贵南铁路白土段线路方案研究

2021-03-03刘博文

运输经理世界 2021年2期

关键词：德庆岩溶围岩

刘博文

（中铁二院集团有限责任公司，四川成都610000）

0 引言

在复杂山区地质条件是铁路选线最重要的控制因素之一，岩溶、危岩落石、岩堆、有害气体、顺层、人为坑洞、滑坡及错落等不良地质，直接影响铁路施工和运营安全，综合考虑不良地质，进行地质选线，降低工程风险非常关键。

贵南铁路线路位于贵州省东南部和广西壮族自治区西北部。贵南铁路地形地貌险峻，地质复杂，岩溶发育，危岩落石严重。选线中综合考虑不良地质因素，对每一个工点进行研究评价，使其风险降至最低。下面阐述贵南铁路白土段方案研究思路。

1 方案研究

贵南铁路白土段位于河池至永安段，线路出河池站经过白土乡、龙头乡到永安站，根据确定的东江设河池站方案，线路出河池站后跨龙江，沿龙江右岸向南至白土乡，根据沿线地形地貌，同时结合白土煤矿区及危岩落石等，白土段以6.2km 的德庆隧道通过。

贵南铁路白土段地处黔桂斜坡过渡段，测区为岩溶谷地地貌，地形较宽阔平坦，局部残丘及峰丛分布，上覆第四系全新统充洪积层（Q4al+pl）松软土、黏土、砾砂；下伏基岩为二叠系下统栖霞组（P1q）灰岩、夹燧石条带灰岩，茅口组（P1m）灰岩夹硅质岩。段落位于白土旋转构造的西南端，覆盖层厚度大，未见明显构造迹象，主要为单斜缓倾地层。地表水不发育，地表水主要以塘水，受大气降水补给，随季节变化。局部沟槽中有季节性沟水，低洼处遇连续性强降雨有积水。地下水主要为第四系黏土中的孔隙水和基岩裂隙水、岩溶水。

德庆隧道根据地勘钻探揭示，德庆隧道有约3.3km 围岩为土质软弱围岩，土质主要为砾砂土及含砾黏土，围岩稳定性差，可能发生坍塌，甚至冒顶现象，施工安全风险高，基于此重点进行方案研究[1]。

1.1 平面方案研究

德庆隧道有约3.3km 围岩为土质软弱围岩，土质主要为砾砂土及含砾黏土，围岩稳定性差，研究线路西移路桥方案。

德庆隧道方案：自河池站出站后向南，经过永康、德里、白土乡西侧，过拉盘村进入德兴隧道，至方案研究终点。

桥路方案：为改善工程地质条件，将线路西移到白土乡一带较开广阔谷地行走，以桥梁路基工程通过，取消德庆隧道[2]。

比较路段长18.727km，两方案平面示意如图1所示。

方案比较及推荐意见

1.1.1 主要工程数量及投资比较，见表1。

表1 工程数量及投资比较表

1.1.2 工程地质条件比较

路桥方案根据钻探揭示的地质情况对工程影响较大，主要地质情况如下：

（1）该段内岩土界线陡升陡降，覆盖层厚度差异巨大，钻孔钻至80～120m 未见基岩，上部多为黏性土，下部多为砾砂。

（2）段内灰岩岩溶强烈发育，钻孔见洞率高，串珠状溶洞发育，对桥墩台基础影响较大。另外钻孔揭示到土洞，直径1.4～11.8m。土洞发育及基岩岩溶强烈发育，导致桥梁桩基设计困难、桩基成桩难度大及深覆土层路基段岩溶整治困难。

（3）该区地下水位埋深较深，旱季多位于土石界线以下，雨季时地表汇水下渗会携带部分土体细颗粒，造成土体孔隙变大、局部可能形成新的土洞，对工程的影响表现为地表层局部塌陷或小段落巨厚层土体不均匀沉降。

综上所述，路桥方案较德行隧道方案，长度增加0.223km，投资减少1.8 亿，但是地质条件对桥梁影响较大，较德庆隧道方案施工风险更大。平面推荐采用德庆隧道方案，使工程风险降至最低，研究德庆隧道方案优化。

