王利洋

摘 要：以川藏鐵路配套施工道路昌都至林芝段為例，通過對段落內工程地質概況進行分析，并通過對果拉山隧道8#橫洞施工道路、康玉隧道5#斜井施工道路和拉月隧道3#橫洞施工道路這3條最具特點的施工道路工程地質方案比選，深度解析了工程地質勘察在高原復雜山區(qū)特殊等級施工道路選線的重要性，得到高原復雜山區(qū)特殊等級施工道路選線工程地質注意事項，以此對今后同類型的工程選線起到指導性作用。

關鍵詞：川藏鐵路;施工道路;選線;方案

中圖分類號：TU455?????? 文獻標識碼：A文章編號：1001-5922（2022）01-0171-08

Research on the role of engineering geological survey in route selection of Sichuan-Tibet railway supporting construction

WANG Liyang

（China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi′an 710043，China）

Abstract：The paper takes the Changdu-Linzhi part of the Sichuan-Tibet Railway supporting construction road as an example，through the analysis of the engineering geology in the section，and geological schemes comparison of the Guolashan 8# horizontal tunnel，the Kangyu 5# inclined shaft tunnel and the Layue 3# horizontal tunnel.Through the comparison of these three most featured cases，in-depth analysis of engineering geological survey was conducted in the selection of special grade construction roads in the complex mountainous areas of the plateau，and the precautions for engineering geology of special grade construction roads in the complex mountainous areas of the plateau were acquired，which would play a guiding role in the future selection of the same type of engineering.

Key words：Sichuan-Tibet railway;construction road;route selection;scheme

青藏高原復雜山區(qū)一直是各種工程地質問題的重災區(qū)。其地形起伏大，海拔普遍較高，可供植被生長的環(huán)境極少，氣候惡劣[1]。山體大部分直接暴露在高原陽光的直射之下，表面風化程度嚴重，另構造強烈，巖體的節(jié)理裂隙極其發(fā)育。表層經過構造作用、風化作用形成的第4系堆積體很容易發(fā)展成各類不良地質[2]。

川藏鐵路配套特殊等級施工道路為第一次將施工道路獨立存在于鐵路建設項目中，其沿線地質災害頻發(fā)，交通條件極度惡劣[3];交通具有“路網密度低、公路等級低、抗自然災害能力弱、受氣候影響嚴重”等特點，無法滿足川藏鐵路的前期勘察、設計以及后續(xù)施工和運營維護的需求。目前，國鐵及地方鐵路項目現存的配套施工道路，由于道路等級獨立于公路工程等級之外，多數未針對性地進行地質勘察，存在嚴重漏項，導致大量已完施工道路受到嚴重不良地質體影響，使得施工道路發(fā)生損毀，嚴重情況下需進行重建，造成了大量的資源浪費。因此前期工程地質勘察在該特殊等級施工道路的修建中作用及其重要。

對于道路選線，本文參考了文獻4中的經烏高速公路地質問題及選線研究，其通過對工程地質問題的研究，制定出適宜該地區(qū)的地質選線原則;文獻5中的保神高速公路地質選線研究，其提出山區(qū)高速公路建設地質災害選線的對策，歸納總結了不穩(wěn)定斜坡地段選線地段基本原則;文獻6中的川藏高速公路（西藏段）北線選線方案研究，其采用智能輔助選線與常規(guī)手段結合，根據地形與地質條件、工程規(guī)模、工程難度等綜合因素，對川藏高速公路北線的科學選線提供參考。

川藏鐵路附屬道路工程規(guī)模巨大，建設周期長，地質選線將直接關系到路線的安全性及造價的合理性。本文以川藏鐵路配套特殊等級施工道路昌都至林芝段為研究對象，根據目標區(qū)主要工程地質問題進行地質選線，盡可能地規(guī)避不良地質隱患，最大程度地降低工程地質對附屬道路工程的影響，對服務川藏鐵路建設、為沿線基礎設施建設提供基礎地質資料均具有重大意義。

