益湛线井山至钟山间路基岩溶陷穴病害整治措施

唐祖好，唐忠富

（南宁铁路局桂林工务段，工程师，广西 桂林 541001）

益湛铁路与京广、京沪、京九等干线共同构成纵向的铁路网骨干，是中西部地区通往湛江、北海、钦州、防城、茂名等华南深水港口的重要出海通道。自开通运营以来，该线路基岩溶陷穴病害频发，仅桂林工务段管内就发生路基岩溶陷穴病害35处，造成列车晃车1次、中断行车5次，累计中断行车6 h 17 min。其中井山至钟山区间发生15处，影响较大的有3处，一是2010年1月22日11：40，井山线路工区巡道工发现k545+860右侧路肩上有一个直径1.5 m，深2.0 m的陷穴，侧沟里的水顺着塌陷处往下渗，路基有下沉迹象，现场扒开渗水处下部未见洞穴。实测该处线路下沉量约15 mm。中断行车44 min，影响货物列车2 趟。二是2010年6月2日09：34，井山线路工区巡道工巡检发现k 546+770线路右侧石碴边坡脚有一个长2.9 m，宽4.0 m，深1.0 m 的陷穴，道床坍陷致5 根轨枕悬空，坍陷处底部可见风化岩石。中断行车1 h 16 min。三是2011年3月1日09：08 分，钟山线路工区班长发现k 555+400 线路中心有一洞穴，洞口直径1.5 m，深1.5 m，造成3根轨枕悬空，线路前后高低差10 mm。中断行车57 min。

井山至钟山区间路基岩溶陷穴病害的存在，对铁路行车秩序造成较大的干扰，并严重危及铁路行车安全，必须彻底加以整治。

1 原因分析

1.1 典型的喀斯特岩溶地貌 益湛线井山至钟山区间属岩溶剥蚀峰林地貌，地形起伏较大，山梁为灰岩侵蚀孤峰地貌，岩峰陡峻，地面高程120～340 m，相对高差50～220 m，自然坡度为10～45°，植被较发育。岩溶峰林间地形平坦，多为水田、旱地。地表上覆红黏土，膨胀土，下伏基岩为灰岩、白云质灰岩偶夹灰紫色铁钙质砂岩。该地处中亚热带，属亚热带南部，年平均气温20℃，年降雨量充沛（1 500～2 000 mm）。地表、地下水丰富，水质对岩质具有较强侵蚀性，属典型的喀斯特地形地貌，为岩溶陷穴多发区段。

1.2 岩质结构松散且自稳性差 查阅原设计地质勘探资料，该区间地层主要由上覆燕山期花岗岩侵入和D2泥盆系灰岩组成。花岗岩经长期风化作用呈粉质黏土夹石英砂砾状，此类花岗岩风化层具有结构松散无胶结，自稳性差，遇水易软化、崩解，失水收缩等特性，经地下水扰动后易流淌，形成地表塌陷。设计曾对该区间溶蚀破碎带、溶洞、溶隙进行钻孔压浆处理。现场踏勘发现，该区间线路右侧山体裸露岩层为灰麻花岗岩，岩质坚硬，呈单体状散置，其表层风化较严重，风化后呈砂粒状。观察附近地表土体，其含砂率达60%以上，用水稍冲洗可作建筑砂使用。从这种地质情况可看出，由于岩体逐渐风化形成较小的颗粒，原地层块岩之间的空隙便因岩石风化极易造成地面塌陷。

1.3 地表及地下水的侵蚀 按理该区间溶蚀破碎带、溶洞、溶隙已进行钻孔压浆处理，不应再发生岩溶和路基塌陷病害。对比该地段曾发生过岩溶陷穴的地点，现场往往存在侧沟、天沟排水不畅，沟底和堑顶山体凹陷处积水现象。由此可推断，因新建铁路施工改变了原已形成的水文地质环境和水文状态，原先形成的溶蚀破碎带、溶洞、溶隙经路基压浆施工将其堵塞加固，但地下水的补给源未改变，继续向路基部分渗流，路基在地下水的作用下，前期未形成空洞的风化层，在地下水潜蚀、软化作用下和列车动荷载的反复作用下，形成新的水流通道。特别是雨季时，地下水和地表排水沟中下渗的水流使路基下伏的通道水量增大、水流携带能力增加，致使地层中的颗粒成份由小向大逐渐被带走，形成新的孔隙和空洞，造成路基沉降。

