廣西德保至靖西鐵路巖溶區(qū)選線

廣西德保至靖西鐵路巖溶區(qū)選線德保至靖西鐵路位于巖溶區(qū)，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育;本文介紹了該鐵路通過(guò)地質(zhì)選線，繞避了重大巖溶不良地質(zhì)。標(biāo)簽：鐵路;地質(zhì)選線;巖溶一、前言德保至靖西鐵路為規(guī)劃的桂西南至越南的鐵路貨運(yùn)通道的一部分，已建成的田德至德保鐵路的接續(xù)段落，地處廣西壯族自治區(qū)百色市境內(nèi)德保和靖西兩縣。線路方案由田德鐵路德保站引出，穿越桂西南巖溶中低山區(qū)至靖西縣的靖西站，正線全長(zhǎng)39.977Km。德靖鐵路地處桂西南巖溶發(fā)育區(qū)，地形陡峻，地質(zhì)條件復(fù)雜、地形困難，巖溶十分發(fā)育，暗河系統(tǒng)復(fù)雜，橋隧比例高達(dá)47.3%，為勘察設(shè)計(jì)難度較大的一條巖溶山區(qū)鐵路。二、鐵路沿線工程地質(zhì)特點(diǎn)及巖溶復(fù)雜性線路地處桂西南巖溶中低山區(qū)，總體為峰叢（林）谷（洼）地貌，地形陡峻，地勢(shì)逐漸由東南向西北抬升，峰林、峰叢地形陡峻，海拔在700?1200m，洼地、谷地平坦、寬緩，海拔一般在600?800m之間;峰頂與洼地之間相對(duì)高差在50?400m之間。沿線分布巖溶地貌有溶隙、溶孔、溶溝、落水洞、溶洞、土洞、巖溶塌陷、溶蝕洼地、巖溶谷地、巖溶湖、峰林、孤峰、地下暗河等，組合形態(tài)為溶蝕洼（谷）地和溶蝕中低山峰林（叢）。線路附近地帶還分布有“老虎巖”和“吉星巖”等巨型溶洞及暗河等巖溶奇觀，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。本線線路方案在德保縣和靖西縣內(nèi)分別受鑒河系統(tǒng)的3段暗河（那邊村暗河、老虎巖巨型溶洞風(fēng)景區(qū)處鑒河暗河段和渠雷鑒河暗河段等）和龐凌河系統(tǒng)的山區(qū)暗河體系控制，選線地質(zhì)條件異常復(fù)雜，困難艱巨：線路與那邊村暗河近乎平交，地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)巨大在德靖線德保車站出站段，距離站中心約800m處的石灰?guī)r低山內(nèi)有暗河通過(guò)，德保站處還有華銀鋁專用線接軌，受華銀鋁專用線線位限制，本線線路無(wú)法繞避暗河。且經(jīng)調(diào)查該暗河進(jìn)、出口高程與其對(duì)應(yīng)的線路投影點(diǎn)高程相差很小，對(duì)線路工程設(shè)置帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)，必須準(zhǔn)確查明暗河道的準(zhǔn)確分布情況及暗河水位及變化高程范圍，合理設(shè)置工程并采取處理措施。這對(duì)工程地質(zhì)勘察技術(shù)提出高難度考驗(yàn)。圖2-1-1那邊村線路選線條件示意圖線路方案受鑒河的兩段暗河及“老虎巖”等巨型溶洞影響線路在德?？h境內(nèi)基本沿東西向展布，沿途與蜿蜒的鑒河及其支流呈多次交叉并行的態(tài)勢(shì)。由于鑒河有2段為暗河段，且暗河段支系復(fù)雜，連通范圍較廣，附近多分布巨型溶洞，對(duì)線路位置的選擇造成巨大影響，也對(duì)工程地質(zhì)選線水平提出較高要求。要準(zhǔn)確繞避暗河及其附近的巨型溶洞，必須進(jìn)行準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察和巖溶地質(zhì)分析工作，查明暗河系統(tǒng)的分布范圍和巨型溶洞的范圍。圖2-2-1老虎巖巨型溶洞風(fēng)景區(qū)及鑒河暗河段線路選線條件示意圖圖2-2-2渠雷隧道處鑒河暗河段線路選線條件示意圖龐凌河水系山區(qū)段巖溶系統(tǒng)及其復(fù)雜自大道車站分水嶺處向西南方向，地表水及地下水匯流向龐凌河，沿途受山體阻隔，在山體及溝谷中形成復(fù)雜的巖溶系統(tǒng)，地下巖溶通道及暗河交錯(cuò)連通，地表強(qiáng)烈溶蝕形成的巖溶塌陷密布。