杜 沐

北京中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京 102600

我國是世界上石灰?guī)r巖分布面積最大，巖溶發(fā)育最為典型的國家。其中，廣西、貴州、云南等省巖溶地貌及巖溶形態(tài)發(fā)育齊全、巖溶地質(zhì)問題特別突出，被認(rèn)為是我國最為典型的巖溶發(fā)育區(qū)。隨著我國鐵路建設(shè)的高速發(fā)展，在西南地區(qū)的鐵路建設(shè)中，線路無法避免的會穿越巖溶分布地區(qū)。

1 巖溶地貌的特點

巖溶地貌又稱喀斯特地貌，我國廣西，云南等地區(qū)巖溶地貌最為典型，大部分地區(qū)分布著連綿成片、一眼望不到邊的尖錐狀、柱狀、塔狀的石灰?guī)r山峰，綿延數(shù)百千米，而且各個山峰高度相近，構(gòu)成一個自西北向東南緩緩傾斜的峰頂面，在林立的石峰之間密集分布著深達(dá)200 ～ 400m、直徑為100 ～200m 的小封閉洼地。隨著巖溶底層的峰頂高度依次降低，山峰密度逐漸變稀。同時山間封閉洼地的高程也漸次下降，洼地規(guī)模也明顯增大，由數(shù)個洼地連接成串珠狀洼地[1]。

2 巖溶對鐵路工程的危害和實例

巖溶對鐵路工程的危害主要表現(xiàn)在以下方面：一是巖溶地面塌陷威脅建筑物安全；二是隱伏巖溶洞穴及其充填物影響建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性；三是巖溶涌水突泥對地下工程造成危害；四是巖溶洼地積水浸泡或淹沒路基和其他地面工程。

（1）巖溶地面塌陷。巖溶地面塌陷是指覆蓋在溶蝕洞穴發(fā)育的可溶性巖層之上的松散土石體在外動力因素作用下，向洞穴運移而導(dǎo)致的地面變形破壞，其表現(xiàn)形式是產(chǎn)生塌陷坑。川黔線、貴昆線、盤西線、黔桂線、南昆線等鐵路線上都有不同程度的巖溶塌陷問題。例如，1976 年貴昆線K606+475 處路基雨后發(fā)生巖溶崩塌形成直徑約8m 的陷坑，造成斷道約63h；1979 年昆貴線發(fā)生路基巖溶塌陷，導(dǎo)致貨物列車尾部脫軌；南昆線施工后期和試運營期間就發(fā)生巖溶地面塌陷50 多處。

（2）巖溶洞穴及其堆積物影響建筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定。巖溶洞穴及其堆積物危害工程的主要表現(xiàn)如下：一是建筑物基礎(chǔ)懸空；二是洞穴頂板過薄，不能承受荷載而發(fā)生突然坍塌，引起建筑物破壞；三是巖溶洞穴中的堆積物往往為強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差的松軟土或碎塊石土等，開挖易坍塌，不能直接作為建筑物基礎(chǔ)。在西南地區(qū)鐵路建設(shè)中，巖溶洞穴及其堆積物對工程的危害幾乎遍及各線的路基、橋梁、隧道、房屋建筑工程，技術(shù)處理難度大。

（3）巖溶隧道涌水突泥。隧道涌水突泥是巖溶地區(qū)常見的地質(zhì)災(zāi)害。西南地區(qū)長大巖溶隧道經(jīng)常發(fā)生過突發(fā)性的涌水突泥災(zāi)害，給工程造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生人員傷亡事故。巖溶隧道涌水突泥也常造成地表水或地下水滲漏，造成不利的環(huán)境影響。例如，襄渝線中梁山隧道、大巴山隧道京廣線大瑤山隧道、南嶺隧道造成了地表泉水井水干涸、農(nóng)業(yè)和飲用水短缺外，還發(fā)生了大量的地面塌陷等次生災(zāi)害。

（4）巖溶洼地積水。巖溶洼地及谷地由于排水不暢，洪水時沖刷、淹沒橋涵和路基，或洼地積水、冒水浸泡路堤，引起路堤下沉或坍塌。例如，貴昆線平壩兩所屯—羊昌河一帶，在鐵路建成后，雨季巖溶洼地大量積水、冒水鐵路路基被淹沒造成大量損失[2]。

