胡子平

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

復(fù)雜山區(qū)鐵路宜昌萬(wàn)州線綜合選線設(shè)計(jì)

胡子平

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

宜萬(wàn)鐵路東起鴉宜鐵路花艷站,西止達(dá)萬(wàn)鐵路萬(wàn)州站,是鐵路進(jìn)出川渝地區(qū)的東通道之一,也是滬漢蓉快速鐵路客運(yùn)通道的重要組成部分。滬漢蓉快速鐵路客運(yùn)通道途經(jīng)川、渝、鄂、皖、蘇、滬6省市,聯(lián)接長(zhǎng)江上、中、下游,是橫跨我國(guó)東中西部的重要鐵路通道。鐵路位于鄂西渝東山區(qū),地形非常困難,地質(zhì)異常復(fù)雜。針對(duì)路網(wǎng)規(guī)劃、宜萬(wàn)鐵路功能定位、地形地質(zhì)條件、環(huán)水保要求、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和施工運(yùn)營(yíng)安全等特點(diǎn),對(duì)鐵路接軌點(diǎn)、線路走向、復(fù)雜地質(zhì)地段等線路方案的選擇進(jìn)行研究分析,提出復(fù)雜山區(qū)鐵路線路選擇的思路和方法,為類似工程項(xiàng)目選線提供參考。

宜萬(wàn)鐵路;復(fù)雜山區(qū);鐵路選線;設(shè)計(jì)

宜萬(wàn)鐵路是一條以客運(yùn)為主,兼顧貨運(yùn)的大能力電氣化鐵路干線;是進(jìn)出川渝地區(qū)的東通道之一,也是我國(guó)中長(zhǎng)期規(guī)劃路網(wǎng)“四縱四橫”之一滬漢蓉快速鐵路客運(yùn)通道的重要組成部分。線路位于云貴高原的東北麓長(zhǎng)江與清江分水嶺的南側(cè)山區(qū),沿線河谷深切,地勢(shì)陡峻,地形極其困難,線路兩次跨越長(zhǎng)江及多次跨越深澗峽谷。地質(zhì)構(gòu)造位于我國(guó)東部的新華夏系第三隆起帶的中南段和長(zhǎng)江中下游東西向構(gòu)造西段延伸部分,以及兩者的交接、復(fù)合部位,沿線發(fā)育有滑坡、順層、危巖落石、巖堆等不良地質(zhì),特別是碳酸鹽巖廣泛分布,巖溶地貌發(fā)育。宜萬(wàn)鐵路在勘察設(shè)計(jì)中,根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析和勘察成果,對(duì)區(qū)域路網(wǎng)、接軌點(diǎn)、線路走向、環(huán)水保、復(fù)雜地質(zhì)地段、施工運(yùn)營(yíng)安全等方面線路方案的選擇進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì),并根據(jù)復(fù)雜的地質(zhì)情況在施工地質(zhì)和工程處理方面采取了加強(qiáng)措施,以適應(yīng)滬漢蓉快速鐵路的功能定位和困難的地形條件及復(fù)雜的地質(zhì)條件。

1 選線設(shè)計(jì)難點(diǎn)和特點(diǎn)

1.1 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)完善

在既有路網(wǎng)結(jié)構(gòu)中,北有武康線(武漢—安康),南有湘黔線(貴陽(yáng)—株洲),東有洛湛線(洛陽(yáng)—湛江),西有襄渝線(襄樊—重慶)和川黔線(成都—貴陽(yáng));在這些既有鐵路間約24萬(wàn)km2的地區(qū)為鐵路空白。在20世紀(jì)60年代,川漢地區(qū)研究的線路方案歸納為長(zhǎng)江北岸、清江、桑植、澧水和沅江等五大方案。改革開(kāi)放后,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,川渝地區(qū)與我國(guó)東、中部地區(qū)的客貨交流呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì),既有路網(wǎng)川渝地區(qū)東出鐵路通道已適應(yīng)不了國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要;如何結(jié)合宜萬(wàn)鐵路線路方案的選擇,進(jìn)一步完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu),適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步,意義重大。