由于線路無(wú)法繞避該段山區(qū)，只能選擇合適的位置和合理的線位高程穿過(guò)，即以合理的高程跨越暗河段落，這對(duì)該段巖溶區(qū)地質(zhì)勘察工作提出了很高要求。圖2-3-1馬鞍山隧道段山區(qū)暗河系統(tǒng)示意圖三、地質(zhì)選線原則及成果（一）地質(zhì)選線原則巖溶區(qū)地質(zhì)選線原則上對(duì)暗河及巖溶集中發(fā)育區(qū)采用平面位置繞避，但在實(shí)際工作中，常常受到各種因素控制，如暗河靠近既定車站站位，或附近受其他無(wú)法穿越的工程或建筑控制等，造成無(wú)法實(shí)施平面位置繞避的情況，為解決這個(gè)問(wèn)題，創(chuàng)新性地提出“立體選線”概念，對(duì)線路平面位置和線路路肩高程統(tǒng)一考慮，確保巖溶隧道免受地下水危害，保證施工安全。（二）德靖線地質(zhì)選線成果1.對(duì)暗河的平面位置繞避和立體的空間跨越平面位置的繞避為對(duì)暗河的最安全繞避方式;立體的空間跨越方式則是基于巖溶地下水空間分布的垂直分帶這一理論基礎(chǔ)：即該區(qū)巖溶水可劃分為垂直滲流帶巖溶水、季節(jié)變動(dòng)帶巖溶水和地下徑流帶巖溶水，垂直滲流帶巖溶水為地表水下滲至暗河的過(guò)程段落，具有水量分散、不穩(wěn)定和暫時(shí)性等特點(diǎn)，不會(huì)造成大量的突水涌泥，對(duì)工程安全影響較小;季節(jié)變動(dòng)帶巖溶水為巖溶地下水隨季節(jié)變化而漲落的范圍，水量大而水位高低不定，但對(duì)工程可能造成突發(fā)性的嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害;而地下徑流帶巖溶水水量大且為穩(wěn)定流水，可能造成施工中的大量突水涌泥等地質(zhì)災(zāi)害，而且對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)也存在安全隱患。在此理論基礎(chǔ)上，立體的空間跨越方式的原則是：確保線路高程位于巖溶水垂直滲流帶。本線沿途遭遇了鑒河系統(tǒng)3段暗河（那邊村暗河、老虎巖巨型溶洞風(fēng)景區(qū)旁鑒河暗河段及渠雷鑒河暗河段）和龐凌河山區(qū)暗河系統(tǒng)。本著安全選線的理念，首先通過(guò)區(qū)域地質(zhì)資料分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巖溶調(diào)查，查明暗河分布范圍，采用向暗河上游或下游繞避的方式，在經(jīng)濟(jì)合理的條件下進(jìn)行合理的繞避。如對(duì)老虎巖巨型溶洞風(fēng)景區(qū)旁鑒河暗河段及渠雷鑒河暗河段，采用平面上的繞避的方式不僅確保了線路安全，而且實(shí)實(shí)在在地降低了經(jīng)濟(jì)成本。但是本線在那邊村暗河段線位受華銀鋁專用線線位限制，無(wú)法繞避開(kāi)暗河，為了工程安全，采用了合理設(shè)置線路路肩高程的方法從立體空間上跨越暗河的方式繞避。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，準(zhǔn)確確定暗河的進(jìn)出口高程，結(jié)合鉆探和物探方法查明暗河與線路相交處的暗河高程，但此處暗河高程基本與車站線路高程相當(dāng)，由于德保出站段高程受車站高程控制，不易大幅度調(diào)整線位高程;為此采取了使線路高程適當(dāng)高出暗河最高水位的方式跨越，確保線路運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)在施工時(shí)采取開(kāi)挖引水導(dǎo)洞的方式，對(duì)暗河水進(jìn)行截流疏導(dǎo)，確保施工安全。而坡那-馬鞍山段的龐凌河流域的山區(qū)暗河系統(tǒng)，卻因靠近確定的靖西車站站位而無(wú)法繞避，該段選線也采用了立體跨越式的繞避，即選擇合適的線路高程，使線路跨越暗河。