3 巖溶發(fā)育規(guī)律及選線

水的交替循環(huán)是巖溶發(fā)育的主要條件。在水的交替循環(huán)過程中，裂隙越發(fā)育、越富水，水的交替循環(huán)越強(qiáng)烈對可溶巖地層的溶蝕作用越強(qiáng)烈，巖溶就越發(fā)育；反之對可溶巖地層的溶蝕作用不強(qiáng)，巖溶則不會太發(fā)育。巖溶水垂直分帶如圖1 所示。

一般情況下，地下水的交替循環(huán)受巖溶排水基準(zhǔn)面的影響，易形成巖溶垂向的分帶性：垂直循環(huán)帶、季節(jié)變化帶、水平循環(huán)帶、深部滯流帶。垂直循環(huán)帶位于巖溶排水基準(zhǔn)面以上，水以垂直運動為主，巖溶形態(tài)以漏斗、豎井、落水洞為主，局部可能形成水平溶洞，但總體巖溶發(fā)育程度較低，線路宜走行于此帶；季節(jié)變化帶地下水運動呈季節(jié)性交替，巖溶發(fā)育最為強(qiáng)烈，常形成復(fù)雜的溶洞、暗河等，隧道走行于此帶時風(fēng)險較高；水平循環(huán)帶位于巖溶排水基準(zhǔn)面附近，地下水的運動強(qiáng)烈，是巖溶最為發(fā)育的地帶，工程位于此帶風(fēng)險極高；深部滯留帶位于巖溶排水基準(zhǔn)面以下，水流相對緩慢，一般巖溶不發(fā)育，但條件適宜時也會產(chǎn)生大的溶洞，也會對地下工程產(chǎn)生極大影響。

圖1 巖溶水垂直分帶示意圖

根據(jù)以上巖溶發(fā)育規(guī)律，文章根據(jù)巖溶發(fā)育的規(guī)律大致對巖溶地區(qū)選線做以下思考和總結(jié)：

教師的個人素質(zhì)與信息化教學(xué)能力對于成人教育有效性來說是必須要重視的問題。教師是教育活動的直接參與者、左右者、引導(dǎo)者。教師的個人信息化教育素質(zhì)，包括信息化軟件、硬件設(shè)備的使用操作能力都是需要重點強(qiáng)調(diào)的培養(yǎng)方向。學(xué)校有必要定期開展培訓(xùn)，提升教師的信息化素質(zhì)。當(dāng)然教師本身也要形成終身學(xué)習(xí)意識和終身學(xué)習(xí)態(tài)度，不斷摸索信息技術(shù)的使用方法。在保障個人能力提升的基礎(chǔ)上，展開效果更好的信息化教學(xué)活動。

（1）線路在選線時應(yīng)繞避巖溶較為發(fā)育的地帶，可以選擇走行于巖溶發(fā)育較輕的地帶，或走行于地面上。

（2）線路走行于地面以上時，為避免洼地雨季積水淹沒路基，應(yīng)將路線向山靠近并提高線路標(biāo)高。

（3）線路為地下工程時應(yīng)盡量抬升標(biāo)高，并盡量走行于地下暗河和溶洞的上方，并保證線路距溶洞上方有足夠的距離，滿足溶洞頂板足夠的承載力要求。

（4）線路宜于地下暗河下游地層穩(wěn)定的排泄區(qū)通過[3]。

（5）應(yīng)盡量采用短隧道，防止長隧道多次揭露溶洞或暗河。

4 巖溶巖性和地質(zhì)構(gòu)造選線

（1）巖溶地區(qū)線路應(yīng)盡量走行于較難溶解的巖層上，避開如斷層之類的地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，非要穿越時線路最好與主要構(gòu)造線垂直或以較大的角度通過，減少破碎帶巖溶對隧道的影響。某高速公路穿越巖溶區(qū)段斷層如圖2 所示。例如，廣西某高速公路在穿越巖溶區(qū)斷層時，先走行于非巖溶地帶，爭取到一定高程和空間時以大角度穿越斷層帶，在鐵路選線方面也是值得借鑒的。

圖2 某高速公路穿越巖溶區(qū)段斷層示意圖

（2）巖溶地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造線具有明顯地貌特征，如埡口、干谷、溶蝕洼地、坡立谷等經(jīng)常發(fā)育于構(gòu)造帶上。某線走行于巖溶區(qū)一處坡立谷內(nèi)，避開了谷心地帶，走行于谷邊，這樣避免了大段落的線路走行潛在的暗河頂上，同時靠近谷邊線路標(biāo)高較高，線路條件較好。