1.2 功能定位對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的影響

宜萬(wàn)鐵路的功能定位,不單是一條快速客運(yùn)鐵路,而且還是一條服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、兼顧貨運(yùn)的鐵路。快速客運(yùn)鐵路要求大半徑曲線,但難以適應(yīng)地形條件。客運(yùn)采用動(dòng)車組對(duì)線路縱坡可以選用較大坡度,有利于線路高程的起伏,適應(yīng)地形地質(zhì)條件;貨物運(yùn)輸受機(jī)車牽引力限制,選用較小坡度更有利于提高運(yùn)輸能力、運(yùn)輸質(zhì)量和降低運(yùn)營(yíng)成本。如何滿足宜萬(wàn)鐵路的功能需求,有必要對(duì)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方案選擇進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

1.3 環(huán)水保要求

宜萬(wàn)鐵路兩跨長(zhǎng)江,線路主要位于長(zhǎng)江上游清江流域內(nèi)的鄂西山區(qū),環(huán)境優(yōu)美,風(fēng)光秀麗,但水土流失嚴(yán)重,生態(tài)脆弱。脆弱的生態(tài)環(huán)境對(duì)宜萬(wàn)鐵路工程建設(shè)的環(huán)境保護(hù)和水土保持工作提出了更高的要求。

1.4 地形條件極其困難

宜萬(wàn)鐵路位于云貴高原的東北麓,西部以齊岳山為界,進(jìn)入四川盆地;東部則向江漢平原過(guò)渡。沿線山高壁陡,河谷深切,地形極其困難;線路所經(jīng)相對(duì)高差一般在300～800m,局部近1000m。

1.5 地質(zhì)條件極為復(fù)雜

線路位于我國(guó)東部的新華夏系第三隆起帶的中南段和長(zhǎng)江中下游東西向構(gòu)造西段延伸部分,以及兩者的交接、復(fù)合部位,地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜。線路通過(guò)約占全線70%的測(cè)區(qū)內(nèi),大面積出露灰?guī)r地層,巖溶發(fā)育,地下水豐富,暗河系統(tǒng)發(fā)育。主要工程地質(zhì)特征有巖溶、巖溶水、順層、滑坡、崩塌、巖堆、斷層破碎帶等。

1.6 地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展

宜萬(wàn)鐵路沿線所經(jīng)湖北省和重慶市所轄3地市的7個(gè)縣市,是湘鄂川黔革命根據(jù)地的重要組成部分,為我國(guó)土家族、苗族、侗族等少數(shù)民族的重要聚居地。吸引區(qū)內(nèi)水力資源、礦產(chǎn)資源、生物資源和旅游資源極具潛力,但由于地處山區(qū),交通設(shè)施落后,對(duì)外交通不便,經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平相對(duì)較低,是國(guó)家重點(diǎn)扶貧連片地區(qū)之一。宜萬(wàn)鐵路線路走向選擇、車站的設(shè)置要考慮沿線經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)的地理位置、城市規(guī)劃,要從根本上改變沿線交通狀況,推動(dòng)和促進(jìn)區(qū)域和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.7 施工、運(yùn)營(yíng)安全

沿線順層、滑坡、巖堆等不良地質(zhì)普遍;其中齊岳山至萬(wàn)州段位于砂巖地區(qū),易風(fēng)化剝落、掉塊。這些不良地質(zhì)易受氣候影響,鐵路在施工和運(yùn)營(yíng)期間存在山體錯(cuò)位、滑坡、泥石流和崩塌落石等潛在的安全隱患。

2 綜合選線技術(shù)

在宜萬(wàn)鐵路選線設(shè)計(jì)中,全面考慮其難點(diǎn)和特點(diǎn),結(jié)合工程技術(shù)經(jīng)濟(jì),開(kāi)展了綜合選線研究和比較,選取合理的線路方案。

