三峡库区铁路选线研究

肖强（中铁二院重庆勘察设计研究院，重庆　400023）



三峡库区铁路选线研究

肖强
（中铁二院重庆勘察设计研究院，重庆400023）

摘要：郑万高铁进入三峡库区后，在长江北侧多次跨越长江支沟，该文针对三峡库区常年存在的岸坡稳定问题，结合郑万高铁在前期选线工作中的实践经验，提出了相应的处理措施，可为今后的类似项目积累选线经验。

关键词：三峡库区；郑万高铁；岸坡稳定；工程选线

1　项目简况

郑万高铁位于豫、鄂、渝三省市境内，起于郑州，止于万州。该项目在长江三峡库区北侧依次经过兴山、巴东、巫山、奉节、云阳、万州等城镇并设置高铁车站。该铁路设计速度350km/h，建成后将是重庆与郑州之间最便捷的快速客运通道，是我国西南地区通往中原、华北、东北地区便捷快速客运主通道，同时也可消除现有沪汉蓉通道技术标准不高的短板问题。

项目所经区域跨越华北地台、秦祁褶皱系、扬子地台，横穿康西瓦－商南－荣成板块缝合带，新构造运动强烈，地震活动频繁，地层岩性纷杂，加之地形起伏大，地质条件极为复杂。深大活动断裂、岩溶、滑坡、错落、危岩落石、崩塌、岩堆、泥石流、水库坍岸、煤层瓦斯及采空区、顺层、液化砂土、放射性、高地温及软土、松软土、湿陷性黄土、膨胀土等不良地质和特殊岩土极其发育，构成了控制线路方案选择和工程设置的主要地质问题。

结合郑万高铁所经地段的特点，本文章主要对项目经过三峡库区遇到的岸坡稳定问题，线路的方案平面和纵断面应如何选择提出建议。

2　三峡库区选线研究

2.1三峡库区地质概况

线路通过三峡库区的巴东、巫山、云阳、奉节至万州，该区域位于扬子准地台区，北与秦岭地槽相邻。以巫山与奉节间的齐岳山基底断裂为界，其西为四川台坳，其东为上杨子台褶带。库区地貌明显受地层岩性、地质构造和新构造运动的控制，以奉节为界，分为东西两大地貌单元。奉节以东，区内地貌以大巴山、巫山山脉为骨架，形成以震旦系至三叠系碳酸盐岩组成的川鄂褶皱山地，属于以侵蚀为主兼有溶蚀作用的中山峡谷间夹低山宽谷地貌景观。奉节以西属四川盆地的东部，主要为侏罗系碎屑岩为主的低山丘陵宽谷地形；山脉受构造控制，形成了一系列北东—南西向平行展布的窄条状低山（向斜丘陵），形成独特的平行岭谷景观。沿线地势起伏如图1所示。

图1　沿线地势起伏图

三峡库区由于地质构造、地形地貌、地层岩性等内部因素使该区域地质灾害发育，同时，水的作用和人类活动的影响诱发了新的地质灾害。从宜昌三斗坪到重庆附近的长江两岸干流主要的崩塌滑坡堆积体积共有134处［1］，尤其在奉节至巫山段中山峡谷地貌，滑坡分布密集，滑坡体积相对较大。由于三峡修建水库，水库的水位涨落带，是指由于季节性水位涨落而使库区周边被淹土地周期性地露出水面的区域。根据三峡工程方案，为了使库区长期保持绝大部分有效库容，三峡水库将采取蓄清排浑的运行方式，即：在每年汛期（6-9月），长江上游来沙量最大之前，将库区水位降至145m，并在汛期开闸放水排沙，而在汛期后则关闭闸门，将库水位升至175m，拦蓄清水以发挥水库效益。所以三峡水库建成后，将在库区两库形成永久性的水位季节涨落地带，此外，库区的降雨因素也是滑坡产生滑动的主要因素［2］。水位差引起的消落带如图2所示。

