衢丽铁路东西岩站前穿越岩堆体线路方案研究

吕文强

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉430063）

1 概况

1.1 项目概况

衢州至丽水铁路（以下简称“衢丽铁路”）位于浙江省西南部，西起衢州市，东至丽水市。项目是浙江省“大花园”运输通道建设的支撑性工程，也是华中、西南地区至丽温地区最为便捷的运输通道，同时是一条承担温州港货物集疏运的重要后方运输通道。线路地处浙江括苍山脉西北侧，地形以中低山、丘陵和镶嵌其中的丘陵盆地构成，地形地貌复杂，沿线所经地区岩性复杂，出露有第四系松散地层、中生界火山岩、火山沉积岩、元古界变质岩及燕山期侵入岩，属于典型的复杂山区铁路。[1]衢丽铁路松阳至丽水段线路走向自衢宁铁路松阳站引出，经莲都区丽新乡设东西岩站，接入金温铁路丽水站，正线长65.303km，桥隧比87.63%，国铁I 级、200km/h 客货共线标准等级。[2]（图1）

图1 衢丽铁路松阳至丽水段线路方案走向示意图

1.2 东西岩站前岩堆体概况

东西岩站为衢丽铁路新建中间站，车站地处山区丘陵地带，周边地形起伏大，车站主体工程位于路基段，两端咽喉区位于桥梁段，路堤地段最大填高20.3m，路堑地段最大挖高18.4m，工程条件较为复杂，但却是该区域较为合适的站址选择位置。（图2）岩堆体位于东西岩站前DK30+200 附近，距离东西岩站1.715km。岩堆体长约350 米，宽约200 米，厚约10～33m，主要为块石土、碎石土，下伏基岩为泥质粉砂岩、凝灰岩。岩堆体地貌呈上陡下缓，上部山坡陡峭，岩石破碎，危岩落石发育，下部较平缓，堆积体厚度较大，线路从岩堆体穿过距离长约240 米。（图3）

图3 东西岩站前岩堆体位置

受东西岩站位置限定，线位无法进行大的调整，进而无法完全绕避岩堆体范围，因此借助地质调查、物探、钻探、稳定性计算等对岩堆体进行了详细的勘察。[3-4]

图2 东西岩站平面布置示意图

1.2.1 地质调查

首先，组织专门测绘小组对堆积体进行详细的地质调查，调查发现该处堆积体规模较大，为此又开展了针对性的物探和钻探工作。（图4）

图4 岩堆体地质调查

1.2.2 物探

图5 岩堆体物探

对该岩堆体布置了4 条高密度电法纵测线，1 条横测线，根据高密度成果资料分析，堆积体的电性特征应呈高阻反映，在堆积体底部一定范围内形成明显低阻区域，按电阻率圈定堆积体，范围、深度如图5 所示。

1.2.3 钻探

现场共布置了12 个钻孔，钻探成果真实反应岩堆体的厚度，并进一步验证物探解译成果的合理性。

1.2.4 稳定性计算

选择岩堆体的最不利断面，通过计算该断面在一般工况和暴雨工况条件下的安全系数，来判定岩堆体的稳定性。一般工况下计算结果显示安全系数Fs=1.51，属稳定状态。暴雨工况下计算结果显示安全系数Fs=1.11，属基本稳定状态。

2 穿越岩堆体线路方案研究

根据对岩堆体分布范围、规模的认定，同时结合东西岩站址工程条件，共研究了北绕岩堆体方案、南绕岩堆体方案和中部穿越岩堆体方案。比较范围：DK24+900～DK35+300。（图6）

图6 东西岩站前岩堆体比选方案示意图

2.1 方案说明

2.1.1 北绕岩堆体方案：线路跨宣平溪后，为保证东西岩站站房及生产房屋基本布置在路基区段，不致站址条件变得太差、站区填方过高，线路局部穿越岩堆体北侧，综合维修工区布置在第三象限。比较范围内线路全长10.4km，路基长度1.65km（其中车站范围内路基长度0.976km），桥梁4 座2.206km、隧道4座6.728km，桥隧总长8.75km，桥隧比84.2%。

2.1.2 中部穿越岩堆体方案：线路跨宣平溪后，在岩堆体中部区域穿过，需对岩堆体进行处理，东西岩站设置在咸宜村东侧，综合维修工区布置在第三象限。比较范围内线路全长10.31km，路基长度2.05km （其中车站范围内路基长度1.095km），桥梁4 座1.927km、隧道4 座6.335km，桥隧总长8.26km，桥隧比80.1%。