2.1 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化選線

項(xiàng)目前期研究階段,繼沿海經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)后國(guó)家開(kāi)發(fā)建設(shè)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,東、中、西部地區(qū)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)交往日益頻繁,對(duì)鐵路運(yùn)輸及服務(wù)質(zhì)量的要求也日益提高。經(jīng)研究,提出了沿江鐵路通道的概念,即重慶(成都)經(jīng)武漢至南京(上海)鐵路通道。

沿江鐵路通道西段(武漢以西),東邊接入武漢是無(wú)二選擇,西邊需考慮重慶和成都兩大城市。宜萬(wàn)鐵路作為沿江鐵路西段中的一個(gè)部分,如何充分發(fā)揮既有路網(wǎng)功能,以及如何完善和優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)使沿江鐵路通道客貨運(yùn)更為順暢便捷和更好為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù),是線路方案選擇的一個(gè)重要因素。在前期研究階段,東西兩端都做了區(qū)域通道線路走向的方案研究。

2.1.1 東端接軌線路方案選擇

宜昌地區(qū)在20世紀(jì)90年代有既有焦(作)柳(州)鐵路,焦柳鐵路在宜昌枝城跨長(zhǎng)江,設(shè)有枝城鐵路長(zhǎng)江大橋;在既有焦柳鐵路鴉鵲嶺車站至宜昌城區(qū)設(shè)有既有鴉宜鐵路支線。研究初期,宜萬(wàn)鐵路東端接軌計(jì)劃在焦柳鐵路長(zhǎng)江以南的枝城車站接軌,以利用枝城鐵路長(zhǎng)江大橋,減少工程投資,本項(xiàng)目也就有了當(dāng)時(shí)“枝萬(wàn)線”的建名;但線路經(jīng)枝城接軌往東至武漢,運(yùn)輸徑路折角繞彎。因此,在宜昌地區(qū)通過(guò)對(duì)枝城、枝江和宜昌等接軌方案在客貨運(yùn)主要流向、運(yùn)輸組織、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了綜合比較。推薦的宜昌花艷接軌方案需新建長(zhǎng)江鐵路大橋,投資較大,但緩解了枝城鐵路長(zhǎng)江大橋遠(yuǎn)期能力不足的矛盾,所形成的沿江鐵路客貨運(yùn)最為順捷,運(yùn)輸組織合理,而且有利于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展,優(yōu)化和完善了路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。宜萬(wàn)線東端接軌方案平面示意見(jiàn)圖1。

圖1 宜萬(wàn)線東端接軌方案平面示意

2.1.2 西端接軌線路方案選擇

研究當(dāng)時(shí),項(xiàng)目西端既有路網(wǎng)有襄渝鐵路、成達(dá)鐵路、達(dá)萬(wàn)鐵路和在建的渝懷鐵路。西端接軌方案,從既要利用既有鐵路,又要發(fā)展和完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)出發(fā),主要研究了萬(wàn)州、涪陵和黔江接軌方案。

黔江接軌方案,重慶經(jīng)黔江至恩施方案運(yùn)輸徑路最長(zhǎng),新建沿江快速鐵路線路長(zhǎng),投資大。

萬(wàn)州接軌方案,成都經(jīng)達(dá)州、萬(wàn)州至武漢運(yùn)輸里程最短,初期投資最少,而且貫通了達(dá)萬(wàn)盡頭鐵路,成為沿江鐵路的通道之一,有利于川渝東通路的拓展和路網(wǎng)布局,并提高了既有鐵路的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

涪陵接軌方案,重慶經(jīng)涪陵、利川至武漢運(yùn)輸里程最短,而且新建線路標(biāo)準(zhǔn)高,運(yùn)輸質(zhì)量高,符合發(fā)展需要;但初期投資較大。通過(guò)研究分析,推薦初期在萬(wàn)州接軌,貫通達(dá)萬(wàn)鐵路,拓展鐵路通道;之后,適時(shí)建設(shè)涪陵至利川鐵路及成都至重慶客運(yùn)專線,提高沿江鐵路整體運(yùn)輸質(zhì)量,進(jìn)一步完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。宜萬(wàn)線西端接軌方案示意見(jiàn)圖2。

