)作用。

[1]鐵道部第二勘測設(shè)計(jì)院.巖溶工程地質(zhì)[M].北京：中國鐵道出版社，1984．

[2]任美鍔，劉振中，等.巖溶學(xué)概論[M].北京：商務(wù)印書館，1983．

[3]李光輝.新建武廣鐵路巖溶發(fā)育區(qū)地質(zhì)選線[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2004(增刊)：1-3

[4]湖南省建設(shè)工程勘察院.緬甸臘戌至木姐鐵路工程與水文地質(zhì)報(bào)告[Z].長沙：湖南省建設(shè)工程勘察院，2011

[5]何振寧.區(qū)域工程地質(zhì)與鐵路選線[M].北京：中國鐵道出版社，2002

[6]鐵道部第一勘測設(shè)計(jì)院.鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：中國鐵道出版社，1999

[7]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007

[8]中華人民共和國鐵道部.TB10027—2012 鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2012

[9]中華人民共和國鐵道部.TB10012—2007 鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2007

[10] 中華人民共和國建設(shè)部.GB50021—2001 巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002