图2　水库岸坡工程地质断面图

库区蓄水对消落带岸坡的地质作用主要包括改变库岸外表形态的浪蚀作用，引起岸坡岩土物理力学性质发生变化的库水浸泡作用、岸坡地质体渗流场发生改变的库水渗透作用，以及库水的静水压力、浮托力和动水压力作用等。当水位由145m升至175m时，随着地下水位的升高，使岩质斜坡底部的潜在滑动面浸水软化或泥化，孔隙水压力增大抗剪强度降低；同时原来斜坡阻滑的前缘部位，受消落带蓄水浮托，降低了阻滑力，从而引起岸坡沿软弱滑动面滑动。尤其在库水位快速降落时坡体内孔隙水来不及随库水位下降而排出，坡体内仍维持较高的浸润面，随着地下水坡降的增大，而形成渗透压力，这时库水对岸坡的挤压力消失，一方面减少抗滑力，另一方面又增加了下滑力，因此易引起岸坡破坏，如图3所示。

图3　库区岸坡失稳调查实例

2.2针对岸坡稳定问题的选线研究

郑万高铁经兴山后进入巴东境内，之后再沿长江北岸，经过重庆境内巫山、奉节、云阳后至万州，在长江山峡库区段线路长度约240km。沿长江南北两侧零星分布有大量垂直于线路方向的河流、支沟，如图4所示。

图4　线路及长江水系图

2.2.1跨小型支沟的处理措施

该段线路横跨支流的桥梁往往需采用高墩、大跨，且水中墩深达70～80m，施工难度大，故对于南北向较短的小型支沟，主要采取线路往山一侧靠，使线路走行于坍岸线影响范围之外，规避水位落差产生的地质问题。故对小型支沟的处理，一般情况下均有条件采取绕避的措施，如图5所示。

图5　线路走行于坍岸线以外示意图

2.2.2跨大型支流的处理措施

图6　桥位方案示意图

万州至巴东段沿长江北侧主要分布有彭溪河、汤溪河、梅溪河、大宁河、神农溪等大型支流。长江三峡大坝蓄水后，导致其河面变宽，南北向分布展长达数公里甚至几十公里。故线路在跨越这些支沟时无法通过 “向山靠”完全绕避消落区的影响，如图6所示。选线时必须以桥梁墩台位置的安全性作为线路控制点，对支流上下游的岸坡稳定性进行调查，进行多方案比选，选择一处相对有利位置跨越，此时由桥位决定线路平面位置。在跨越点处还必须通过详细的地质资料确定墩台位置最低极限位置，再通过桥梁孔跨布置，确定线路标高的合理位置，从而稳定线路纵断面高程。通过以上步骤使重点工程优先选址，可使桥梁工程位于“安全岛”上。

若墩台位于坍岸线范围内存在极大安全隐患。在绕避不稳定岸坡地质问题的研究过程中，往往需要通过抬高线路标高、增大桥梁跨度来解决，如图7所示。

图7　增大桥高避开消落区示意图

3　结束语

铁路选线工作是一项长期性、综合性和系统性的工作。本文结合项目自身特点，从郑万高铁开展勘察设计工作遇到的实际问题出发，对影响线路方案的库区岸坡稳定问题进行了简单分析并提出了处理意见。即在库区选线时尽可能使线路避开涉水区域，无法避开的大型支流，应加强外业地勘调查，摸清岸坡是否稳定，桥位选址时应将桥梁墩台位置置于稳定的岸坡范围内。

参考文献：

［1］杨达源.长江三峡库区崩塌滑坡的初步研究［J］.地质力学学报，2002（2）.

［2］李志华.三峡库区岸坡稳定性分析［J］.内江科技，2008 （1）.

责任编辑：孙苏，李红

中图分类号：U212

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）07-0046-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.046

收稿日期：2016-03-25

作者简介：肖强（1984-），男，四川达州人，研究生，工程师，主要从事高速铁路勘察设计工作。

Study on High-speed Rail Line Location in the Three Gorges Reservoir Area

Abstract：Zhengzhou-Wanzhou high-speed rail runs across the branch channel of the Yangtze River on the north for several times in the Three Gorges Reservoir area.Based on the existing problem of bank slope stability and，combined with the practical experience gained from high-speed rail line location of Zhengzhou-Wanzhou railway，some corresponding measures are presented for future reference.

Keywords：Three Gorges Reservoir area；Zhengzhou-Wanzhou high-speed rail；bank slope stability；line selection project