各种不良地质条件下山区铁路工程选线方法研究

张希

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

由于山区铁路工程建设的需求愈发急切，我国在实际的开发研究过程中，探究出了许多新的施工工艺。在山区铁路工作中，铁路的地质勘察是重要的施工环节，在施工前了解施工地区的地质环境，在结合地质条件进行施工，可以最大限度地避免产生工程质量问题和安全隐患，同时，国家近年来在许多地势危险的区域陆续修建了铁路，在施工过程中不仅加强了对原材料的控制，还科学地部署了机械设备有针对性的完善施工方案，保证了施工的稳定推进，目前，铁路勘测的设计理念越来越先进，越来越完善，这对未来铁路的设计有着积极的影响。

1 工程案例

1.1 金台铁路项目简介

金台铁路位于浙江省中东部的金华、丽水、台州地区，线路自金华地区金温货线永康南站引出，分别接入甬台温铁路台州西站和台州南站，是浙江省铁路网中“两纵、五横、两放射”格局中的五横之一；联通沪昆铁路，形成浙江东中部地区的快速、便捷运输通道；扩充和完善浙江省铁路网骨架，加密浙江中东部和西南部的路网结构，完善浙东南地区的路网布局，提升铁路的市场竞争力；是一条设计行车速度160km/h，单线预留双线条件的电气化铁路。新建线路总长231.97km，桥梁63.172km/79座，隧道105.294km/60座，车站19座，桥隧比72.6%，初设批复概算160.65亿元。2016年5月开工建设，2021年6月建成通车。经初步概算清理，符合批复。

1.2 主要技术创新

（1）节约用地体现可持续发展观。本项目所经地区为浙江中东部地区，大部分地区属中低山丘陵、河谷，山多地少，人口众多，土地资源稀缺，随着沿海经济几十年的快速发展，特别是近年来国家推进城镇化政策的不断落实，城镇化建设速度明显加速，土地资源更是捉襟见肘。铁路线路建设需占用大量的土地，为了最大限度地节约用地，线路通道选择采用以隧代路、以桥代路等先进理念，既满足了铁路建设用地需求，又最大限度地保护地保护了土地资源，受到了沿线地方的热烈欢迎，达到了良好的社会效果，获得了巨大的社会经济效益，对更新行业选线理论起到了较好的示范作用。

（2）统筹项目需求、地方规划及产业需求等因素，科学合理选择线路走向方案，带动沿线经济发展。①结合通道选择，将永康段金温货线迁至城区南侧，解除城市束缚；②根据丽缙产业园规划，合理设置缙云段线站位，带动浙西南第一镇快速发展；③翻越大盘山脉，结束“中国药材之乡”磐安、“神仙居住之地”仙居不通铁路的历史；④支线引入临海头门港港区，打通山海大通道，深度融入“一带一路”；⑤客货分别接轨于台州西站、台州南站，带动“山海台州、和合之城”。

（3）合理选择站位，打造永康东站新型综合性物流货场，为地方发展注入新活力。结合地形、周边公路网条件，在永康地区进行多站位比选，科学合理地选择永康东站位置，以永康及周边地区的物流需求为基础，以铁路运输为支撑实施货场布局，打造浙江占地面积最大、运营设备设施最齐全的综合性物流货场，促进地区经济快速发展。

（4）统筹设计，实现“四网”融合。结合台州市域交通规划，合理选择线站位，为台州市拟建市域铁路S2、S3线分别引入金台铁路台州西站、临海南站提供条件，结合台州地区利用金台铁路开行市郊列车项目，于两站进行了共站房、零换乘设计。

（5）勇于创新，采用8‰限制坡度。为带动地方经济发展，结束磐安县不同铁路的历史，线路翻越大盘山脉，导致中部与两侧高差达230m，为更好地适应地形，通过对HXD系列机车性能深入研究，创新采用8‰限制坡度。

