广西德保至靖西铁路岩溶区选线

广西德保至靖西铁路岩溶区选线德保至靖西铁路位于岩溶区，岩溶强烈发育;本文介绍了该铁路通过地质选线，绕避了重大岩溶不良地质。标签：铁路;地质选线;岩溶一、前言德保至靖西铁路为规划的桂西南至越南的铁路货运通道的一部分，已建成的田德至德保铁路的接续段落，地处广西壮族自治区百色市境内德保和靖西两县。线路方案由田德铁路德保站引出，穿越桂西南岩溶中低山区至靖西县的靖西站，正线全长39.977Km。德靖铁路地处桂西南岩溶发育区，地形陡峻，地质条件复杂、地形困难，岩溶十分发育，暗河系统复杂，桥隧比例高达47.3%，为勘察设计难度较大的一条岩溶山区铁路。二、铁路沿线工程地质特点及岩溶复杂性线路地处桂西南岩溶中低山区，总体为峰丛（林）谷（洼）地貌，地形陡峻，地势逐渐由东南向西北抬升，峰林、峰丛地形陡峻，海拔在700〜1200m，洼地、谷地平坦、宽缓，海拔一般在600〜800m之间;峰顶与洼地之间相对高差在50〜400m之间。沿线分布岩溶地貌有溶隙、溶孔、溶沟、落水洞、溶洞、土洞、岩溶塌陷、溶蚀洼地、岩溶谷地、岩溶湖、峰林、孤峰、地下暗河等，组合形态为溶蚀洼（谷）地和溶蚀中低山峰林（丛）。线路附近地带还分布有“老虎岩”和“吉星岩”等巨型溶洞及暗河等岩溶奇观，岩溶强烈发育。本线线路方案在德保县和靖西县内分别受鉴河系统的3段暗河（那边村暗河、老虎岩巨型溶洞风景区处鉴河暗河段和渠雷鉴河暗河段等）和庞凌河系统的山区暗河体系控制，选线地质条件异常复杂，困难艰巨：线路与那边村暗河近乎平交，地质风险巨大在德靖线德保车站出站段，距离站中心约800m处的石灰岩低山内有暗河通过，德保站处还有华银铝专用线接轨，受华银铝专用线线位限制，本线线路无法绕避暗河。且经调查该暗河进、出口高程与其对应的线路投影点高程相差很小，对线路工程设置带来巨大风险，必须准确查明暗河道的准确分布情况及暗河水位及变化高程范围，合理设置工程并采取处理措施。这对工程地质勘察技术提出高难度考验。图2-1-1那边村线路选线条件示意图线路方案受鉴河的两段暗河及“老虎岩”等巨型溶洞影响线路在德保县境内基本沿东西向展布，沿途与蜿蜒的鉴河及其支流呈多次交叉并行的态势。由于鉴河有2段为暗河段，且暗河段支系复杂，连通范围较广，附近多分布巨型溶洞，对线路位置的选择造成巨大影响，也对工程地质选线水平提出较高要求。要准确绕避暗河及其附近的巨型溶洞，必须进行准确的地质勘察和岩溶地质分析工作，查明暗河系统的分布范围和巨型溶洞的范围。图2-2-1老虎岩巨型溶洞风景区及鉴河暗河段线路选线条件示意图图2-2-2渠雷隧道處鉴河暗河段线路选线条件示意图庞凌河水系山区段岩溶系统及其复杂自大道车站分水岭处向西南方向，地表水及地下水汇流向庞凌河，沿途受山体阻隔，在山体及沟谷中形成复杂的岩溶系统，地下岩溶通道及暗河交错连通，地表强烈溶蚀形成的岩溶塌陷密布。由于线路无法绕避该段山区，只能选择合适的位置和合理的线位高程穿过，即以合理的高程跨越暗河段落，这对该段岩溶区地质勘察工作提出了很高要求。图2-3-1马鞍山隧道段山区暗河系统示意图三、地质选线原则及成果（一）地质选线原则岩溶区地质选线原则上对暗河及岩溶集中发育区采用平面位置绕避，但在实际工作中，常常受到各种因素控制，如暗河靠近既定车站站位，或附近受其他无法穿越的工程或建筑控制等，造成无法实施平面位置绕避的情况，为解决这个问题，创新性地提出“立体选线”概念，对线路平面位置和线路路肩高程统一考虑，确保岩溶隧道免受地下水危害，保证施工安全。（二）德靖线地质选线成果1.对暗河的平面位置绕避和立体的空间跨越平面位置的绕避为对暗河的最安全绕避方式;立体的空间跨越方式则是基于岩溶地下水空间分布的垂直分带这一理论基础：即该区岩溶水可划分为垂直渗流带岩溶水、季节变动带岩溶水和地下径流带岩溶水，垂直渗流带岩溶水为地表水下渗至暗河的过程段落，具有水量分散、不稳定和暂时性等特点，不会造成大量的突水涌泥，对工程安全影响较小;季节变动带岩溶水为岩溶地下水随季节变化而涨落的范围，水量大而水位高低不定，但对工程可能造成突发性的严重地质灾害;而地下径流带岩溶水水量大且为稳定流水，可能造成施工中的大量突水涌泥等地质灾害，而且对铁路运营也存在安全隐患。