5 根據(jù)巖溶地貌選線

（1）喀斯特漏斗和圓洼地。這是巖溶區(qū)一種常見的封閉狀負(fù)地形，呈漏斗狀和蝶形。在巖溶區(qū)分布較為廣泛，漏斗的底部平坦面積??；圓洼地的底部較平坦，有很薄的土層，可以耕種。有時有落水洞通往地下，起泄水的作用。線路為明線時應(yīng)盡量走行于漏斗和圓洼地的邊緣，避免走行圓洼地的中部豎井或落水洞的上方，并盡量抬升線路標(biāo)高，避免防止雨季洼地積水浸泡路堤，引起路堤下沉或坍塌；線路為地下工程時也要走行于漏斗和圓洼地的邊緣地帶。

（2）喀斯特槽谷。喀斯特槽谷是由合成洼地進(jìn)一步發(fā)育而成的槽狀谷地，谷坡急陡，谷底平坦可以耕作，面積達(dá)數(shù)幾十至幾百平方千米。此類地區(qū)往往排水不暢，谷內(nèi)多落水洞及間歇上升泉，線路盡量把標(biāo)高定高，防止雨季積水浸泡路堤，引起路堤下沉或坍塌，或靠山走。

（3）巖溶丘陵區(qū)。在巖溶丘陵區(qū)，峰林常有早期巖溶的水平通道，谷底則為現(xiàn)代巖溶發(fā)育區(qū)，常見暗河等，線路一般抬升標(biāo)高選擇在峰的腰部通過[5]。

6 巖溶地區(qū)選線案例

（1）案例一。某項目在前期研究階段于一處山谷盆地平坦區(qū)設(shè)置車站，該谷地地勢平坦長約3km，寬約1.5km 設(shè)站地形條件較好，但此處為一處典型的喀斯特槽谷，雖然在低洼處有排水的落水洞，但常年淤積排水不暢，每逢雨季整個谷地內(nèi)積水高約10m，最終該方案改線。因此，在選線中要注意這種喀斯特槽谷地形，其底部或邊緣常有泉水和暗河出沒，選線時應(yīng)盡量繞避此種難以技術(shù)處理的巖溶病害。無法繞避時線路最好走行于地質(zhì)條件較好的邊緣地帶，標(biāo)高定于洪水位以上，防止雨季積水浸泡路堤，引起路堤下沉或坍塌。

（2）案例二如圖3 所示。某段線路位于巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，沿線山大溝深，結(jié)合既有交通廊道，沿線地形地貌及地質(zhì)條件，研究了方案一和方案二兩個比較方案。

方案一沿既有交通走廊走行于山邊并以短隧道形式穿越埡口，線路長約3km。方案二以長隧道形式穿越。在后期現(xiàn)場外業(yè)工作中，發(fā)現(xiàn)段落內(nèi)有較為發(fā)育的地下暗河，其中方案一走行于地下暗河排泄區(qū)，標(biāo)高高于巖溶排水基準(zhǔn)面，線路整體位于垂直循環(huán)帶內(nèi)。方案二走行段落經(jīng)過勘察至少與三處地下暗河徑流交叉，由于距離區(qū)域內(nèi)巖溶排水基準(zhǔn)面的河流較遠(yuǎn)，無法準(zhǔn)確判斷暗河標(biāo)高。權(quán)衡利弊最終選擇以方案一貫通。從上述案例中可以總結(jié)出線路為地下工程時應(yīng)盡量抬升標(biāo)高，并盡量靠近附近河流，走行于地下暗河的排泄區(qū)并采用短隧道，防止長大隧道多次揭露大的巖溶大廳和暗河。

圖3 案例二示意圖

7 結(jié)束語

國內(nèi)巖溶區(qū)域鐵路建設(shè)項目在施工過程中災(zāi)害頻發(fā)，輕則造成財產(chǎn)損失，延誤工期，重則造成人員傷亡。文章通過總結(jié)巖溶發(fā)育規(guī)律及相關(guān)鐵路選線經(jīng)驗，探尋了適合巖溶地區(qū)鐵路選線原則，從而減少了施工過程中的巖溶災(zāi)害。