1 沿線工程地質概況

昌都至林芝段施工道路是川藏鐵路重要的組成部分，本段共規(guī)劃130條施工道路，長度合計將近400 km，共設橋梁38座，隧道2座，數量、長度極具規(guī)模，甚至超過同段落鐵路，地形具有高海拔、大高差的特點，先后跨越瀾滄江、怒江、帕隆藏布江、雅魯藏布江等多條大江大河，穿越他念他翁山、念青唐古拉山、色季拉山等多座高山。一般主峰多為6 000 m以上，高原平均高程約4 500～5 000 m，全線平均海拔3 800 m，山高谷深，地形條件艱險，跌宕起伏，地貌極其復雜（參見圖1、圖2），其中施工道路最高海拔4 950 m。道路沿線氣象差異性較大，其中昌都至怒江段藏東南高原溫帶半干旱季風氣候。怒江至通脈段屬高山峽谷地帶，氣候是典型的高原立體型氣候，夏秋溫和，冬春寒冷;隨海拔高度的上升，氣候寒冷，日照充足，雨季大多集中在夏秋，冬春降雪多。通麥至林芝段屬高原溫暖半濕潤氣候，雨量充沛，日照充足，冬季溫和干燥，夏季濕潤無高溫，主要氣象特征值如表1所示。

地表水系有瀾滄江水系、怒江水系（參見圖3）、雅魯藏布江支流水系（參見圖4）等，這些水系干流流向與區(qū)域構造走向一致，構造大框架控制了水系展布。測區(qū)內地下水主要有孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水及斷層帶水。

受構造影響，研究區(qū)地層巖性十分復雜，絕大多數構造為巖性分界線，地層時代從遠古界至新生界均有分布（參見圖5）。對施工道路影響比較大的主要是第4系松散堆積物，包含有第4系沖積、洪積層，同時也分布有崩積、坡積、滑坡堆積、泥石流堆積層，同時也分布有現代冰川、古冰川之冰積、冰磧層及湖積、殘積層?；鶐r方面是以花崗巖、閃長巖為主的侵入巖，片麻巖、片巖為主的變質巖，砂巖、頁巖、灰?guī)r為主的沉積巖為主。

段落內一級構造單元4個，二級構造單元12個，深大斷裂、各類褶皺密集發(fā)育。研究區(qū)主要有以瀾滄江斷裂、怒江斷裂為主一級構造邊界斷裂，以雅魯藏布江斷裂為主的二級構造邊界斷裂，以及瀾滄江斷裂帶、怒江斷裂帶（分為3段）、邊壩-洛隆斷裂帶、嘉黎斷裂帶和米林斷裂帶為主的活動斷裂（參見圖6）。沿線通過地區(qū)多為7、8度地震區(qū)，地震動峰值加速度為0.10～0.30 g。

山高谷深，地層巖性混雜多變，區(qū)域構造復雜，新構造運動活躍，地震頻繁強烈，氣候惡劣多變。以高寒高海拔、大高差和劇烈的地殼隆升擠壓作用為典型的地質背景，內外動力地質作用均十分強烈，地質極其復雜，不良地質和特殊巖土發(fā)育，不良地質主要有重力不良地質（參見圖7）、泥石流（參見圖8）、積雪、涎流冰、巖溶、有害氣體、水庫坍岸等，特殊巖土主要有季節(jié)性凍土、膨脹（巖）土、冰磧物等。其中重力不良地質（滑坡、崩塌等）、泥石流、為施工道路主要工程地質問題。

2 工程地質勘察原則及主要任務

段落內施工道路沿線地勢陡峭，溝谷兩岸不良地質發(fā)育，勘察時需遵循《川藏鐵路施工道路和施工供電工程勘察設計暫行規(guī)定》并參照《公路工程地質勘察規(guī)范》（JTG C20—2011）要求，采用遙感解譯、三維傾斜攝影、地質調繪為主，鉆探、簡易勘探等為輔的勘察方法;加強與既有工程的類比，查明道路沿線工程地質、水文地質特征、地震動參數、不良地質及特殊性巖土發(fā)育分布規(guī)律。為了滿足川藏鐵路設計、施工、運營的需要，施工道路需沿溝谷兩岸邊坡盤旋而上，不良地質無法避讓，地質選線原則及主要任務如下：

（1）調查區(qū)域內地貌類型、成因及形態(tài)特征，查清地層巖性，主要為對施工道路影響較大的第四系地層成因、類型、厚度和空間分布情況，線路選線盡量選擇基巖區(qū)及較穩(wěn)定的第4系地層上;

