南昆铁路威舍至岔江段扩能改造工程地质选线研究

张雨露，贾 杰，李 东，唐伟华，邱晓东

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)

1 工程概况

既有南昆铁路东起南宁站，向西经威舍至昆明站，线路运营长度887.439 km。此次南昆铁路扩能改造工程的威舍至昆明段主要位于贵州、云南两省境内，线路东起南昆铁路威舍站，西端引入昆明枢纽，全长293.3 km。与南昆铁路南宁至威舍段贯通，所通过的威红、水柏铁路与沪昆铁路、内昆铁路相连，共同构成云南、川西和贵州西部地区与南部沿海地区客货交流的重要铁路通道。线路地理位置如图1所示。

图1 南昆铁路威舍至昆明段区域构造

本文以既有南昆铁路威舍至岔江段扩能改造工程为研究对象，该区段内滑坡、岩溶、危岩落石等不良地质现象发育，工程地质条件复杂[1-2]，且线路穿越贵州兴义国家地质公园和布鲁革省级风景名胜区。故查清沿线范围内的地层岩性、地质构造、水文地质条件及不良地质现象是威舍至岔江段线路选线的关键。

2 区域地质特征

2.1 地形地貌

南昆铁路威舍至昆明段扩能改造工程沿线地处云南高原东侧的黔西南及滇东中、低山地及高原丘陵区，山脉走向受构造格局控制，威舍至召夸多呈北东向，以后逐渐变为近南北向。地势西北高、东南低，向东南倾斜，相对切割深度自东向西逐渐减弱。沿线地形、地貌表现为中、低山地、低山丘陵及盆地等形态。构造、溶蚀及侵蚀作用是形成沿线地貌形态的主要营力。

威舍至岔江段线路属构造-侵蚀、溶蚀峡谷地貌，地面高程 1 200～1 800 m，相对高差200～600 m，地形起伏大，横坡较陡，碳酸盐岩沿黄泥河分布区呈岩溶峡谷，两岸呈峰林谷地、峰丛洼地地貌，岩溶泉、暗河较为发育，碎屑岩地区斜坡欠稳定，滑坡发育。

2.2 地层岩性

2.3 地质构造与地震

威舍至岔江段处于云南“山”字形构造雨汪旋卷构造带东翼，构造线以北东向为主，分布一系列北东向弧形褶皱和断裂，褶皱强烈，断裂密集。研究线路主要通过龙潭背斜和旧发乃背斜，其中龙潭背斜轴部走向N60°E，旧发乃背斜轴部走向N75°W，两翼岩层产状相反；而线路通过的断裂则主要有小岔河断层、龙潭断裂、小腊甲断裂、箐上断裂、龙脖子断层及哈木格断裂，断裂影响范围内的岩体破碎，区段内新构造运动不强烈，查GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》(1/400万)表明，研究区段地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，地震基本烈度为Ⅵ度。

2.4 水文地质特征

威舍至岔江段线路地表水主要为南盘江主要支流的黄泥河河水及山间沟槽流水。地下水则根据不同的贮水介质及水在其中的赋存形式划分为第四系孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水3种类型。第四系孔隙水主要赋存于第四系松散层中，主要由大气降水补给，水量随季节变化，埋深不等；基岩裂隙水主要受入渗条件控制；而岩溶水主要赋存于研究区段内的三叠系中厚层、厚层灰岩中，为补给型岩溶水，富水性普遍较强，水量较为丰富，易形成管道暗河或岩溶裂隙水，再以岩溶泉或暗河形式，在河谷中排泄，这为地下水的赋存、径流和排泄创造了极为有利的条件。根据区域地质资料及现场调查，考虑沿线三叠系中统法郎组夹炭质灰岩的化学侵蚀及盐类结晶破坏环境，将其作用等级定为H1,Y1[3]。

2.5 不良地质现象

威舍至岔江段内的不良地质现象主要为滑坡、岩溶和危岩落石。其中滑坡分布范围较广，多分布于斜坡表层，破坏形式以雨水冲刷下的坍滑为主，一般规模较小，均为土质，易处理，对线路影响较小。但个别规模较大，如龙脖子滑坡，应绕避或以隧道形式穿过。岩溶主要分布于碳酸盐岩类地区。危害的主要形式为暗河、溶洞、地面塌陷等，通过隧道存在涌水突泥风险。危岩落石则主要分布于陡峻的斜坡地带，岩体受构造节理切割控制，在外营力作用下发生崩落，危及过往车辆及行人的生命及财产安全。

