铁路工程建设中的岩溶隐患及对策研究

梁波



铁路工程建设中的岩溶隐患及对策研究

梁波

（四川省地质工程勘察院，成都 610072）

以成都至贵阳铁路的长宁兴文～威信段作为研究对象，对线路两侧10km范围内的暗河、岩溶管道、漏斗等进行重点调查，结合已收集的气象资料进行分析，针对工作区线路岩溶工程地质、水文地质条件中的问题提出了对策措施。

铁路建设；岩溶隐患；对策

1 工程概况与工程分析

成都至贵阳铁路的长宁兴文～威信段（CK136~CK321）依次经过宜宾市、长宁县、兴文县，最后在威信与推荐线（AK线）汇合，经初步统计，该段涉及岩溶的隧道有4个，分别为老王坡、斜口山、水塘子和红岩隧道。

老王坡隧道总长1 554m，其中岩溶微弱发育的S2h段长约1 082m，岩溶中等发育的S1s段长约472m，隧道进出口标高设计为450m和460m，高出当地最低侵蚀基准面约50m、60m。岩层走向与隧道斜交，隧道处于本区第Ⅴ级溶洞层范围，预测该段可能造成涌水、突泥、坍塌等重大水文及工程地质危害。

斜口山隧道总长1 978m，其中岩溶中等发育的S1s段长约954m，岩溶弱发育的O段长约425m，岩溶中等发育的O1段长约599m，隧道设计进出口标高分别为470m及480m，高出当地侵蚀基准面约70m、80m，隧道与岩层走向斜交，预测该段可能造成涌水、突泥、坍塌等重大水文及工程地质危害。

水塘子隧道总长3 194m，隧道穿越博望山向斜核部，切全部位于岩溶中等发育的S1s段，隧道设计进出口标高分别为660m及680m，高出当地侵蚀基准面约260m、280m，隧道与岩层走向为顺向，预测该段可能造成涌水、突泥、坍塌等重大水文及工程地质危害。

红岩隧道总长1 946m，岩溶微弱发育的S2h段长约872m，岩溶强烈发育的P1q+m段长约1074m，隧道设计进出口标高分别为700m及720m，高出当地侵蚀基准面约200m、220m，隧道与岩层走向为顺向，预测该段可能造成涌水、突泥、坍塌等重大水文及工程地质危害。

2 岩溶地下水环境现状调查及岩溶地质灾害（隐患）评价

根据工作区内的岩溶水环境现状，对线路两侧10km的范围的暗河、岩溶管道、漏斗等进行重点调查。调查内容主要为地下水位、水质、水量等环境要素，并结合已收集的气象资料进行了全面分析。

工作区岩溶地下水环境总体上表现了以下一些特点：

1）地下水径流量季节变化较大。雨季时含水层得到一定的补充恢复，地下水位抬升，旱季地下水位逐渐疏干至当年最低水位，地下水径流变化差异大，雨季与旱季差异大于50％。

2）原生水环境条件较差。工作区地层岩性除可溶岩之外，煤层、硫铁矿等所占的比例也较大。煤矿、硫铁矿等矿坑水被人为排入地表河流，对水环境的影响较大。

3 长隧道工程对岩溶地下水环境影响的预测和评价

根据各判别条件，各隧道涌水灾害严重等级判别见表1，并根据评分法概略预测了隧道的最大涌水量，预测结果见表2。

铁路工程的长隧道施工在一定高程和范围内，对区域地下水资源可能造成疏干。但随着季节的交替，包气带、季节交替带和浅饱水带之间相互转化，总体上地下水资源最终可达到动态平衡。另一方面，隧道对局部含水层已经岩溶地下通道有一定的阻隔作用，影响或改变地下水径流的途径。铁路工程长隧道在总体上对地下水的天然性能有一定的改变，但这种改变是不均一的。隧址区，隧道对横向穿越隧道的地下水的径流仍然具有较大的影响。首先，隧道施工过程中，在一定范围内（包括水平方面和垂直方向上）对地下水资源量有一定的疏干，对地下水位有降低作用，对地下水流速和流量的变化有较大的影响。工程施工结束后，隧道又对地下含水层和岩溶通道具有一定的阻隔作用，可能造成地下水位的局部抬升，导致流速和流量的改变。

另一方面，铁路工程隧道对横向上地下水的流向有一定的改变，对位于隧址区相同高程的含水层和隧道两侧地下岩溶管道有较大的隔断作用，也会对地下水径流方向有一定的改变。铁路工程对线路两侧的地下水位有局部的抬升或降低作用，对地下水资源有局部增加或减少作用，对于地下水维持的表生作用有较大影响，对土壤环境也会有较大的影响。工程在疏干地下水、降低地下水位的同时，势必对维系土壤表生环境的包气带环境有较大影响，导致包气带含水量逐渐减少，地表植被的退化，严重的甚至造成土地石漠化。局部地段地下水位雍高，对保持和增加包气带和表层土壤的含水率有积极的作用，对于地表植被的生长较为有利。