（2）調查構造分布、規(guī)模等特征，尤其是對線路影響較大的新構造運動，查明其活動性特征，對線路影響較大的區(qū)域構造，建議避讓或采取建議工程跨越，且盡量減少跨越次數;

（3）調查不良地質和特殊巖土類型、規(guī)模和空間分布特征，盡量繞避大型的、處發(fā)育階段的且現狀為欠穩(wěn)定狀態(tài)的不良地質;如實在無法繞避，盡量采用低填淺挖或采取適當的擋護措施通過，必要時采取針對性防護措施;

（4）調查地表水及地下水的類型和分布規(guī)律;并結合試驗資料對其腐蝕性做出評價，線路盡量避免選擇高腐蝕性區(qū)域;

（5）通過鉆探取樣查明地基土的物理力學特性，提供其基本承載力、樁壁摩阻力、鉆孔樁極限摩阻力等物理力學參數;如參數較低，無法滿足設計及施工要求，則需要根據地質勘察情況合理優(yōu)化線路方案。

3 重點施工道路工程地質選線方案比選

在上述130條施工道路中，以果拉山隧道8#橫洞施工道路、康玉隧道5#斜井施工道路和拉月隧道3#橫洞施工道路這3條施工道路最具特點（參見圖9），其道路兩岸地勢陡峭，不良地質十分發(fā)育且無法繞避，工程地質條件極其復雜，是控制鐵路施工工期的施工道路。

3.1 果拉山隧道8#橫洞施工道路比選

果拉山隧道從邦達草原穿越果拉山至怒江峽谷，為川藏鐵路海拔最高隧道。考慮到果拉山隧道全斷面硬巖隧道掘進機（簡稱TBM）順坡掘進及圍巖條件，擬定在巴曲支溝俄學弄曲設置8#橫洞TBM進洞。由于其所處俄學弄曲內地形地質條件復雜，兩岸泥石流、巖堆、滑坡、危巖落石發(fā)育，工程地質條件差，施工道路布設和施工困難，綜合地面橫坡、地質條件、工程措施及運輸安全等因素，提出了工程具備可實施，但路線平均縱坡較大的方案1和高線位方案2（參見圖10）。

方案1：工程具備可實施性（平均縱坡9.4%）方案。

本方案路線基本貼近溝谷布設，路線基本順溝谷高程攀升，只有一處條件較好段落回頭展線一次。基巖段落長度約200 m，占全線總長約6.2%，基巖多為強風化片麻巖;其余段落涉及不良地質為7個巖堆、1個溝谷型泥石流、1個坡面型泥石流。本方案線路多以路基填方形式通過上述巖堆及坡面泥石流前緣并10次跨越該溝谷型泥石流。

方案2：高線位方案。

本方案由果拉山隧道10#橫洞施工道路接出，通過延長路線長度、降低起終點高差降低平均縱坡，路線位于半山坡，優(yōu)化后路線最大縱坡為10%，平均縱坡為5.4%;基巖段落長度約1 050 m，占全線總長約26.2%，基巖多為強風化片麻巖;其余段落涉及不良地質為3個巖堆、1個溝谷型泥石流、1個坡面型泥石流。本方案線路多以路基挖方形式通過巖堆及坡面泥石流的中下部，1次跨越該溝谷型泥石流。

果拉山隧道8#橫洞施工道路方案比選如表2所示。

由表2可知，通過兩個方案的對比，方案1雖通過基巖段落占比較少，但是線路多行走于不良地質前緣，且以路基填方形式通過，對各類不良地質擾動小，故具備可實施性。方案2雖通過基巖段落占比大，但陷落多行走于不良地質中下部，且以路基挖方形式通過，對不良地質的擾動性大，且極易產生次生災害，故不具備可實施性。

3.2 康玉隧道5#斜井施工道路比選

康玉隧道5#斜井施工道路行車速度為15 km/h的標準建設，路基寬度采用4.5 m，是連接川藏鐵路重要工程康玉隧道某斜井的干線施工道路，其工程地質特點突出，不僅距離長，而且經過多個不良地質，地質條件十分復雜，其能否按時修建完成并保持暢通對康玉隧道乃至川藏鐵路能否按時順利、安全通車有著重要作用。經過現場的多次踏勘，初步提出3條可行性方案，如圖11所示。