3 影响线路选择的主要因素

通过详细的地质调绘，影响南昆铁路威舍至岔江段线路选择的主要地质因素有龙脖子大型滑坡、岩溶暗河和危岩落石，同时还受环境保护区等外界条件的影响[3]。

3.1 龙脖子滑坡

龙脖子滑坡位于黄泥河右岸，既有南昆铁路从滑坡对岸通过。滑坡地貌上呈圈椅状，前缘挤压黄泥河约120 m，主轴方向N74°W，长约780 m，宽约470 m，平均厚50 m，体积约183×104m3，为巨型滑坡。滑坡区地层岩性为三叠系中统法郎组上段(T2fb)砂岩、页岩及泥岩，下段(T2fa)灰岩、炭质灰岩，薄～中厚层状，岩层产状倾向黄泥河，倾角约50°，滑体上岩层产状紊乱,如图2所示。

图2 龙脖子滑坡剖面

滑坡总体上为基岩顺层滑坡，由于岩层产状变化大，局部有切层现象。滑体物质以碎、块石土为主，滑带为碎石角砾夹黏土，下伏基岩为三叠系中统法郎组上段砂岩、页岩及泥岩。其形成的原因主要为陡倾顺层岩质边坡前缘不断受黄泥河冲刷及剥蚀形成临空面，上覆岩体沿软弱结构面逐渐向下滑移，从而形成滑坡。目前滑坡处于基本稳定状态，但由于滑体物质力学性质软弱，边界尚有位移空间，若扩能改造线路由此通过，受开挖扰动影响，滑坡临空条件加大，滑体有进一步失稳的可能性。

3.2 岩溶暗河

经调查，威舍至岔江段内出露地层主要为三叠系碳酸盐岩，如灰岩、白云岩，上覆土层较薄，为裸露型岩溶。岩溶中等～强烈发育，地表溶隙、溶沟、溶槽等溶蚀地貌多见，黄泥河为本段侵蚀基准面，两岸发育众多暗河，沿河排泄，典型的如补衣暗河、植白暗河(见图3)。

图3 部分岩溶暗河

岩溶分布地段对线路影响较大，线路所处位置位于岩溶垂直渗流带及季节交替带，部分位于水平径流带。长大隧道易出现涌水突泥危害，路基地段则应根据岩溶发育位置、规模及地下岩溶特征，结合工程情况，采取相应加固整治措施。

3.3 危岩落石与岩堆

线路通过地段为构造强烈、断裂及构造节理发育、陡峻的斜坡地带，岩体被构造节理切割，加之地表溶蚀作用，而使陡壁处部分岩体形成危岩，在外营力作用下发生落石，堆积于陡崖坡脚，逐步形成岩堆，规模大小不一。对可能威胁线路的危岩落石应采取清除、拦截、支挡、刷坡、排水、嵌补防治措施，较长的路堑段落设置棚洞，隧道口则接长明洞。规模较大或成群发育的岩堆体，线路应绕避。

3.4 其他影响因素

威舍至岔江段线路与贵州兴义国家地质公园和布鲁革省级风景名胜区相邻，选线时应按环保法规及政策的要求进行合理的绕避以及采取必要的工程措施。同时研究区段内含既有线和灿昆高速公路，选线时应考虑扩能改造线路对既有铁路及高速公路的工程安全风险，避免对其造成不利影响。

4 威舍至岔江段地质选线原则

威舍至岔江段地形、地质条件复杂，不良地质条件发育，桥隧工程集中，线路选择应结合线路特点综合考虑[4-8]。受地质因素控制的选线原则主要有以下几点：

1)线路应尽可能避开或远离活动断裂及深大断裂，在无法避开的情况下，线路宜短距离、大角度且以简单工程类型通过断裂带。

2)线路应绕避或以大角度通过岩溶强烈发育地带，且应以大角度与暗河相交，避免与暗河平行走行，并保证暗河安全顶、底板厚度。峰林谷地及峰丛洼地线路宜绕避垭口并高于岩溶水的洪水位。