2.1.3 南绕堆积体方案：线路由南侧绕避堆积体，穿马村北侧房屋，站房及生产房屋偏心布置在站坪小里程端北侧，综合维修工区布置在第三象限。比较范围内线路全长10.271km，路基长度1.76km（其中车站范围内路基长度1.065km），桥梁4 座2.507km、隧道4 座6.0km，桥隧总长8.51km，桥隧比82.8%。

2.2 方案比选

2.2.1 从堆积体处理难易程度和费用上分析（图7）

2.2.1.1 中部穿越岩堆体方案：线位以隧道形式正穿岩堆体，处理方案复杂，难度较大。

（1）隧道处理措施

受岩堆体影响段隧道需采用加固措施。拟在隧道中线两侧9m 处采用1.5m 直径钻孔桩作为基坑围护，桩间距2m，钻孔桩进入W2 岩层3m。基底采用1.0m 直径钻孔桩作为基底加固措施，桩间距2m×2m，钻孔桩进入W2 岩层3m。基坑1.5m 钻孔桩间采用地面注浆加固堆积体。隧道加固方案基坑围护桩费用约650 万，基底桩基础费用约1100 万，注浆加固费用约250 万，合计隧道加固费用约为2000 万。比较范围内隧道结构预估费用约为3.98 亿。

（2）堆积体处理措施

为了尽量减小对岩堆体的扰动，同时保持既有坡面的稳定，采用抗弯强度较高的H 型桩的强支挡方案来保证岩堆体的稳定性。

a.在桥台上方沿等高线布置三排H 型桩进行挡护桥台上方的岩堆体产生的向下的推力，主桩和副桩均选用3×3 的截面尺寸，梁选用3×4.5 的截面尺寸，桩间距为5m。

b.在桥梁左侧布置一排H 型桩进行挡护桥台左侧的岩堆体产生的推力，桩的尺寸和桩间距与桥台上方的三排桩保持一致。

c. 对山坡上的危岩落石利用清除和主被动网防护进行治理。

d.对山坡上的危岩体采用锚杆或锚索进行加固处理。

图7 堆积体处理方案示意图

中穿方案进行治理的的费用如下：

a.桥台上方三排H 型桩的费用：10137 万；

b.桥梁左侧一排H 型桩的费用：1222 万；

c.危岩落石和危岩体的治理费用：1300 万。

总费用：10137+1222+1300=12659 万

2.2.1.2 北绕岩堆体方案：北绕方案从岩堆体的北部以隧道形式穿过，岩堆体的上部厚度较薄，穿越长度约70 米，由于岩堆体整体为稳定状态，在隧道顶部进行注浆，同时施工过程中加强支护。由于山坡上有少量危岩落石，隧道洞口仰坡上方危岩落石需清除或进行防护。该方案隧道拱顶位于堆积体浅层剖面下，故仅需对隧道拱顶处堆积体进行少量注浆加固即可，处理费用350 万元，另危岩落石清除或防护费用1040 万。

2.2.1.3 南绕岩堆体方案：南绕方案从岩堆体的南部一角穿过，该处以桥梁形式通过，岩堆体对线路影响较小，由于山坡上有少量危岩落石，需将山坡上方危岩落石进行清除或防护即可。危岩落石的清除或防护费用500 万。

2.2.2 从车站设置条件上分析

2.2.2.1 中部穿越岩堆体方案：车站依地势而建，有填有挖，设置条件较好，站址位置地方认可，满足地方规划要求。

2.2.2.2 北绕岩堆体方案：车站大里程方向咽喉区和站台及小里程段综合维修工区牵出线位于桥上，三线桥长420 米，五线桥长192.8 米，桥梁造价高，车站填方较大，最大填高达25 米，站房设置于线路左侧，拆迁量少于南绕方案。

2.2.2.3 南绕岩堆体方案：受车站小里程端曲线控制，站场整体往大里程移动。为保证站房及其附属房屋不上桥，站房偏心布置于车场小里程端北侧路基上，但大里程方向咽喉区和站台上桥，五线桥长增加，房屋拆迁增加。

2.2.3 从工程投资分析

三方案中北绕方案线路最长，中部穿越方案次之，南绕方案最短。但三方案的主要投资差异在岩堆体处理费用、危岩落石处理费用、隧道加固措施费用、车站范围内五线桥费用及拆迁费用上。