在此理论基础上，立体的空间跨越方式的原则是：确保线路高程位于岩溶水垂直渗流带。本线沿途遭遇了鉴河系统3段暗河（那边村暗河、老虎岩巨型溶洞风景区旁鉴河暗河段及渠雷鉴河暗河段）和庞凌河山区暗河系统。本着安全选线的理念，首先通过区域地质资料分析，结合现场岩溶调查，查明暗河分布范围，采用向暗河上游或下游绕避的方式，在经济合理的条件下进行合理的绕避。如对老虎岩巨型溶洞风景区旁鉴河暗河段及渠雷鉴河暗河段，采用平面上的绕避的方式不仅确保了线路安全，而且实实在在地降低了经济成本。但是本线在那边村暗河段线位受华银铝专用线线位限制，无法绕避开暗河，为了工程安全，采用了合理设置线路路肩高程的方法从立体空间上跨越暗河的方式绕避。经现场测绘，准确确定暗河的进出口高程，结合钻探和物探方法查明暗河与线路相交处的暗河高程，但此处暗河高程基本与车站线路高程相当，由于德保出站段高程受车站高程控制，不易大幅度调整线位高程;为此采取了使线路高程适当高出暗河最高水位的方式跨越，确保线路运营安全，同时在施工时采取开挖引水导洞的方式，对暗河水进行截流疏导，确保施工安全。而坡那-马鞍山段的庞凌河流域的山区暗河系统，却因靠近确定的靖西车站站位而无法绕避，该段选线也采用了立体跨越式的绕避，即选择合适的线路高程，使线路跨越暗河。在对线位跨越暗河的高度控制上，线位过低则可能受到暗河地下水的影响，造成安全问题;线位过高则增高了出山段落线路高程，增加该段桥梁的长度和路基填方的高度，大大增加了工程量和造价，不符合经济要求。面对这种问题，在通过详细的地质调查和勘探查明暗河走向和暗河坡度情况下，以控制马鞍山隧道线路高程高出暗河10m左右为原则，同时考虑采用人字型坡，确保隧道自暗河上跨越而不受暗河水影响而发生突水涌泥等重大地质灾害，也保证了隧道出口处线路高程的经济合理控制。2.岩溶洼地“以桥代路”沿线谷地内岩溶中等-强烈发育，且岩溶发育不均，常形成岩溶集中发育区，溶蚀塌陷洼地等，这类地段往往都是地表水下渗汇集区，下通地下暗河系統。该类段落一般应绕避，受工程设置位置的限制，造成局部无法绕避时，若采用路基通过，则大面积的路基岩溶处理可能堵塞岩溶水通道，甚至堵塞暗河，在降水集中的南方地区，往往在堵塞处地表汇水成塘，不仅浸泡路基本身影响工程安全，也因大面积岩溶处理而造价昂贵，而且会淹没大面积农田，损害当地人民利益。因此，该类段落宜“以桥代路”，留足岩溶水渗流通道，既保证了工程安全，造价也并不比大面积岩溶处理高，同时尽量减小对当地人民利益的损害。如都安乡大面积谷地区为当地农业集中区，区内工程多处岩溶洼地采用“以桥代路”的方式通过，减少了占地面积，保持了地表水地下水的流路畅通，确保了工程安全和当地人民利益，相比采用路基进行岩溶处理更经济合理。3.隧道内“洞中架桥”本线隧道在“立体选线”原则的指导下，隧道均在岩溶水垂直渗流带范围穿越，可能遭遇垂直发育为主的岩溶管道和洞穴。由于考虑线路高程的经济合理，隧道高程高于暗河高程约10m左右，当遭遇到垂直发育的岩溶洞穴，下与暗河直接连通时，不宜采用直接填埋堵塞的方式处理，而是要充分考虑暗河通道的畅通性，既要保证隧道工程安全，又要保证暗河不被堵塞，而采用架桥的方式直接跨越暗河可达到这种效果。如在坡那隧道D1K30+702.5〜+707段开挖揭示线路左侧发育一大溶腔，降雨时可见明显的地下岩溶水径流，线路高程高于岩溶水季节变动带不到10m，为防止岩溶水堵塞上涌，确保线路安全，对该溶腔采用架桥跨越方式进行了处理。长大隧道采用人字坡，原则建议上坡开挖线路所穿越山体，岩溶中等-强烈发育，山体内岩溶通道及暗河系统复杂，为确保工程安全，必须保证线路高程在岩溶水垂直渗流带范围内，同时也要考虑岩溶水渗流的有效疏导和排泄，避免人为造成地质灾害，这就需要安全的设置隧道纵坡，并采取安全的施工原则。对长大隧道，采用人字坡不仅可有效地降低岩溶水渗流的集中量，避免大量积水引发地质灾害，而且有效控制了隧道进出口端线路高程，降低了两端外路桥工程的成本，更为经济合理。同时，建议采用上坡开挖的方式，可对岩溶水进行直接疏导，而不发生积水现象，为最节省的疏导排水方式。本线马鞍山隧