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2008年10月
铁道工程学报
0ct 2OO8
第10期(总121)
JOURNAL 0F RAILWAY ENGINEERING SOCIETY
NO.10(Ser.121)
文章编号:1006—2106(2008)10—0006—05
河流峡谷地段地质选线方案研究
韩 康
(中铁 ̄IE_z-程集团有限责任公司, 成都610031)
摘要:研究目的:河流峡谷地段,不良地质极为发育,规模大,又为地下水的排泄区,发育区域性暗河;线路设计
同时受技术标准、投资影响;控制选线的因素极为复杂。本文以渝怀线乌江峡谷地质选线研究为例,对经受施
工、运营、汶川地震检验,证明合理的地质选线的经验、成果进行研究、归纳、总结,指导类似河流峡谷地段铁路
勘察设计工作。
研究结论:先期进行河流左、右岸地质选线;峡谷段不良地质极发育,线路方案受地质条件控制,有条件
时,线路内移避开沿岸不良地质;线路绕避不良地质困难或代价极高时,只要地质探明,工程措施到位,线路完
全可以通过不良地质;根据岩溶发育规律及暗河标高,宏观指导选线,线路最好尽量选择通过岩溶发育安
全带。
关键词:峡谷地段;地质选线;勘察设计
中图分类号:u412.32 文献标识码:A
Research on the Scheme of Geological Route Selection in Stream Valley Zone
HAN Kang
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd.,Chengdu,Sichuan 610031,China)
Abstract:Research purposes:The large—sized unfavorable geology is extremely developing in the stream valley zone
and there are many controlled factors of influencing route selection in this zone,such as the technical standard and
investment.In this paper,based on the route selection in Wujiang gorge for Chongqing—Huaihua Railway,the
summary and research are done on the experience in geological route selection in stream valley zone for the purpose of
providing the reference to the similar works.
Research conclusions:Initially the route shall be selected on the left and right bank of stream.The line route should
move inward to keep away from the unfavorable geology if possible,and if impossible,the line route can pass the
unfavorable geology with good geological survey and suitable engineering measures.In this case,the route shall be
selected to pass the safe are of karst zone in accordance with the karst developing regularity and elevation of underground
ifver.
Key words:valley zone;geological route selection;survey and design
渝怀线乌江峡谷(武隆至彭水),长约117 am,为