3)线路应避开较大的不良地质体及长大段落的特殊岩土，在不能完全避开的情况下，宜短距离通过。

4)对危岩落石严重发育以及对线路危害极大的段落应绕避或设隧道通过，隧道选线时应遵循早进晚出的原则。对无法绕避的局部零星危岩地段应爆破、清除大块孤石，同时增设拦挡工程，隧道进出口接长明洞。

5 线路方案比选

本段既有线沿黄泥河两岸行走，线路较不顺直，且线路穿越贵州兴义国家地质公园和布鲁革省级风景名胜区。制订了3套右线绕行方案和沿既有线增建二线方案。详细方案如图4所示。

图4 威舍至岔江段线路方案示意

5.1 右线绕行方案

3套右线绕行方案分别为另设岔江站、两跨黄泥河绕避龙脖子滑坡以及引入既有岔江站。

另设岔江站方案起于K504+000，经小岔河村绕至以国村东侧，以14.829 km长隧经下补衣、龙脖子、金竹塘、上车湾，出隧道后跨汕昆高速公路和喜旧汗河接上既有线，在喜旧汗河上设新岔江越行站。该方案增建二线长度23.245 km。

两跨黄泥河绕避龙脖子滑坡方案起于K504+000，经小岔河村绕至以国村东侧，然后以隧道经下补衣，出隧道后在黄泥河普梯水电站下游100 m处跨黄泥河，沿既有线右侧南行至既有革居站再次跨黄泥河，以隧道经蚂蚁沟、金竹塘、上车湾，出隧道后跨汕昆高速公路和喜旧汗河接上既有线，在喜旧汗河上设新岔江越行站。该方案增建二线长度23.419 km。

引入既有岔江站方案起点至龙脖子段的走向与另设岔江站方案一致，经金竹塘之后切岔江站进站前的曲线，接上既有线。二线由既有线K524+300处换边至左侧，出岔江站后继续沿既有线左侧前行，在K528+400处接上另设岔江站方案的左线绕行段。该方案增建二线长度24.019 km。

5.2 沿既有线增建二线方案

沿既有线增建二线方案先在K504+100—K511+000段右线绕行，然后在K509+400处沿既有线开始左线绕行，最终引入既有岔江站。该方案增建二线长度26.392 km。

5.3 方案优缺点分析及推荐意见

沿既有线增建二线方案灰岩地段发育危岩落石，工程整治困难，线路通过K523+300处犀牛塘古滑坡，工程易引起滑坡复活，既有岔江站北侧陡崖发育危岩落石，南侧为站前广场滑坡，地质条件较差，同时K522—K528段增建二线位于既有铁路与灿昆高速公路之间，施工对斜坡扰动后易造成失稳，导致既有铁路、高速公路安全风险高。右线绕行方案避开了龙潭村岩溶泉、龙脖子滑坡，上跨补衣暗河，但下补衣隧道发育植白暗河，隧道洞身位于岩溶水垂直渗流带及季节变动带，存在涌水突泥风险。其中两跨黄泥河方案一跨黄泥河大桥威舍端坡面顺层，部分岩体倒悬，二跨黄泥河大桥威舍端滑坡发育，滑坡后缘为既有革居站，安全风险较大；引入既有岔江站方案K525—K528段地质条件与沿既有线增建二线方案相同，对既有铁路、高速公路的干扰较大，安全风险高。综合地质条件比选后推荐右线绕行另设岔江站方案。

6 结论

本文结合南昆铁路扩能改造工程威舍至岔江段内工程地质、水文地质条件及不良地质现象，通过分析4种线路方案的优缺点，提出了威舍至岔江段线路的推荐改造方案。主要结论如下：

1)威舍至岔江段影响线路选择的主要地质因素有龙脖子大型滑坡、岩溶暗河和危岩落石，同时也受到既有线路、灿昆高速公路、风景名胜区等其他因素的影响。

2)沿既有线增建二线方案工程地质条件较差，右线绕行方案避开了龙潭村岩溶泉、龙脖子滑坡，上跨补衣暗河等不良地质现象，工程地质条件相对较好。经综合地质条件比选后推荐右线绕行另设岔江站方案。

3)在云南地区复杂的地质环境下，线路选择须遵循地质选线原则，综合考虑各种地质因素、环境条件及其他外界因素，以提高线路的安全性、合理性及经济性。