圖2 宜萬(wàn)線西端接軌方案示意

2.2 環(huán)水保選線

宜昌至恩施段,線路走向系統(tǒng)地做了沿清江方案和越嶺方案的研究。沿清江線路方案,線路走在清江河谷岸坡,研究認(rèn)為:(1)受清江水利梯級(jí)開(kāi)發(fā)(高壩州、隔河巖、水布埡等水電站)的影響,線路高程抬高,鐵路橋梁高度、跨度大大增加。(2)清江岸坡地形地質(zhì)條件復(fù)雜,沿線巖溶、滑坡、崩塌、堆積體等不良地質(zhì)普遍;為盡量避開(kāi)不良地質(zhì)對(duì)工程的影響,線路多以離開(kāi)岸坡設(shè)隧道通過(guò),橋隧比達(dá)到79%,施工難度加大;大量的隧道棄砟處理困難,影響環(huán)境。(3)清江兩岸環(huán)境優(yōu)美,風(fēng)光秀麗,傍清江修建鐵路勢(shì)必對(duì)自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。(4)沿線人煙、工礦企業(yè)稀少,鐵路遠(yuǎn)離巴東、建始等經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn),不利于地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。(5)其他基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也充分考慮到了鄂西山區(qū)的工程自然條件,如318國(guó)道、已建成的中石油天然氣管道和正在建設(shè)的滬蓉西高速公路、中石化天然氣管道,都走在越嶺這條交通、管道和電力、通信走廊內(nèi),以減少工程風(fēng)險(xiǎn)和保護(hù)環(huán)境。推薦的越嶺方案,線路走在長(zhǎng)江與清江分水嶺南側(cè)的半坡地帶,經(jīng)過(guò)賀家坪、巴東、建始等經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn),有利于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展,地質(zhì)條件相對(duì)較好,減少對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞。

基于環(huán)水保理念,在初步設(shè)計(jì)階段,對(duì)原設(shè)計(jì)41處高填路堤、深挖路塹地段的線路方案進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化。將高填方路基調(diào)整線位改設(shè)橋梁,將深挖方路基調(diào)整線位改設(shè)隧道,大大減少了土建工程對(duì)自然環(huán)境的擾動(dòng)和破壞,提高了水土保持能力;同時(shí),提高了復(fù)雜山區(qū)鐵路整體質(zhì)量和安全以及抵御自然災(zāi)害的能力。

宜昌地區(qū)線路跨越長(zhǎng)江,研究了上跨長(zhǎng)江的橋梁方案和下穿長(zhǎng)江的沉管隧道方案。沉管隧道方案能降低對(duì)長(zhǎng)江黃金水道航運(yùn)的影響,但其沉管槽道的爆破施工對(duì)中華鱘和水環(huán)境影響極大。橋梁方案通過(guò)科技創(chuàng)新,加大跨江孔跨,減少對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)的影響;并在橋墩基礎(chǔ)施工中,設(shè)置雙層鋼護(hù)筒圍堰,一是將對(duì)中華鱘的影響降低到最小程度,二是施工油污和污泥水可以留存在護(hù)筒中,及時(shí)通過(guò)船只裝運(yùn)至指定位置處理,減少對(duì)長(zhǎng)江水環(huán)境的污染。從環(huán)水保角度出發(fā),線路最終選擇橋梁方案跨越長(zhǎng)江。

電氣化鐵路與附近電磁敏感設(shè)施的電磁兼容性也是線位選擇需要考慮的環(huán)境問(wèn)題。宜昌長(zhǎng)江橋位的選擇,除了要考慮水文、航道和航運(yùn)等方面因素,還考慮了電磁兼容性的問(wèn)題。通過(guò)仿真計(jì)算、模擬測(cè)試和科研分析取得的成果,為選擇橋位方案提供了理論、技術(shù)依據(jù)。

2.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選線

鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定,既要滿足其在路網(wǎng)中的地位和功能需求,又受其所經(jīng)地區(qū)地形地質(zhì)條件的影響;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的高低既影響著鐵路運(yùn)輸能力和運(yùn)輸質(zhì)量,又影響著線路方案的選擇。