厚层斜坡堆积体,该段可溶岩地层长73 km,占该段全
全线地质最复杂地段之一,预可研阶段桥隧长度占
长的62%。这些地段土建工程完成至今已有5年,渝
50%,由于地质选线,施工完成后,桥隧长度占81%, 怀线也已正式运营2年,施工、运营顺利,经受了暴雨
仍有19%地段以路基通过;线路大部分绕避了不良地
(150年一遇)、汶川地震的考验;证明线位合理,地质选
质,但受很多因素限制,仍有部分地段通过不良地质及
线效果良好,现就有关地质选线的经验进行归纳、总结。
收稿日期:2008—05—23
作者简介:韩康,1965年出生,男,高级工程师。
第1O期 韩康:河流峡谷地段地质选线方案研究 7
1概况
1.1线路概况
不良地质主要有危岩落石、岩堆、滑坡、泥石流、岩溶、
顺层、顺层偏压、煤层瓦斯、断层破碎带、水库坍岸(受
三峡水库影响)等。显然乌江峡谷是现代地貌塑造过
程中动力地质作用最显著的部位,是控制铁路选线的
各种不良地质现象最为发育的地貌单元。
例如1994年4月30日11:45,在DK 165对面
重庆至怀化铁路(以下简称渝怀铁路)是西部大
开发战略的重点工程之一,线路先后穿越大娄山脉北
部和武陵山脉,1次跨越嘉陵江和长江,3次跨越乌江。
全线正线建筑长度622.865 km,正线桥隧比重
51.3%,全线7 km以上的隧道有8座,特大桥、特殊结
边滩峡岸鸡冠岭发生巨大岩崩,崩塌岩体摧毁了武
隆县兴隆煤矿,残体掀人乌江,崩塌残体入江成坝,
中断了乌江水上交通运输,砸毁、砸沉船只5艘,伤亡
2O余人。
构大桥、站内3线桥及高桥共计32座。
渝怀线乌江峡谷段,线路从涪陵沿乌江逆流而上,
经武隆至彭水,长约117 km。该段地形陡峻,峡谷连
绵,山脉标高500—1 800 m,相对高差200—1 000 in,
线路桥隧相连,正线桥隧比重占81%;线路三跨乌江,
全段共设长度7 km以上的隧道4座。
1.2地质概况
2方案研究情况及结果
由于乌江峡谷山高坡陡,地形狭窄,不良地质极为
发育,并且受三峡水库回水影响的地段达56 km,控制
选线的因素极为复杂,在勘察、设计过程中,通过反复
渝怀线乌江峡谷通过地层岩性有侏罗系、三叠系、
二叠系、志留系、奥陶系泥岩、砂岩、页岩、灰岩、盐溶角
砾岩,通过区域性4个背斜、4个向斜、两个断层,沿线
综合研究,选出了满足运输要求的地质条件相对较好
的线路方案。如图1所示。
沿河方案 \ 霎
桐子岭隧道 ∞。
、
一桥
皇坚垄星 塞l l 警 岭//乌江左岸方案 马
堂塑立塞沿河方案1
\鲨塑 苤
沿河方案2
沿河方案1
图1渝怀线乌江峡谷地质选线平面示意图
2.1乌江左、右岸方案
乌江左、右岸方案通过的地层岩性、地质构造基本
大型滑坡群、大型鸡冠岭崩塌、危岩、羊角滑坡,工程难
于处理;绕避工程巨大,车站全在桥上和隧道内。
相同,但受线路平面位置、工程布置、人类活动影响,不
良地质的发育程度、规模不同,地质条件存在很大的
差异。
乌江左岸方案:该方案线路从涪陵隧道出口顺乌
江左岸,经小溪、白涛到白马车站,长度约36 km。该
方案主要地质问题是:通过DK 137一DK144段顺层及
乌江右岸方案:该方案线路从涪陵隧道出口后跨
乌江,经磨溪、白涛、白沙沱,至白马车站,长度约36.6 km,
该方案无顺层,存在危岩落石和小型滑坡、岩堆,工程
较易处理。
两方案相比,虽然乌江右岸方案线路长度多了
600 m,但绕避了大的不良地质——顺层、滑坡、崩塌、
8 铁道工程学报 2008年10月
危岩,地质条件明显改善,为最终施工方案,施工过程
顺利。
2.2磨溪二号隧道改线(DK 137+600一DK148+
500)
沿河方案:线路自磨溪车站后穿4 895 m的磨溪
二号隧道,之后沿江右岸逆流而上至比较终点。该方
案沿乌江段地质条件较差,岩性为嘉陵江四段盐溶角
砾岩,多为泥质胶结,斜坡稳定较差。该段发育滑坡一
处(DK 146+332~+467滑坡),三峡水库回水后,坍
岸范围较大,线路基本都位于坍岸线之内。本段路基
总长度为1 212.69 m,因地形较陡,均为陡坡路基,工
程量较大,处理措施复杂。
内移方案:为绕避乌江沿岸不良地质,线路自磨溪
站后靠山取直,磨溪二号隧道由4 895 m增长为5 580 m,
线路缩短1 076 m。
两方案相比,虽然改线后工程等价优势不大,但线