1.2 纵断面方案研究

平面线路西移，取消德庆隧道，采用路桥方案风险更高，因此研究德庆隧道方案优化，使施工风险降至最低。

德庆隧道压坡方案：为加大德庆隧道埋深，减少穿越土层段落，研究了在德庆隧道方案线位基础上，德庆隧道出口段标高降低10m 的方案。纵断面如图2所示。

路桥压坡方案：鉴于路桥方案有段落存在土层覆盖达120m，桥梁工程实施难度大，故研究了通过调整纵断面，将上述两段改为路基工程通过，部分段落通过加大桥跨等措施通过的方案。

为降低运营风险，同时将段落改为有砟轨道。纵断面如图3所示。

1.2.1 方案比较及推荐意见

（1）主要工程数量及投资比较，见表2。

表2 工程数量比较表

经比较，德庆隧道压坡方案较路桥压坡方案线路长度短0.223km，桥隧多0.29km，估算投资多926.6万元。

（2）从工程地质条件方面分析

1.2.2 德庆隧道压坡方案

该方案在德庆隧道方案纵断面的基础上，压坡降低标高后，隧道洞身土质围岩段略有缩短，隧道地质条件有所改善：土质隧道段隧底条件有所改善，隧底具备岩溶注浆加固浅表层溶洞及土层孔隙的条件，解决岩溶发育段覆土不均匀沉降问题。压坡后洞身围岩为弱风化灰岩，条件明显改善。压坡后，隧道出口至白土特大桥段路基地基土层厚度一般小于35m，局部约40m，路基具备岩溶整治的条件[3]。

1.2.3 路桥压坡方案

该方案局部段落土层厚度大于80～120m、下伏灰岩溶强烈发育，桥梁桩基础设计困难、岩溶发育的桥墩成桩难度大。即使通过调整纵断面，岩溶强烈发育地段深覆土层不均匀沉降问题对线路运营的风险仍然较大。同时深覆土层路基段处理深部土洞难度大。

从工程地质方面分析，可研压坡方案工程地质条件优于初步设计压坡桥改路方案。

1.2.4 德庆隧道压坡方案

路基工程措施及风险方面：该方案主要路基工程为红黏土（弱膨胀性）深路堑，最大挖深23m，采用路堑桩板墙收坡处理；段内上覆20～60m 厚红黏土，岩溶强烈发育，路基地基主要采用CFG 桩、钻孔注浆处理。通过相应的工程处理措施后，路基工程风险可控。

隧道工程措施及风险方面：德庆隧道靠近出口段落位于软弱围岩中，施工中存在洞顶塌方、隧底不均匀沉降风险。

隧道顶部埋深较浅且可下穿溶蚀破碎带，通过降低标高，可将隧道位于软弱围岩长度由860m 减少至420m，隧底软弱土层由35m 减小至12m。隧道通过软弱围岩地段，采用φ75 螺旋管棚进行超前支护，隧底采用钢花管注浆加固，并采用双侧壁导坑法减小施工风险；位于溶蚀破碎带及串珠状溶洞发育地段采用Vc 型衬砌。

通过以上措施，可有效避免工程及运营期间的风险。通过相应的工程处理措施后，隧道工程风险可控[4]。

1.2.5 路桥压坡方案

路基工程措施及风险方面：该方案两段桥改路地段，覆盖层黏土、砾砂层厚度大于80m，目前钻探未见基岩。由于无砟轨道对于沉降控制严格，此两段建议按有砟轨道设计，不考虑岩溶整治。部分段落改为有砟轨道后，路基工程风险可控。

桥梁工程措施及风险方面：线路经过地段为溶蚀盆地，基岩起伏大，土石界线常分布有大大小小的土洞，钻探揭示1.4～11.8m。该区地下水位埋深较深，多位于土石界线以下，雨季时地表汇水下渗会不停淘蚀，形成新的土洞，使已有的土洞不断加大，形成负压，在一定程度下造成地面塌陷。地表覆盖土层厚度20～60m，附近钻探至83m 处未揭示基岩。经检算，在土层内做摩擦桩沉降不满足要求，且土层易塌陷，桩基础需置于稳定的基岩层内。本桥桩长22～86m，最大桩长为86m。桩基础长度普遍偏长，施工难度较大。

由上可见，德庆隧道压坡方案通过适当的工程措施处理后工程风险可控，路桥压坡方案工程处理难度大，风险较大，且部分段落需改为有砟轨道。从工程安全及运营风险方面分析，德庆隧道压坡方案相对较好。

综上所述，从工程投资、工程地质条件及工程风险方面综合分析，采用工程安全可靠，运营风险较小、投资略多的德庆隧道压坡方案。