宜萬(wàn)鐵路受極其困難和復(fù)雜的地形地質(zhì)條件的影響,不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如限制坡度和速度目標(biāo)值等,對(duì)線路選線、工點(diǎn)選型、工程處理措施的研究和應(yīng)用以及工程投資影響極大。大坡度、低速度的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)小坡度和高速度而言,更能適合困難的地形和地質(zhì)條件,減少工程量,降低工程投資。在勘察工作的基礎(chǔ)上,對(duì)各種不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)和鐵路適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要所應(yīng)定位的功能和作用等綜合研究和分析,相對(duì)滬漢蓉快速鐵路客運(yùn)其他段落而言,宜萬(wàn)鐵路宜昌至涼霧段推薦采用較低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.1 速度目標(biāo)值與選線

滬漢蓉快速鐵路客運(yùn)通道做為連接西部地區(qū)與東、中部地區(qū)一條最重要的快速鐵路客運(yùn)通道,理應(yīng)選用高速度的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但受地形地質(zhì)條件限制,在滿足國(guó)家遠(yuǎn)景運(yùn)輸需要的前提下,經(jīng)過(guò)工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,適當(dāng)降低宜萬(wàn)線的速度目標(biāo)值,以較小的曲線半徑(一般地段2000m,困難地段1600m)適應(yīng)地形條件,減少工程量,降低工程投資;宜萬(wàn)鐵路宜昌至涼霧段選用160km/h的旅客列車行車速度。

2.3.2 設(shè)計(jì)坡度與選線

宜萬(wàn)鐵路于宜昌和萬(wàn)州兩跨長(zhǎng)江,沿線經(jīng)過(guò)了堡鎮(zhèn)、野三關(guān)和齊岳山3個(gè)長(zhǎng)大緊坡越嶺地段。現(xiàn)設(shè)計(jì)的下行方向(宜昌至萬(wàn)州方向)拔起高度為2080.5m,上行拔起高度為1947.1m,上下行拔起高度總和為4027.6m;緊坡地段長(zhǎng)度 182.6km,足坡使用率為48.5%。

受當(dāng)時(shí)機(jī)車牽引力的限制,為滿足鐵路運(yùn)輸能力的需要和改善運(yùn)營(yíng)條件,降低運(yùn)營(yíng)成本,選擇較緩的線路坡度,即限制坡度9‰、雙機(jī)加力坡18‰。但在宜萬(wàn)鐵路橋梁修建技術(shù)中,通過(guò)科技攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新,采用了多座在鐵路橋梁型式、跨度、高度都居世界、亞洲和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位的橋梁,鐵路適應(yīng)地形條件的能力更強(qiáng),能更多地抬高線路高程,減少滑坡、巖堆、崩塌落石和深部水平發(fā)育巖溶等不良地質(zhì)的影響。為防范風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)害,在施工過(guò)程中,對(duì)復(fù)雜巖溶隧道的施工地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),并納入了施工工序;創(chuàng)新開(kāi)展了復(fù)雜巖溶隧道施工防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、氣象和水文觀測(cè)設(shè)計(jì)。同時(shí),對(duì)巖溶隧道基底和周邊及巖溶路塹基底隱伏巖溶進(jìn)行工后探查工作;并在探查、分析和研究的基礎(chǔ)上,提出處理措施。

2.4 工程地質(zhì)與選線

在宜萬(wàn)鐵路的線路方案選擇中,除完成項(xiàng)目建設(shè)勘察設(shè)計(jì)階段工作所必需的地質(zhì)勘察工作外,還針對(duì)地質(zhì)條件特別復(fù)雜地段,開(kāi)展了加深地質(zhì)工作和針對(duì)重大復(fù)雜工點(diǎn)的專項(xiàng)地質(zhì)工作;根據(jù)地質(zhì)勘察成果具體指導(dǎo)線路方案的選擇。