2 不同不良地质下的选线方式

上所述对于工程过程中可能出现的问题有了一个大致的了解，然而，实际的山区铁路工程选线要比上述论述得更加复杂，现代化的地质勘测有着非常多的要求，勘测过程中要对工程施工地区的地质情况、地面介质、建筑物分布情况、地形变化等数据都进行研究这一切都会影响铁路工程建设同时，还需要对地质结构进行分析，绘制出该地区的地形图为后期的施工提供有效依据，由于山区地形的不同，所拥有的不良地质也不同，这些不良地质中，有代表性的，有以下几种：①滑坡地质；②泥石流地质；③沙漠地质；④断裂带地质；⑤岩溶地质。五种地质是在山区铁路工程选线工作中经常遇到的下文将主要论述在这五种地质中的主要选项方式。

2.1 滑坡地质

如果铁路工程所经过的山区，地区有可能处于滑坡地带，展现工作的第一件事就是应该进行实地的地质勘测，由专业的技术人员对滑坡地带的地质进行研究，同时，分析历年滑坡的情况，之后进行综合设计，设计过程主要围绕滑坡体的大小、滑床深度等地质情况进行研究设计，除此之外，如果附近地区还有地下水等水文资源，也需要考虑在设计范围内，因为地下水的存在，很可能会使得地下水路产生改变，改变地质特征产生其他的滑坡地区，以上工作完成后，再开始具体的定线，定线过程中要以不恶化滑坡的稳定性为定线原则，对于滑坡体积较大的地区，要尽量采取绕避的措施，如果无法绕开，则需要尽可能地从滑坡体的上方通过，对于滑坡体较小，稳定层较浅的情况，可以采用大跨度高架桥通过或者将滑坡体清除的方法来进行铁路规划。

2.2 泥石流地质

泥石流地质是较为常见的山区地质，该地质形成的主要原因是暴雨携带大量的泥沙石块，再加上山体表面绿化不足无法固定砂石，使得暴雨流沿着一定通道涌出，这种灾害最困难的是一旦产生便会掩埋铁路道路，并且清理起来极度困难甚至有可能将道路冲毁中断行车，针对泥石流地质目前主要考虑的便是绕避措施，或者可以将实际的铁路线路涉及河岸对岸，对于没有办法避绕的，针对泥石流地质不同部位，采取不同的设计措施，首先，分析泥石流地质成形的原因是山体不稳定而造成的，因此不良地质会集中在山体部位，对于这些地区的线路，应当采用深埋隧道的方式进行通过，其次，在泥石流的通过区，相对而言，通过区的线路与泥石流的接触范围，较小，并且由于通过区坡度的角度较大，有利于泥石流产生之后的倾斜，因此，可以在这些地区浅挖隧道，或者架设桥梁，在以上讲述的施工措施中，架设桥梁是最好的，如果开挖隧道由于泥石流阻碍较大，不利于泥石流的排泄并且后期泥石流产生的清泥工作也比较难以进行。

2.3 沙漠地质

沙漠地区的最大特点是风沙非常大，并且一年四季沙漠地区的温差很高，如果在这些地区修建铁路，最容易产生的现象是铁路被风沙掩埋。因此，在沙漠地质当中进行铁路的选线工作时，首先，需要研究当地沙丘的运动模式、风力大小，并且研究沙漠地区的沙源，分析上述的数据后，便可以进行实际的选线工作，如果是大面积存在沙丘的地区，则进行铁路定线的时候，要考虑以下几点，首先要选取沙地边缘的地区，其主要原因是沙地边缘分速相对较小，并且风沙掩埋的情况也较轻，这些地区还存在地下水，地下水的存在，有利于防护林的种植，防护林种植成功后，风沙掩埋线路的情况便会得到改善。如果要在连绵不断的沙丘地带进行铁路的修建，应该尽可能选取低沙丘地带，因为在这些低沙丘地带可以种植花草，降低流沙对铁路的影响，对于风速较快的地区，应该通过历年风速的观测数据研究出主导风向，在进行线路设计时，线路的延伸方向要与风向一致，同时，在沙漠地区的铁路设计当中应该，尽量保证线路以直线的形式存在，避免曲线，因为曲线的凹处，很容易产生飞沙的堆积，如果为了规避沙丘而不得不采用曲线设计，则应该考虑较大半径的曲线，同时尽量保证曲线的凸处可以面对迎风面。