路的工程可靠程度提高较多;且内移方案地质条件明
显改善,为最终施工方案,施工顺利。
2.3白淘改线(D1K 158+700一D1K 163+774.83)
沿河方案:线路傍乌江而行,主要工程为路基和桥
梁,白沙坨1 隧道长1.6 km。该段岩性为三叠系嘉陵
江组盐溶角砾岩,多为泥质胶结,斜坡稳定性较差。三
峡水库回水后,该段坍岸范围较大,线路位于坍岸线之
内,路基防护工程较大,处理措施困难。
内移方案:线路靠山内移,增设白沙坨1 隧道(长
3.91 km),绕避水库坍岸最严重地段。
两方案相比,虽然改线后工程等价优势不大,但线
路的工程可靠程度提高较多;且内移方案地质条件明
显改善,为最终施工方案,施工顺利。
2.4白沙沱车站方案比较
白涛站至白马站间为峡谷内地形最陡峻地段,线
路长23.21 km,由于受建设规模单线铁路通过能力限
制,线路必须在乌江右岸的白沙沱处设站。因存在水
库坍岸、岩堆、危岩落石、东胜煤矿(地方小煤窑)弃渣
影响,为此研究了多种方案。
乌江右岸单线长隧设站方案:将线位向山移,修建
长度为12 km的石垭子隧道,将白沙沱车站设于隧道
内,但该方案运营管理和养护维修条件极差,完全将车
站置于隧道内目前在我国还没有先例。
乌江右岸一次双线不设站方案:如取消白沙沱站,
则白涛站至白马站问23.21 km必须一次按双线建成,
但该方案将增加工程投资约3.99亿元,且与全线设计
标准无法配套。
乌江右岸单线白沙沱设站方案:存在水库坍岸、岩
堆、危岩落石、东胜煤矿(地方小煤窑)弃渣影响。
考虑投资、全线设计标准配套、不良地质处理的可
靠性,尽管地质条件存在差异,但不是一票否决,要体
现综合选线。乌江右岸单线白沙沱设站方案,为最终
施工方案。白沙沱岩堆采用预加固桩处理(10个桩),
处理费用约160万元,施工过程总体较顺利,存在一些
变更设计。
2.5 白马改线
白沙沱车站~白马车站(DK 164~DK176)段线
路基本顺乌江逆行,桥、隧相联,影响线路方案的地质
因素为枳城隧道暗河(保证暗河于隧道底下2O一30 m
通过)和岩溶发育安全带位置(这就要求线路平面位
置离乌江较近),黄桷树岩堆(若线路完全绕避岩堆,
则白马车站全部进隧道,隧道长约9 km,与前白沙沱
车站方案比较情况相似)。通过仔细勘察及稳定性检
算,对黄桷树岩堆整体判定稳定,因此,不做绕避岩堆
的方案,只是优化线路平、纵断面,以小填浅挖通过岩
堆前缘,路基设置边坡预加固桩。为此,做了2个
方案。
沿河方案:线路傍乌江而行,主要工程为隧道和桥
梁,DK 171+700~DK 172+500段为路基,白马1 隧
道长为1.528 km,路基段地形相对较缓,为岩堆,该段
存在水库坍岸,斜坡稳定性较差,同时存在危岩落石,
路基防护工程较大。
内移方案:线路靠山内移,取消DK 171+700~
DK 172+500段路基,白马1 隧道变长为2.93 km,线
路缩短了约800 m。
两方案都保证了线路位于岩溶发育安全带,投资
相当,但沿河方案地质条件相对较差,内移方案地质条
件相对较好,为最终施工方案。黄桷树岩堆采用预加
固桩处理(6个桩),处理费用约30万元,施工过程顺
利,遇溶洞稀少,未遇暗河,与预期相符。
2.6羊角改线(DK 176一DK 182)
该段不良地质发育,线路无法完全绕避,为此做了
2个方案。
沿河方案:线路顺乌江,白马2 隧道出口位于二
叠系灰岩与志留系(S)页岩接触带附近,危岩落石严
重,对隧道及隧道出口段路基影响较大;DK 178+540
一
+700段线路通过岩堆,路基整治工程较大。DK
179+350~+800通过羊角1 滑坡,DK 180+500~DK
181+200通过羊角2 滑坡,滑坡规模大。
内移方案:线路靠山移,将原白马2 隧道和3 隧
道合并为白马2 隧道,避开了上述几处不良地质,但
要通过下姜家湾滑坡、黄泥堆滑坡。
两方案投资相近,都通过不良地质,但不良地质的
规模、工程处理难易程度不同,沿河方案通过不良地质
第10期 韩康:河流峡谷地段地质选线方案研究 9
多,规模大,地质条件相对较差,内移方案地质条件相
对较好,为最终施工方案,下姜家湾滑坡、黄泥堆滑坡
问题:土坎三线大桥通过的沟为清水溪泥石流沟,线
路向山靠后,沟床纵坡逐渐变陡,根据泥石流的龙头标