2.4.1 加深地質(zhì)工作

加深地質(zhì)工作主要采用綜合勘探,包括衛(wèi)星遙感、大面積地質(zhì)調(diào)繪、水文地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探以及相關(guān)的測(cè)試(綜合測(cè)井、地應(yīng)力、瓦斯等)、試驗(yàn)(土石水樣、水文)和觀測(cè)(泉、暗河流量)等工作,以進(jìn)一步查清控制線路方案的滑坡、暗河等重大工程地質(zhì)、水文地質(zhì)問(wèn)題。

2.4.2 專項(xiàng)地質(zhì)勘察工作

長(zhǎng)大復(fù)雜巖溶隧道線位的選擇也是宜萬(wàn)線選線工作的重點(diǎn)。采用先進(jìn)的儀器設(shè)備和綜合勘察技術(shù),開(kāi)展了大面積水文地質(zhì)測(cè)繪、探洞、物探、鉆探、綜合測(cè)井、巖溶水連通示蹤試驗(yàn)、氣象和水文觀測(cè)等專項(xiàng)地質(zhì)勘察工作,查明影響隧道施工安全的重大地質(zhì)問(wèn)題和誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的復(fù)雜地質(zhì)背景、形成規(guī)律和控制因素,對(duì)其產(chǎn)生的危害和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,為線路方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2.4.3 復(fù)雜地質(zhì)地段線路方案選擇

通過(guò)初測(cè)前的地質(zhì)加深工作,基本查明了榔坪至高坪、恩施至利川和齊岳山地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、巖溶發(fā)育的基本特征,分析了影響線路方案的暗河系統(tǒng)、重大不良地質(zhì)等主要工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,研究了工程技術(shù)處理措施,對(duì)多種可能的線路方案進(jìn)行了工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較等綜合分析和比較,并根據(jù)專項(xiàng)地質(zhì)工作成果,不斷完善和優(yōu)化,進(jìn)而選擇安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的線路方案。選擇的線路方案繞避了滑坡、順層、巖堆、暗河等多處重大不良地質(zhì)體。榔坪至高坪段線路方案示意見(jiàn)圖3;恩施至利川段線路方案示意見(jiàn)圖4。

圖3 榔坪至高坪段線路方案示意

線路出賀家坪車站后,于堡鎮(zhèn)越嶺設(shè)堡鎮(zhèn)隧道。堡鎮(zhèn)隧道處在灰?guī)r與碎屑巖地層交界區(qū)域;南側(cè)為灰?guī)r地區(qū),主要為泥灰?guī)r;北側(cè)為碎屑巖,主要為碳質(zhì)頁(yè)巖。在地質(zhì)測(cè)繪和有關(guān)勘探工作的基礎(chǔ)上,為避開(kāi)灰?guī)r地區(qū)巖溶問(wèn)題對(duì)隧道的影響,堡鎮(zhèn)隧道線位最終選擇在碎屑巖一側(cè)。在隧道施工中,由于隧道深埋,高地應(yīng)力軟巖大變形的問(wèn)題十分突出。對(duì)于隧道高地應(yīng)力軟巖大變形問(wèn)題,根據(jù)科研成果,設(shè)計(jì)采取了相應(yīng)的分級(jí)高地應(yīng)力隧道支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu);施工中,采取綜合監(jiān)控測(cè)試手段摸清軟巖高地應(yīng)力大變形規(guī)律,根據(jù)綜合測(cè)試成果,及時(shí)調(diào)整了隧道支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu),但施工工期受到影響。為滿足項(xiàng)目總體工期需要,在隧道南側(cè)的泥灰?guī)r區(qū)域增設(shè)近2km長(zhǎng)的輔助導(dǎo)坑;由于輔助導(dǎo)坑地質(zhì)條件較好,施工工期明顯加快,也未出現(xiàn)巖溶不良地質(zhì)的影響。因此,從施工的結(jié)果來(lái)看,堡鎮(zhèn)隧道線位若往南側(cè)靠,設(shè)在泥灰?guī)r區(qū)域內(nèi),則投資和工期的效果可能要優(yōu)于現(xiàn)實(shí)施的方案。堡鎮(zhèn)隧道線位方案示意見(jiàn)圖5。