2.4 断裂带地质

断裂带地质存在的地区较少，很多人将断裂带地质称作地震地质，其原因是断裂带地区很容易产生地表位移和变形，并且伴随着强震，因此，在这些地区，铁道线路出现的主要问题是，随着地表位移产生的断裂，所以在进行断裂带地区地铁选线工作时，第一步便是要避开活动断裂带的存在，把避免的线路要采用抗震能力强的铁道线路，方便地震发生后修复铁路，同时，如果要对断裂层进行隧道开挖，则应该对隧道结构进行合理的设计，方便隧道有利于救援并且要尽量避免地震诱发的地段，对于潜在的不稳定地区，应该派遣专业人员进行地质勘测和预测，确保无误后再将线路选定。

2.5 岩溶地质

常见的岩溶形态以溶洞为主，该地址对线路主要危害是因为地下洞穴可能会由于铁路的运行而产生坍塌，如果坍塌会使得铁路下降，很有可能产生路基下沉的状况。该状况一旦产生，便是不可逆的，便会直接遭到破坏并且溶洞还有可能出现反水的情况，反水则会导致路基被淹没路基，如果长时间淹没在水中，会产生塌陷，因此，针对岩溶地区的选线应该注意以下几个方面：首先，需要对岩溶地区的溶洞进行勘测，对于大型并且处于发育期的岩溶地质，要尽量开，同时，要避开不透水层与可溶岩或不可熔岩的接触带，对于小型的溶洞，在实际的工作过程中应该尽量选择对溶洞进行水泥填充，保证施工基础的强度，同时也要做好相应的施工监测工作，一边施工一边进行地质研究，随时找到施工过程中出现的溶洞小洞填充，大洞避开，这便是针对岩溶地质最好的选线方法。

3 山区铁路选线设计中存在的问题

上文分析了目前铁路选线工作过程中遇到的几种主要地质情况，但在实际的工作过程中，选线设计存在的问题不单单只有地质影响，很多情况下是因为工作人员的工作能力不足导致的，目前，工作人员工作导致选线设计存在问题的主要原因有2个方面，第一，是工作者的勘测设计水平较低；第二，是对于地质勘测结果准确性不足。

选线工作人员工作水平不足。通过分析我国山区铁路选线设计工作的设计状况根据调查显示，其中大部分的设计单位，实际的设计水平都比较低，并且很多设计方案都缺乏创意创新，部分工作人员在工作过程中没有较好的专业素养，对于不良地质条件的研究不够充足，设计出来的内容无法满足实际的铁路施工需求，不同的山区有着不同的地质，对于设计者提出的要求和标准也存在着差异，所以，选线工作人员应该根据地区的实际情况进行选项工作，但很多单位现在的选线工作为了减少成本，尽早完工，对实际现场的调查，都选择了直接忽略，只是根据不同地区上传上来的地质勘测图来进行线路设计，最后造成的结果就是设计方案与实际的施工差异非常大，同时，对于线路的设计方案缺少科学的依据，很多数据都与真实数据有出入。

4 结语

山区铁路的建设是我国针对国家基础经济建设的重要交通设施之一，由于近年来国家设计相关部门加大了对铁路建设的投入，在很多是危险的山区都进行了铁路的建设，山区铁路选线设计是影响铁路建设的重要基础施工单位需要加大审核力度实现规范化选片，同时，在铁路建设过程中，不仅要加强选线工程的设计，同时，还要加强施工材料的控制，提高山区铁路建设的安全性和建设效率，为山区铁路建设行业奠定良好的发展基础。虽然山区地势复杂，各种复杂地质纵横交错，相对平原地区的铁路建设施工难度很大，危险系数非常高，但是，如果采用合理的勘测手段，对复杂山区的地质情况进行研究并且根据这些数据，设计出一条适合该地区的铁路线，将会为山区的经济建设带来极大的助力。