2.2.3.1 中部穿越岩堆体方案：站址条件最好，车站及站房均设置在路基上，仅车站丽水端咽喉上桥，故车站工程费用最省，但该方案穿越岩堆体，需对岩堆体及隧道仰坡面危岩落石进行处理，处理费用约为1.266 亿元；岩堆体范围内隧道加固措施费约0.2 亿元。

2.2.3.2 北绕岩堆体方案：车站站房及附属房屋基本位于路基上，但该方案填高较高，填方量较大，车站范围内五线桥长度287m，投资0.574 亿元；且该方案局部穿越了堆积体，隧道加固措施费350 万元，堆积体处理费1040 万元。

2.2.3.3 南绕岩堆体方案：五线桥最长486m，投资0.972 亿元，该方案虽绕避堆积体，但穿越了凉亭下村、马村北侧，站房区域在咸宜村拆迁量增大，投资增加6219 万元，同时该方案处理危岩落石费500 万元。

经比选，北绕方案投资最省，较中部穿越方案工程投资节省6470 万元，较南绕方案工程投资增加8140 万元。（表1）

2.2.4 从地方意见上分析

东西岩站为全线唯一的新建中间站，前期多次与地方对接，明确了站位设置在咸宜村西侧，同时结合站场所处地形，北侧低、南侧高，在北侧规划了站房及站前广场，并且站房朝向东西岩景区，地方较为认可，满足其规划要求。

2.3 优缺点综合分析

2.3.1 中部穿越岩堆体方案：东西岩站均位于路基上，站址条件最好，且拆迁量最少，地方认可；但该方案穿越堆积体，需进行工程措施处理，存在工程风险，且处理措施费用相对较高。

2.3.2 北绕岩堆体方案：线位从岩堆体北侧薄层穿过，处理费用较中穿方案省，但该方案站址位置较中穿方案位置差，填方大，五线桥长度增加，工程费用增大。

表1 东西岩站前岩堆体线位方案技术经济比较表

2.3.3 南绕岩堆体方案：虽绕避堆积体范围，但拆迁量增加较多，且站址位置较中穿方案差，站址往大里程方向移动，增加了咸宜村的拆迁，五线桥长度增加，工程费用增大。

综上分析，中部穿越岩堆体方案存在较大地质风险和安全隐患，且处理费用较大；南绕岩堆体方案站址条件变差，拆迁量增加较多，工程投资最大，予以舍弃；北绕岩堆体方案局部穿越岩堆体薄层，工程处理措施简单，风险可控，站址条件虽较中穿方案差，但工程投资最省，站房较中穿方案北移62m，也基本满足地方规划要求，故本次比选推荐北绕岩堆体方案。

3 结论

本文对衢丽铁路东西岩站前穿越岩堆体线路方案展开研究，首先从岩堆体的调查分析入手，摸清岩堆体的范围、规模和特性，其次从岩堆体处理难易程度和费用、车站设置条件、工程投资、地方意见等方面分析，最终推荐采用简单处理、局部穿越北侧岩堆体薄层、风险可控、工程投资省的北绕岩堆体方案。

不良地质体在山区选线中极为常见，本文的研究虽仅针对大型岩堆体，但却对复杂山区穿越不良地质体选线提供了较为详实的研究方法和思路。总结如下：

3.1 选线前需分析影响线路走向的控制因素，并着重对不良地质体进行评判分析；[3-4]

3.2 针对不良地质体，选线过程中能绕避则绕避，因为不良地质体确实存在不稳定的因素；

3.3 在多因素影响下确因无法绕避的情况，最大限度的绕避其核心区，从其边缘通过，并加强研究不良地质体的处理措施，确保处理措施能够保证工程安全；

3.4 如何处理好不良地质体与线位的关系，重点在于对不良地质体的掌握程度上，掌握的越详细越可平衡好线位与不良地质体的关系，找出最佳穿越路径；

3.5 随着我国工程技术水平的增强，工程处理措施的增多，并不是遇到不良地质体就一定要完全绕避，从其浅弱薄层中穿过并适当采取加固措施也是一个行之有效的办法。铁路选线是一个辐射面广、综合性强、复杂程度高的系统工程。[5-7]随着我国山区铁路的不断修建，本文的研究可为类似项目、类似工程提供参考。