圖4 恩施至利川段線路方案示意

圖5 堡鎮(zhèn)隧道方案示意

2.5 施工、運(yùn)營(yíng)安全與選線

在線路方案選擇中,選擇的線路方案除要避開(kāi)滑坡、巖堆、崩塌落石等不良地質(zhì)對(duì)工程本身的影響外,還要考慮鐵路主體結(jié)構(gòu)工程范圍以外的上述不良地質(zhì)因自然天氣造成可能存在的自然地質(zhì)災(zāi)害對(duì)鐵路安全構(gòu)成的危害。

齊岳山以西,線路所經(jīng)地層多為砂巖出露,溝谷地段兩側(cè)出露的砂巖風(fēng)化嚴(yán)重,受雨水侵蝕,易形成崩塌落石,危及鐵路施工和運(yùn)營(yíng)安全。在溝谷地段選線中,打破傍山、傍溝的傳統(tǒng)線位理論,多選擇隧道方案線位。

在隧道洞口和橋梁位置選擇中,盡量避開(kāi)巖堆、順層等不良地質(zhì),選擇地質(zhì)條件好的位置,防范自然災(zāi)害,保證鐵路運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)期的安全。

3 體會(huì)和建議

復(fù)雜山區(qū)宜萬(wàn)鐵路不久將建成通車,一條科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、人文、環(huán)保的鐵路,一條加快沿江經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)沿線國(guó)土開(kāi)發(fā)和社會(huì)進(jìn)步的鐵路,一條沿線人民企盼了百年的鐵路就要落成在鄂西渝東山區(qū)這塊美麗的土地上?；仡櫼巳f(wàn)鐵路線路方案的選擇,提出一些體會(huì)和建議。

(1)接軌點(diǎn)線路方案選擇,要考慮路網(wǎng)規(guī)劃,通過(guò)區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)查和運(yùn)輸組織分析,優(yōu)化和完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu),適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。

(2)復(fù)雜山區(qū)鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇,不僅要考慮其地形、地質(zhì)等自然條件,還要考慮其在路網(wǎng)中的地位、作用和功能定位,結(jié)合工程技術(shù)經(jīng)濟(jì),進(jìn)行多方案的比選。

(3)積極開(kāi)展科技攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新,突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念,使鐵路技術(shù)水平、管理水平適應(yīng)復(fù)雜山區(qū)鐵路建設(shè),為鐵路現(xiàn)代化建設(shè)提供科技支撐。

(4)復(fù)雜山區(qū)鐵路線路方案選擇,應(yīng)考慮地方自然環(huán)境和水土保持的要求,包括施工和運(yùn)營(yíng)安全等因素。

(5)復(fù)雜地質(zhì)地段線路方案選擇,應(yīng)采取多種勘探手段,加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作,深入分析地質(zhì)資料,全面掌握區(qū)域和工程地質(zhì)情況,對(duì)線路方案進(jìn)行充分地研究和比較。

[1] 鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.新建鐵路宜萬(wàn)線宜昌至萬(wàn)州段可行性研究報(bào)告[R].武漢:2003.

[2] 鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.新建鐵路宜萬(wàn)線宜昌至萬(wàn)州段初步設(shè)計(jì)[Z].武漢:2003.

[3] 鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.新建鐵路宜萬(wàn)線宜昌至萬(wàn)州段修改初步設(shè)計(jì)[Z].武漢:2004.

[4] 呂小應(yīng),胡子平.宜萬(wàn)鐵路工程特點(diǎn)難點(diǎn)分析及對(duì)策措施[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2006(S1):70 -72.

U212.32

A

1004 -2954(2010)08 -0033 -04

2010 -05 -05

胡子平(1964—),男,教授級(jí)高級(jí)工程師,1984年畢業(yè)于上海鐵道學(xué)院鐵道工程專業(yè),工學(xué)學(xué)士。主要從事鐵路勘察、設(shè)計(jì)和技術(shù)管理工作。中鐵四院宜萬(wàn)鐵路建設(shè)指揮部副指揮長(zhǎng)兼總工程師。E-mail:tsyhzp@vip.163.com。