总体上铁路工程在施工期间对区域地下水水质具有一定的影响。线路对地下水岩溶管道的阻隔作用，可能对地下暗河有连通或堵塞作用，可能对地下水运移有较大的影响。运营期间，由于铁路的可能对线路两侧的地表水和地下水环境有较大影响。

表1 主要隧道涌水灾害严重等级判别综合表

表2 预测隧道最大涌水量（基本分值2900）

工程在穿越水平岩溶层时，可能造成隧道顶板的局部塌陷。工程施工过程中，对地下水资源的疏干作用，使原本饱水的地下含水层中的水资源流失，可能造成一定规模的地面塌陷，也可能对局部灰岩边坡的稳定性有较大的影响。工程对地下水环境生态的影响较大。例如线路穿越了岩溶通道，人为改变地下水系统，对于水生动、植物种群赖以生存的环境有较大的改变，对于地下水环境生态完整性有较大的影响。工程对地下水系统稳定状况的影响较大主要体现在施工期间。长隧道及其路基施工对地下水系统的改变较多。而运营期间，一旦隧道工程施工完成，地下水系统经严格堵水处理恢复，并达到新的平衡，对地下水系统稳定状况的影响较小。但从四川境内已建的岩溶区隧道（如铜锣山、华蓥山、明月山等隧道）分析，隧道工程对周边地表水、地下水的疏干影响较大，甚至很严重，根本无法恢复。对地表泉水的影响也是很大，如已建的铜锣山、华蓥山、明月山等隧道上方及两侧2-3km范围内泉水基本被疏干，大多断流。

长隧道对铁路沿线温泉的影响，主要视其有无揭露热水含水层，有无改变温泉的补给通道。长宁温泉系深孔揭露深部的岩溶热水层，浅部均属侏罗系红色碎屑岩，构成热储的隔热（水）盖层，浅层地下水的局部疏干对之影响有限。对设计铁路沿线的温泉和热水钻孔的影响评价应在工勘阶段予以查明。

铁路工程对线路两侧一定范围内具有一定的疏干作用，对于岩溶地区已有的供水工程影响较大。特别是位于隧道路基之上的地段，地下水位降低巨大，水资源流失和疏干作用明显。据以往铁路、公路隧道的施工涌水量分析，疏干区一般位于隧道两侧2～5km。

岩溶自然景观是岩溶地区独特的地貌与景观标志，兴文是我省岩溶景观发育和保留较好的区域，如孤峰、漏斗、岩溶峡谷、大型溶洞等，其中兴文县的石海洞乡久负盛名。这些景观多由岩石、洞穴、水相互映照，如著名的大漏斗、袁家洞等，都是岩溶作用的产物。铁路施工，可能直接破坏这些景观体，隧道施工会造成地下水疏干，水景观消失或衰减而影响景观效果，地下水位大幅下降会诱发地面塌陷，改变地面形态等。保护岩溶区的植被和水资源，应尽量避免线路通过岩溶风景区，尽量减少因铁路施工造成的地表水、地下水疏干、植被破坏和弃渣堆放等。保持岩溶区植被茂盛、水源丰富、环境优美。

4 对策措施

针对工作区线路岩溶工程地质、水文地质条件，所采取的对策主要包括：

1）防护、加固、避让、迁移等措施。加强对铁路隧道、路基、桥梁墩台基础的周边地段（特别是斜坡地段、危岩、地面塌陷和沉降带）的防护和加固处理。如具有特别重大的工程地质和水文地质影响，应考虑加以避让和迁移。

2）对景观保护应提出补偿、防护、减免措施。对铁路沿线的景区，特别是铁路建设和运营期间有重大影响的核心景区，应对景观保护提出响应的补偿、防护和减免措施。

3）环境监测与管理，建立环境管理信息系统。加强环境监测与预防管理，建立铁路工程环境管理信息系统。

4）加强工程与水文地质勘察和研究。加强铁路沿线，特别是重大工程的工程地质与水文地质勘察和研究工作。

[1] 梁波 林光鑫等. 新建铁路成都至贵阳线宜宾～镇雄段岩溶工程地质、水文地质调查报告[R]．成都，2011

[2] 《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004）[S].

Karst Hidden Trouble and Countermeasures in Railway Construction Engineering

LIANG Bo

This paper deals with hydrogeological and Engineering Geological problems related to underground river, karst cave and karst funnel in Changning-Xingwen-Weixin section of the Chengdu-Guiyang Railway and puts forward some countermeasures.

railway construction; karst hidden trouble; countermeasure

P642.25

A

1006-0995（2015）01-0114-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.026

2014-03-18

梁波（1980-），男，四川遂宁人，工程师，长期从事水文地质工程地质及岩土工程勘察工作