方案1為上山繞避不良地質方案，通過抬高線路標高的方法繞避既有不良地質。優(yōu)點為有效地繞避了大部分不良地質，防護、檔護措施較少;缺點為道路高差大，如坐過山車，對后期運輸極為不利。且線路長度較2號及3號方案長3～4 km，整體造價較高且增加了后期施工運營成本。

方案2為穿越不良地質方案，主要意圖為經濟、高效的到達斜井洞口。優(yōu)點為距離短，且存在既有碎石路可直達終點附近，避免考慮長距離、大高差的運輸;缺點為需要穿越多個不良地質。

方案3為過河繞避不良地質方案，通過基巖區(qū)和架橋繞避既有不良地質。優(yōu)點為通過過河的方案繞避了多個不良地質;缺點為本方案會在陡立基巖區(qū)進行大挖方，且橋梁工程的前期造價要遠遠高于路基工程，經濟合理性較差。

經過多次全方位比選，認為方案2雖穿越多個不良地質（主要為滑坡），但多以一次穿越、淺挖方形式通過各滑坡的中后緣，對大部分不良地質擾動較小，且存在較穩(wěn)定的既有道路，為較優(yōu)方案，但既有道路在1號滑坡上展線，可能對該滑坡擾動較大，需進行分析研究。

3.2.1 滑坡形態(tài)

滑坡的平面整體形態(tài)為類半橢圓形（參見圖12），主滑方向為南西向，滑坡體長約320 m，寬約250 m，滑體平均厚度約35 m，滑坡后緣最高點海拔約3 433 m，前緣最低點海拔約3 273 m，相對高差約160 m，坡度約為30°，方量估算約280萬m3，為一巨型第4系土質滑坡，整體形態(tài)為滑坡的形成創(chuàng)造了有利條件。滑坡背靠拉不學斷層（F31），前緣為康玉曲支溝，溝內為常年來流水，左右兩側均為崩、坡積第4系覆蓋層，滑向與斷層走向及河流流向的方向基本垂直，從平面上分析，該滑坡具有滑坡發(fā)育、形成的一般要素。

滑坡區(qū)空間上位于山體坡面中下部，山體的向陽面，后緣有較明顯的陡坎，陡坎高度余額5～10 m，滑坡周界清晰可見，滑坡坡面上可見一條既有碎石路盤旋而上，結合鉆探揭示滑坡區(qū)地表的主要地層為滑坡錯落堆積角礫夾碎石，下伏第3系宗白群砂巖夾泥巖，巖層產狀為N23°～36°E/24°～58°S，巖層走向與道路大走向近平行，受構造和風化作用等影響因素，多條X形節(jié)理發(fā)育，巖體較為破碎，是滑坡形成的重要因素。從滑坡的空間形態(tài)上分析（參見圖13），該滑坡已經發(fā)生過一次滑動。

3.2.2 滑坡的成因分析

滑坡的成因分析歸結為以下5點要素：

（1）滑坡平面整體形態(tài)有利于滑坡的產生;（2）滑坡體地層為第4系覆蓋層，下覆基巖的產狀較緩，且節(jié)理裂隙發(fā)育是滑坡形成的重要因素（參見圖14）;（3）滑面為第4系與基巖分界線，滑面角度與原始坡面角度基本一致，為滑坡的發(fā)展創(chuàng)造了條件;（4）后緣為拉不學斷層（F31）是滑坡形成的誘發(fā)因素;（5）前緣坡腳河流沖刷是滑坡形成的重要條件。

3.2.3 滑坡現狀分析

由圖12、13和14滑坡斷面圖可知：（1）滑坡已經存在一次滑動，整體坡面形態(tài)呈凹子形;（2）坡面物質大部分已滑落至溝里并隨著水的重力搬運作用消失;（3）坡面上的既有碎石路目前處于相對穩(wěn)定狀態(tài);（4）坡面未出現新的裂縫。

由此可知，目前滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以判斷方案2成立且是最優(yōu)方案。

