重庆至利川铁路岩溶地区选线

裴志远

重庆至利川铁路岩溶地区选线

裴志远

根据重庆至利川铁路岩溶地质状况,给出了岩溶地区选线设计的指导性原则,详细阐述了线路选线优化方案,对可能出现的各类风险加以有效控制,达到了预期的目标。

岩溶地区,选线设计,指导性原则

1 项目简介

重庆至利川铁路是规划建设的沪—汉—渝—蓉客运通道的重要组成部分。线路地处我国中、西部地区的接合部,线路长度264.406 km。渝利铁路沿线途经了丘陵区、低山区、中山区、中山溶蚀残丘区。工程地质条件复杂,线路穿越四段灰岩地层,岩溶裂隙高压水易引起施工过程中突水、突泥,危及施工人员及生产设备安全。沿线地形起伏大,桥隧相连,线路还需跨越长江一次,全线桥隧总长约211.1 km,桥隧比重79.2%。

渝利线全线共有排花洞、尖峰顶、方斗山和余家 4座可溶岩隧道。线路以排花洞隧道、尖峰顶隧道、方斗山隧道、余家隧道通过明月峡背斜、苟家场背斜、方斗山背斜、齐耀山背斜。所遇三叠系中下统、二叠系岩性为灰岩、白云质灰岩等可溶岩,多分布于背斜轴部附近,张性构造裂隙较发育,地表落水洞、溶蚀洼地、漏斗沿层面或纵张裂隙呈串珠状发育,丰沛的降水通过这些垂直岩溶通道和溶隙大量补给地下水。线路穿越可溶岩地层,隧道在施工中将面临突水、突泥及环境破坏等风险。

2 线路选线优化过程分析

通过对渝利线及相关类似项目的实践经验与技术总结深入研究和科学分析,笔者总结和归纳了岩溶地区线路选线设计的特点及方法,并加以总结归纳,创造性的提出了在此类地区选线设计的指导性原则：1)线路尽可能绕避大的坍坑、陷坑、漏斗、暗河等;2)线路尽可能靠近暗河排泄区,使线路行走于相对安全的岩溶水垂直循环带内;3)如有既有公路隧道、引水隧道,线路尽量靠近该类既有地下建筑物,充分利用既有建筑物形成的漏斗;4)尽可能抬高线位使隧道置于岩溶水(泉群或暗河附近)的水季节变动带之上;5)岩溶发育的隧道尽可能设计成人字坡,避免反坡排水,并在线路方案优化中加以实际应用。

实施一：优化线路平面方案,线路方案绕避地表大型不良地质。

根据指导原则 1),在施工图阶段各个隧道线路平面均尽可能绕避了重大的不良地质,达到了线路平面方案的最优。如在施工图阶段,经过详细地质调查和线路方案优化后方斗山隧道就绕避了莲花洞,岩风洞和碓窝梁 3处大暗河(见图 1)。

实施二：优化线路平面方案,线路方案尽量靠近暗河排泄区。

根据指导原则 2),在施工图阶段线路方案均尽可能靠近岩溶排水基准面,使线路行走于相对安全的岩溶水垂直循环带内。如在施工图阶段,经过线路方案优化后,排花洞隧道线路平面尽可能地靠近了暗河排泄区御临河,方斗山隧道线路平面尽可能靠近了暗河排泄区龙河(见图 1)。

实施三：优化线路平面方案,线路方案尽量靠近既有地下建筑物。

根据指导原则 3),在施工图阶段线路方案均尽量靠近该类既有建筑物,充分利用既有建筑物形成的漏斗区。如在施工图阶段,经过线路方案优化后,方斗山隧道尽量靠近了已建成的鱼剑口水电站的引水隧道,余家隧道尽量靠近了在建沪蓉西高速公路齐耀山隧道。充分利用已建成和在建既有公路隧道、引水隧道等资料,为线路设计提供科学参考依据。

实施四：优化线路纵断面,线路方案尽量拔高并设计成人字坡。

根据指导原则 4)和 5),在施工图阶段线路方案在越岭地段尽可能抬高线位使隧道置于岩溶水(泉群或暗河附近)的水季节变动带之上。如在施工图阶段,尖峰顶隧道从初步设计的 280m到施工图中的最高 335m。余家隧道由小人字坡优化设计为大人字坡(见图 2);尖峰顶隧道初步设计阶段的单面坡度优化设计为人字坡(见图3)。

实施五：线路平纵断面组合优化,实现平纵断面设计匹配。

根据指导性原则及设计的实际情况,充分利用技术标准,大量实施了平纵断面组合优化设计,实现从平面和纵断面二维设计平纵联动的三维设计思路的转变,达到了平纵断面设计匹配的目标。如在施工图阶段,通过平纵组合优化设计,尖峰顶隧道就成功实现长隧分修成两个短隧道,线路高程拔高,线路纵断面设计成人字坡(见图3)。

3 结语

笔者成功应用可操作性的选线设计指导性原则优化了渝利线岩溶隧道线路方案,在总体源头上将风险进行有效逐步控制,将突水(泥)风险、地表失水(第三方损失)风险、工期投资风险的等级降低至中低度。各级技术领导、专家及上级部门对本渝利线所做的大范围地质环保选线及平纵面优化、风险处理后所取得的效果给予了充分肯定。

渝利线岩溶地区选线是为建立与铁路隧道风险评估管理相适应的铁路选线风险评估管理暂行规定的积极有意义的初次探索,探寻出的具有可操作性的在此类地区选线设计的指导性原则为类似项目开展综合选线设计和研究提供了良好的借鉴和参考。

[1] 韩 毅,李隽蓬.铁路工程地质[M].北京：中国铁道出版社,1988.

[2] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册(线路) [M].北京：中国铁道出版社,1994.

[3] 詹振炎.铁路选线设计的现代理论和方法[M].北京：中国铁道出版社,2001.

[4] 郭 娣,许 模.西南地区紧密背斜岩溶地下水赋存与运移特征[J].地质学报,2009(3)：66-70.

[5] 吴永红.浅析公路路线方案选择[J].山西建筑,2009,35 (30)：284-285.

On line selection in karst areas along Chongqing to Lichuan railway

PEI Zhi-yuan

According to the karstgeological situation along Chongqing to Lichuan railway,the paper provides the direction princip les for the line selection design in the karst areas,illustrates the optim ized schemes for the railway line selection,and undertakes the effective control for all possible risks,so as to achieve the expected aims.

karstarea,design of line selection,directive principle

U 212.35

A

1009-6825(2011)09-0145-02

2010-11-28

裴志远(1979-),男,工程师,中国中铁二院集团有限责任公司土木建筑设计研究二院,四川成都 610031