在對(duì)線位跨越暗河的高度控制上，線位過(guò)低則可能受到暗河地下水的影響，造成安全問(wèn)題;線位過(guò)高則增高了出山段落線路高程，增加該段橋梁的長(zhǎng)度和路基填方的高度，大大增加了工程量和造價(jià)，不符合經(jīng)濟(jì)要求。面對(duì)這種問(wèn)題，在通過(guò)詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和勘探查明暗河走向和暗河坡度情況下，以控制馬鞍山隧道線路高程高出暗河10m左右為原則，同時(shí)考慮采用人字型坡，確保隧道自暗河上跨越而不受暗河水影響而發(fā)生突水涌泥等重大地質(zhì)災(zāi)害，也保證了隧道出口處線路高程的經(jīng)濟(jì)合理控制。2.巖溶洼地“以橋代路”沿線谷地內(nèi)巖溶中等-強(qiáng)烈發(fā)育，且?guī)r溶發(fā)育不均，常形成巖溶集中發(fā)育區(qū)，溶蝕塌陷洼地等，這類地段往往都是地表水下滲匯集區(qū)，下通地下暗河系統(tǒng)。該類段落一般應(yīng)繞避，受工程設(shè)置位置的限制，造成局部無(wú)法繞避時(shí)，若采用路基通過(guò)，則大面積的路基巖溶處理可能堵塞巖溶水通道，甚至堵塞暗河，在降水集中的南方地區(qū)，往往在堵塞處地表匯水成塘，不僅浸泡路基本身影響工程安全，也因大面積巖溶處理而造價(jià)昂貴，而且會(huì)淹沒(méi)大面積農(nóng)田，損害當(dāng)?shù)厝嗣窭?。因此，該類段落宜“以橋代路”，留足巖溶水滲流通道，既保證了工程安全，造價(jià)也并不比大面積巖溶處理高，同時(shí)盡量減小對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣窭娴膿p害。如都安鄉(xiāng)大面積谷地區(qū)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)集中區(qū)，區(qū)內(nèi)工程多處巖溶洼地采用“以橋代路”的方式通過(guò)，減少了占地面積，保持了地表水地下水的流路暢通，確保了工程安全和當(dāng)?shù)厝嗣窭妫啾炔捎寐坊M(jìn)行巖溶處理更經(jīng)濟(jì)合理。3.隧道內(nèi)“洞中架橋”本線隧道在“立體選線”原則的指導(dǎo)下，隧道均在巖溶水垂直滲流帶范圍穿越，可能遭遇垂直發(fā)育為主的巖溶管道和洞穴。由于考慮線路高程的經(jīng)濟(jì)合理，隧道高程高于暗河高程約10m左右，當(dāng)遭遇到垂直發(fā)育的巖溶洞穴，下與暗河直接連通時(shí)，不宜采用直接填埋堵塞的方式處理，而是要充分考慮暗河通道的暢通性，既要保證隧道工程安全，又要保證暗河不被堵塞，而采用架橋的方式直接跨越暗河可達(dá)到這種效果。如在坡那隧道D1K30+702.5?+707段開(kāi)挖揭示線路左側(cè)發(fā)育一大溶腔，降雨時(shí)可見(jiàn)明顯的地下巖溶水徑流，線路高程高于巖溶水季節(jié)變動(dòng)帶不到10m，為防止巖溶水堵塞上涌，確保線路安全，對(duì)該溶腔采用架橋跨越方式進(jìn)行了處理。長(zhǎng)大隧道采用人字坡，原則建議上坡開(kāi)挖線路所穿越山體，巖溶中等-強(qiáng)烈發(fā)育，山體內(nèi)巖溶通道及暗河系統(tǒng)復(fù)雜，為確保工程安全，必須保證線路高程在巖溶水垂直滲流帶范圍內(nèi)，同時(shí)也要考慮巖溶水滲流的有效疏導(dǎo)和排泄，避免人為造成地質(zhì)災(zāi)害，這就需要安全的設(shè)置隧道縱坡，并采取安全的施工原則。對(duì)長(zhǎng)大隧道，采用人字坡不僅可有效地降低巖溶水滲流的集中量，避免大量積水引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，而且有效控制了隧道進(jìn)出口端線路高程，降低了兩端外路橋工程的成本，更為經(jīng)濟(jì)合理。同時(shí)，建議采用上坡開(kāi)挖的方式，可對(duì)巖溶水進(jìn)行直接疏導(dǎo)，而不發(fā)生積水現(xiàn)象，為最節(jié)省的疏導(dǎo)排水方式。本線馬鞍山隧