3.3 拉月3#橫洞施工道路比選

拉月隧道3#橫洞施工道路位于林芝市巴宜區(qū)，地形地貌屬高山峽谷區(qū)，是連接拉月隧道2#、3#斜井的重要施工道路（參見圖15）。本條斜井施工道路行車速度為15 km/h的標準建設，路基寬度采用7.5 m，是條干線施工道路;其沿線工程地質特點突出，而且經過不良的地質眾多、地質條件復雜，本條道路的選線對拉月隧道通車工期具有重要意義。

本條施工道路區(qū)域內河谷兩側地勢崎嶇，地形起伏較大，山高坡陡，一般坡度30°～60°，最大坡度達89°，植被茂密。區(qū)域內地層主要以第4系堆積體為主，出露基巖為古中元古界片麻巖、片巖地層。受構造影響巖體尤其是邊坡地段節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎程度較高，且沿河谷多發(fā)育群狀不良地質，形成了著名的“帕隆天險”，區(qū)域內不良地質主要為滑坡、崩塌、泥石流、巖堆、危巖落石等，除此之外部分段落河流侵蝕-路基塌方、崩坡積體、不穩(wěn)定斜坡等。

通過前期方案比選，方案1、3、4、6和7這5個方案作為最終比選方案（參見圖16）。

拉月隧道3#橫洞施工道路方案比選見表3。根據表3方案比較及區(qū)域不良地質分布圖16，結合地質鉆探、地質條件綜合比選后，發(fā)現方案1和方案3工程地質條件較好，可作為地質推薦方案。

4 結語

結合對3條重點施工道路工程地質選線比選，選線時應注意以下事項。

（1）在充分利用既有地質資料情況下，結合地質調繪、鉆探，探明勘察區(qū)域內地層、構造的空間分布，并明確其對工程的影響;

（2）加強重點區(qū)域地質調繪的深度，尤其是不良地質的調繪，掌握其范圍、規(guī)模、性質，結合鉆探，明確其對工程的影響;

（3）針對影響線路方案的重要不良地質，應加大地質調繪力度，并結合三維傾斜攝影，必要時建立地質體模型等綜合勘察方法，全方位評價其穩(wěn)定性、危害程度及對線路的影響;

（4）針對重點比選道路，掌握每個方案內的不良地質類型、個數、規(guī)模，總結其分布、發(fā)育規(guī)律，并應進行綜合比選;

（5）結合最終地質勘察成果及其他勘察手段揭示的工程地質條件，為設計專業(yè)提供最優(yōu)地質方案。

除此之外，在野外地質勘察過程中，在注意自身安全的前提下，如出現異常情況，將相關問題歸類匯總，并積極與各設計專業(yè)溝通，提醒可能涉及的項目方案設計優(yōu)化比選，做好施工道路工程，為川藏鐵路的順利通車保駕護航。

【參考文獻】

[1] 許佑頂，姚令侃.川藏鐵路沿線特殊環(huán)境地質問題的認識與思考[J].鐵道工程學報，2017，34（1）：1-5.

[2] 薛翊國，孔凡猛，楊為民，等.川藏鐵路沿線主要不良地質條件與工程地質問題[J].巖石力學與工程學報，2020，39（3）：445-468.

[3] 郭長寶，張永雙，蔣良文，等.川藏鐵路沿線及鄰區(qū)環(huán)境工程地質問題概論[J].現代地質，2017，31（5）：877-889.

[4] 武博強，王勇，楊德宏.經烏高速公路主要工程地質問題及地質選線研究[J].路基工程，2021（3），44-49.

[5] 龍稱心，張俊瑞，陳晨，保神高速公路不穩(wěn)定斜坡地區(qū)地質選線研究[J].路基工程，2019（2）：87-90.

[6] 吳孝敏，鄒云，陳書紅，川藏高速公路（西藏段）北線選線方案研究[J].公路交通技術，2020，36（1）：1-8.

[7] 賀曉寧，邢軍，董小波，工程地質調繪在山區(qū)公路建設選線中的重要作用[J].災害學，2019，34（增刊）：189-192.

[8] 關磊，姜碩，陶雙成，等.公路可行性階段選線的區(qū)域生態(tài)評價指標體系研究——以海南省中線高速公路為例.公路工程，2019，44（5）：57-62.

[9] 賈永剛，廣紅，王義.GIS和SDSS在高速公路選線之中的應用[J].地球科學，2001，26（6）：653-656.