采用抗滑桩(25个桩)及坡面防护处理,处理费用约
450万元,滑坡处理施工顺利,未发生变更设计,一直
稳定至今。
高,桥净空富余逐渐变小;杨家坝隧道出口、武隆隧道
进口为岩堆,最大厚度约40 m,且车站伸人隧道,在岩
堆中修三线大跨隧道,技术难度是相当大的;乌江边存
2.7土坎、武隆改线(DK 183一DK 198)
该段不良地质极其发育,线路无法完全绕避,为此
在两个暗河,根据标高预测,暗河水位位于该方案武隆
隧道中或隧道上方,施工风险极大,工期很难保证。该
做了5个方案。
2.7.1乌江左岸方案
线路从杨家坝隧道出口后跨乌江,设土坎站,穿隧
道、跨乌江,经武隆隧道接入武隆站。该方案土坎站为
顺层,存在顺层滑坡,隧道进、出口存在岩堆、危岩落
石,线路增长约1 km,增加2座乌江桥,投资增加约
1亿元,方案明显不具优势。
2.7.2沿河方案1
原可行性研究阶段方案,线路通过杨家坝滑坡、武
隆纸厂滑坡(大滑坡)、土坎滑坡,通过土坎厚层堆积
体,土坎车站位于土坎滑坡体上,该方案通过的都为巨
型滑坡,工程难以处理,地质条件极差。
2.7.3沿河方案2(露气200 m)
线路从杨家坝隧道出口后顺乌江行进,设土坎站,
经大庄隧道(3 325 m长,为绕避土坎滑坡),经约200 m
路基后,经桐子园隧道(长5 580 m)进武隆车站。大
庄隧道出口设48 Ill的特殊明洞,桐子园隧道进口设
91 m的特殊明洞(桩基刚架明洞),为保证公路正常运
营,明洞均采用栈桥过渡,盖挖法施工,施工工序复杂,
进度十分缓慢。两隧之间的陡坡路基为桩板墙。该方
案存在的地质问题:通过武隆纸厂滑坡(小滑坡),土
坎车站位于厚层堆积体上,大庄隧道出口~桐子园隧
道进口存在岩堆、人工弃渣及危岩落石、暗河影响。该
方案地质条件相对较差,工程处理困难。
2.7.4沿河方案3(不露气)
线路从杨家坝隧道出口后顺乌江行进,设土坎站,
线路适当内移(平面最大移动距离370 m),将大庄、桐
子园两座隧道合并,成为9 418 m的武隆隧道,避开了
沿河方案2中大庄隧道出口一桐子园隧道进口存在的
岩堆、人工弃渣及危岩落石,其余地质条件与沿河方案2
(露气200 m)相似。该方案与沿河方案2相比,地质
条件相对较好,工程处理相对容易。
2.7.5内移方案
杨家坝隧道向山移,隧道出口为土坎三线大桥
(约200 m),紧接着为武隆隧道(长约11 km)。该方
案避开了武隆纸厂滑坡、土坎厚层堆积体,但存在以下
方案与其它方案相比,地质条件差,技术难度大,工程
可靠度差。
通过上述5个方案地质条件的比较,沿河方案3
(不露气)相对较好,为最终施工方案。武隆纸厂滑坡
(小滑坡)采用预加固桩处理(2O个桩),处理费用约
180万元,滑坡处理施工顺利,未发生变更设计,一直
稳定至今。武隆隧道雨洪期岩溶水涌入隧道,施工期
的两个雨季中共发生9次涌水,最大瞬时涌水量达
718万m /d,但未发生人员伤亡事故,采用泄水洞处
理后,工程完好至今。
2.8黄草方案比较(DK 215~DK 218)
2.8.1贯通方案
板桃隧道出口通过滑坡前缘,乌江桥长392 m,设
黄草场车站,车站伸人黄草隧道约500 m。该方案主
要地质问题:线路于DK 215+064~DK 216+156段
通过板桃隧道出口滑坡边缘,滑动方向与线路方向垂
直,属基岩错落型滑坡,滑坡前缘紧靠反倾基岩,无继
续滑动的空间,滑坡整体处于稳定状态;车站范围有
380 m顺层,地层岩性为0 + 灰岩,岩层倾角35。~
40。,最大顺层清方高度约35 m,工程可靠度高;线路
于DK 217+160通过黄草场泥石流的流通区与沉积区
的过渡带以黄草场2 三线桥通过,桥下采用道流槽
处理。
2.8.2绕避滑坡方案
线路向左移,通过滑坡范围更大,黄草乌江桥变长
很多,该方案明显不合适。根据现场情况做了线路向
右移100 m的方案:板桃隧道出口绕避滑坡,乌江桥长
约430 m,设黄草场车站,车站伸入黄草隧道约500 m。
该方案主要地质问题:车站范围有800 m顺层,地层岩
性为0 页岩,岩层倾角35。~4O。,最大顺层清方高度
约70 m,工程可靠度差;线路以半填半挖形式通过黄
草场泥石流的流通区,工程处理非常困难。
两方案相比,贯通方案工程处理可靠度高,地质条
件相对较好,为最终施工方案。板桃隧道出口挖方通