这种现象一般具有规律性，在雨季到来连续几天下大雨，就会形成局部沉降。对照该地段的近3年来岩溶陷穴管理台账，发生时间在每年4～8月的为10 件，占总数量15 件的67%，而且绝大多数发生在强降雨过后。

2.2 “疏”的治理措施 为确保病害路基区段的长治久安，应采用地质雷达探明该区段内路基目前已形成的孔隙和空洞，根据溶岩陷穴特征、分布规律、发展趋势及影响程度，有针对性地对地表和地下水进行疏导。主要措施一是要对裸露边坡进行封闭，加大排水沟截面尺寸及流水坡，减少地表水的淤积、下渗。二是在已形成的孔隙和地下水通道位置增加路基横向盲沟，使地下水能顺畅排出，少带走泥沙，以减少路基塌陷病害的形成。由于该路段边坡含砂率较大，路堑边坡植草不易种活。在铁路局工务处的支持下，通过对裸露边坡采取种植根系发达、固土效果较好的香根草；对原预制砼拼板开沟破损地点进行修补；改建设置不合理的天侧沟，适当增加急流槽，个别地势低洼、汇水面积较大的地段在路基中埋设横向塑料盲沟等措施，基本解决了地表、地下水的疏导问题。下一步将采用地质雷达勘探，加大对路基既有孔隙和空洞的整治力度。

2 整治措施

路基岩溶陷穴在时间上具有突发性，空间上具有隐蔽性，对铁路行车安全构成极大威胁。防治的关键是在于采取预防为主，治理为辅、防治相结合的办法。通过上述分析，针对井山至钟山区间路基岩溶陷穴病害的现状，采取“堵”、“疏”、“防”相结合的措施进行综合整治，有的放矢，不失为投资少省且行之有效的办法。

2.1 “堵”的治理措施一是对已经形成坍陷、沉降的地段进行夯实和混凝土封堵，避免雨水下渗形成新的水流通道。二是在雨季来临前，加强对该路基病害区段排水设施的清理，确保排水通畅。三是加强对排水设施的监控，发现有地表水沿路基排水沟下渗的地段，立即对排水沟流水面进行修复、封闭，对新发现的洞穴用粘土、混凝土灌注填实，使地表水不下渗浸入路基形成空洞。根据前期发生路基塌陷的地形情况，在对益湛线k 543+690、k 545+550、k 546+700等原岩溶发生地点的侧沟底，重新用砼封堵或抹面处理，汛期前加强“三沟一洞”（侧沟、天沟、吊沟及涵洞）的清理后，类似病害重复发生的情况大为减少。

2.3 “防”的有关措施一是路基岩溶塌陷有很长一段变形过程发展于地面以下，一旦地面以上出现前兆，离塌陷时间已近而短促，往往因未及时引起警惕而造成重大损失。因此，要加强岩溶陷穴地段线路的巡查，特别是在强降雨之后，要求加大线路的巡查力度，确保发现及时，处置有效。我们将历年来多次发生路基溶岩陷穴病害的地点，在路肩上用油漆设置醒目标识，并要求线路巡守人员进行重点检查和盯控，以提高检查效率。二是水动力条件的改变和列车反复荷载是产生塌陷的主要触发因素。因此，在降水特征和汛期洪水频率及变幅的情况下，再加上列车荷载附加，极易诱发路基岩溶地面塌陷。为确保行车安全，经铁路局防洪办批准，汛期对该区段路基溶岩陷穴多发地段限速60 km/h运行，以降低列车动荷载的作用，减少岩溶陷穴发生率。

3 结束语

根据上述分析，我们通过采取相应的措施进行整治和预防，在投入较少的情况下，该区间路基溶岩陷穴病害发生机率大幅降低，自2011年8月后未再次发生路基溶岩陷穴病害，取得了较好的效果。