李 雯 寧欣然 尹紫紅

(1.西南交通大學土木工程學院，四川 成都 610031； 2.株洲市規(guī)劃設(shè)計院，湖南 株洲 412007；3.西南交通大學數(shù)學學院，四川 成都 610000)

以黔張常鐵路為例談巖溶區(qū)鐵路選線原則

李 雯1,2寧欣然3尹紫紅1

(1.西南交通大學土木工程學院，四川 成都 610031； 2.株洲市規(guī)劃設(shè)計院，湖南 株洲 412007；3.西南交通大學數(shù)學學院，四川 成都 610000)

以黔張常鐵路為依托，對巖溶地區(qū)鐵路選線的基本原則進行了分析和總結(jié)，提出了巖溶地區(qū)鐵路選線需遵循線路盡量繞避巖溶區(qū)或以最短距離穿越、對巖溶危害要避重就輕、以安全高度跨越巖溶區(qū)三大基本原則，以供借鑒。

鐵路，選線，巖溶

巖溶地形是具有溶蝕力的水對可溶性巖石進行溶蝕等作用所形成的地表和地下形態(tài)的總稱。我國一方面巖溶面積分布廣闊，達到了國土總面積的1/3，另一方面，由于多變的氣候和地形地質(zhì)條件，使得我國的巖溶發(fā)育類型齊全。在巖溶發(fā)育區(qū)修建鐵路工程風險高，不少穿越巖溶地區(qū)的鐵路線在設(shè)計、施工、運營過程中遭遇了巖溶坍塌、突水突泥等工程地質(zhì)災害的侵擾。如何在鐵路選線階段對巖溶區(qū)鐵路建設(shè)的工程風險進行合理規(guī)避和控制，對于巖溶區(qū)鐵路的建設(shè)和發(fā)展具有重大意義。鑒于此，本文在廣大學者已經(jīng)取得的具有相當價值的研究成果的基礎(chǔ)上，以黔張常鐵路工程實際為依托，對巖溶地區(qū)鐵路選線的基本原則進行綜述。

1 工程概況

黔張常鐵路西起渝懷鐵路黔江站，東至石長鐵路常德站，沿途經(jīng)過重慶、湖北、湖南兩省一市，線路走行區(qū)域內(nèi)可溶巖分布廣泛，部分地段巖溶強烈發(fā)育，溶洞、落水洞、溶蝕洼地、巖溶漏斗等星羅棋布，地下暗河系統(tǒng)復雜多變，巖溶、巖溶水是對線路影響最大、最為突出的工程地質(zhì)問題(見圖1)。

2 巖溶區(qū)鐵路選線的基本原則

1)線路盡量繞避巖溶區(qū)或以最短距離穿越。

鐵路工程能避免穿越巖溶區(qū)的要盡量避免，在線路運營和工程造價允許的條件下對巖溶區(qū)進行繞避。無法繞避的要使線路在最窄處以與巖溶通道盡量正交的方向穿越，使線路走行在巖溶區(qū)內(nèi)的線路最短。

黔張常鐵路出黔江之后即沿兩可溶巖層之間的非巖溶地帶上行至CK30左右再以大角度穿越可溶巖區(qū)進入咸豐，一方面該處可溶巖分布寬度較窄，另一方面也使得線路北移，在線路CK50～CK100段內(nèi)避免了進入大面積巖溶分布區(qū)，此外在CK100～CK170段線路多處均選擇在可溶巖分布寬度較窄處以近乎垂直的角度通過巖溶區(qū)。通過合理繞避和大角度穿越的方式，黔張常鐵路穿越巖溶區(qū)的線路長度大大縮短，對巖溶風險進行了合理規(guī)避。

2)對巖溶危害要避重就輕。

不同巖溶地段，因其巖性、地質(zhì)、水文等條件的不同，風險性質(zhì)、風險發(fā)生的概率以及可能造成的工程危害也不同，在進行鐵路選線時要注意對巖溶危害避重就輕，盡量使鐵路走行于風險等級較低且風險可控的巖溶區(qū)域以內(nèi)。

第一，線路應選擇從巖溶發(fā)育相對較弱的區(qū)域通過，設(shè)法繞避處于強烈發(fā)育階段、具網(wǎng)狀洞穴、巨大空洞發(fā)育的巖溶地段，這些地段一般巖溶與巖溶水十分發(fā)育，隧道涌水、突泥的可能性極大，危害性極強。第二，線路與暗河相交時應盡可能從暗河安全高度以上以垂直于暗河流向的方向穿越暗河。第三，鐵路選線應避免線路在有利于巖溶發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造帶處展布，如斷層帶，以免由于地質(zhì)構(gòu)造原因使得巖溶危害被放大或引發(fā)其他連鎖危害。第四，鐵路要避開或以大角度通過可溶巖與非可溶巖的接觸地帶，該區(qū)域有利于地下水的富集，且機械溶蝕作用明顯，巖溶發(fā)育強烈。

黔張常鐵路在選線過程中綜合考慮了線路走向要求和地質(zhì)條件等多方面的因素，對巖溶危害避重就輕，最大限度地降低和控制選線風險。例如在CK141+100，CK218+500，CK238+470等多處暗河分布帶，鐵路線就選擇了對暗河進行繞避。在黔張常鐵路通過區(qū)域內(nèi)，探明的暗河有76條，而與線路相交的卻只有8條。

3)以安全高度跨越巖溶區(qū)。

根據(jù)水循環(huán)特征，巖溶區(qū)在垂直方向上自上往下一般可分為包氣帶、季節(jié)變動帶、飽水帶和深部緩流帶四個巖溶水分布帶。在鐵路選線過程中應該盡量使線路以高于季節(jié)變動帶的高程穿越巖溶區(qū)，絕對避免線路進入飽水帶和深部緩流帶。

為了保證鐵路能以安全高度跨越巖溶，在縱斷面設(shè)計過程中就應根據(jù)地下水的水位高度和變化抬高縱斷面高程，使鐵路線受到巖溶水的侵害風險控制在最低。在越嶺段抬高線路設(shè)計標高除了可以使線路走行在相對安全的水循環(huán)帶上外，還可以適當縮減巖溶隧道的長度，在巖溶區(qū)鐵路選線中，特長隧道是應該要盡量避免的，且為了利于排水，巖溶隧道內(nèi)縱斷面應設(shè)計成人字坡。在溶蝕洼地等地表水容易匯集的地區(qū)線路應盡量以路基或橋的方式通過，該地帶季節(jié)變動帶水量變化極大，易使隧道發(fā)生涌水涌泥等災害。

在平面上線路應盡量靠近既有建筑、暗河排泄區(qū)等已形成的水頭線漏斗區(qū)，使線路走行在相對安全的巖溶水垂直循環(huán)帶。

1009-6825(2014)03-0155-02

2013-11-15

李 雯(1989- )，女，在讀碩士； 寧欣然(1990- )，女，在讀碩士； 尹紫紅(1971- )，男，副教授

U212.32

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