过滑坡地段采用预加固桩处理(7个桩),处理费用约
40万元,滑坡处理施工顺利,未发生变更设计,一直稳
10 铁道工程学报 2008年10月
定至今。5年中发生了一次泥石流,未产生危害。
2.9桐子岭隧道改线(DK 227一DK 231)
马改线、羊角改线、土坎、武隆改线、桐子岭隧道改线、
杉树坨隧道改线。
3.3在充分勘测、稳定性评价的基础上。线路可以通
过不良地质
沿河方案:线路顺乌江,以桥、路基通过。主要地
质问题:通过桐子岭错落体,范围约宽1.4 km,厚2~
20 m,工程处理非常困难;该段为顺层,倾角30。~
37。,路基挖方及地方公路边坡都为顺层,工程大,可靠
度不高。
线路绕避不良地质困难或代价极高时,只要地质
探明,工程措施到位,线路完全可以通过不良地质。如
白沙沱车站岩堆、白马车站岩堆、羊角碛隧道进口滑坡
内移方案:线路内移150~200 m,完全绕避错落
(下姜家湾滑坡、黄泥堆滑坡)、武隆纸厂滑坡、板桃隧
体及顺层边坡,以桐子岭隧道(长3 090 m)通过。
两方案相比,内移方案地质条件明显改善,为最终
施工方案。
2.10杉树坨隧道改线(DK 232一DK237)
沿河方案:线路顺乌江,以夏家桥隧道(长1 800 m)、
大坡隧道(长2 480 m)通过,两隧道之间约有400 m
路基。主要地质问题:路基段通过丁家坳岩堆,该段为
峡谷地段,正好是软、硬岩分界线附近,危岩落石发育。
内移方案:根据暗河标高、岩堆厚度,线路内移
100—200 m,完全绕避丁家坳岩堆及危岩落石,以杉树
沱隧道(4 732 m)通过。
两方案相比,内移方案地质条件明显改善,为最终
施工方案。施工过程遇少量溶洞,暗河水从隧道底通
过,未发生岩溶突水,与预期相符。
3 结论
渝怀线乌江峡谷地段土建工程完成至今已有
5年,渝怀线也已正式运营2年,施工、运营顺利,经受
了暴雨(150年一遇)、汶川地震的考验。证明线位合
理,地质选线效果良好,现就有关地质选线的经验进行
归纳、总结。
3.1先期进行河流左、右岸地质选线
左、右岸受地层岩性、地质构造、人类活动影响,不
良地质的发育程度、规模不同,铁路选线应先期进行
左、右岸地质条件比选,从宏观上选择出地质条件相对
较好的方案。渝怀线涪陵一白马段可研阶段经地质比
选,采用了地质条件相对较好的右岸方案。
3.2线路内移避开乌江沿岸不良地质
峡谷段不良地质极发育,线路方案受地质条件控
制,有条件时,线路内移避开沿岸不良地质。渝怀线乌
江峡谷段先后进行了磨溪二号隧道改线、白涛改线、白
道出口滑坡。这些工程施工顺利,现已完成了5年,经
观测,不良地质稳定。
3.4线路可以通过厚层斜坡堆积体
例如土坎车站坡、洪积层厚10~35 m,经过精心
勘测,地质查明,措施合理,最后线路选择在堆积体上
通过。该工程施工完成了5年,经观测,线路基底
稳定。
3.5线路尽量选择通过岩溶发育安全带
例如白沙沱3号隧道(DK 164+818.5)~白马
1 隧道(DK 173+285)段约10 km范围线路通过岩溶
发育安全带,揭示溶洞很少,施工非常顺利。
3.6根据岩溶发育规律及暗河标高,宏观指导选线
渝怀线乌江峡谷通过可溶岩隧道22座,其中白
沙沱1 隧道(3 784 rn)、枳城隧道(4 181 m)、武隆隧道
(9 418 m)、板桃隧道(8 615 m)、杉树沱隧道(4 732 m)
通过区域性暗河(乌江为区域性侵蚀基准面)。勘测
期间通过仔细勘测,合理布置线路平面及标高,施工开
挖揭示:暗河岩溶水标高位于隧道底部,特大暴雨时个
别隧道岩溶水涌入隧道,采用泻水洞处理,施工过程未
出现伤亡事故,施工顺利。
参考文献:
[1] 铁道第二勘察设计院.渝怀线乌江峡谷地质选线勘察报
告[R].成都:铁道第二勘察设计院,2001.
[2] 铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册[M].北京:中
国铁道出版社,1999.
[3]TB 10012--2007,铁路工程地质勘察规范[S】.
[4] 渝怀铁路建设指挥部.新建铁路重庆至怀化线工程技术
总结[R].重庆:渝怀铁路建设指挥部,2007.
(编辑赵立兰)
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