论铁路建设项目中地质工程控制

2012-01-26江子明

装备制造技术 2012年5期

关键词：选线泥石流隧道

江子明

（福建港口铁路建设指挥部，福建泉州362000）

近30多年以来，铁路建设大都修建在自然条件和地质构造复杂的区域，在修建的过程当中，也遇到了许多十分突出的地质工程和地质灾害问题。

1 河谷地区铁路选线及斜坡稳定性地质工程控制

1.1 存在的问题

在地势高低起伏较大的山区，或者是丘陵地区，铁路要尽可能地沿着河谷的两岸进行无限延伸，这也是铁路选线要遵守的基本原则。河谷地区的形成，主要是因为地球表面运动体系与地质构造系统相互挤压，碰撞所产生的，这也是当今地表形态下动力运动方式最本质的表现特征。这些地区的铁路建设项目的地质工程问题，主要体现在以下方面。

（1）由于山区和丘陵地区的地势起伏较大，因此滑坡和坍塌是在修建铁路过程当中所面临的最大地质灾害。据统计，由于滑坡和坍塌所造成的事故，就占据了山区铁路地质灾害的80%以上。截至目前为止，6万km的铁路运营线路中,有将近4 600处是由于滑坡和山顶崩塌而出现铁路修建事故的。滑坡的复活和崩塌意外的发生，最终让铁路不得不面临断道的困境。许多基础设施，也因为这些地质灾害而损毁，耗费了大量的人力物力和财力。就比如前几年刚刚修建而成的南昆线、京九线，在施工过程当中，都投入了大量的人力物力和财力，用于解决滑坡崩塌等地质问题所产生的不良影响。

（2）泥石流也是铁路建设项目施工过程当中最常见的地质灾害。泥石流多发生在我国西南和西北地区。在实际的工作过程当中发现，运营铁路总计有大中型泥石流沟1 400多条，平均每年要发生数十次以上泥石流事故。由于泥石流地质事故的频繁发生，冲毁桥梁，淹没站房、隧道等等事故，屡见不鲜。1981年，宝田和宝成等地区由于发生了严重的泥石流地质灾害，不得不花费将近两年的工期，斥资2亿元人民币加以整顿。而东川铁路项目的修建，也由于泥石流的频繁发生，而最终不得不终止。

1.2 解决对策

（1）对于地质和地形复杂的山区、河谷、丘陵、盆地等地段，在铁路修建前期，要认真细致地分析好所在地区的地理地质条件、可能会产生的自然灾害以及其可能会造成的影响，并采取“多跨，长隧，窄桥绕避，尽可能地通过技术上面的弥补减少高填、深挖和小隧道群的出现”。这也是在铁路建设项目中要遵循的选线原则，要反复地斟酌设计方案，可以通过招标的方式进行比选，最终选出最优秀的铁路修建方案。比如说在修建西安到安康的铁路线路，内江到昆明的铁路线路方案的选取上，就沿用了这个修建原则，有效地避免了地质工程问题给铁路修建带来的重大损失。

（2）对于那些起点和终点跨度较大，路高差距比较明显的山区型铁路项目建设，要尽可能得通过扩大视野的方式，利用好一切可以利用的河谷地质资源，通过反复的分析和方案比拟的方式，选择最佳的爬升河谷和展线地段。比如说在南昆线终端的勘测设计过程当中，设计师就果断放弃了线路位置相对较高的顶效方案。这样做的目的，是为了尽可能地减少由于地质问题所造成的损失。再比如说南昆线西段的铁路建设，设计师舍弃了不良地质十分发育的九公河河谷线的修建方案，取而代之的是沿分水岭部位爬升的铁路修建方案。从项目竣工到现在的运营情况来看，这样的方案选择无疑是最佳的，有效地避免了许多不必要的损失和灾害。

（3）在设计观念的选取上，要勇敢地打破传统铁路项目建设模式，改变重桥隧，轻路基的错误观念，要将落实好路基工程的修建放在首位，将其当成为真正意义上的结构工程来对待，与此同时，在修建的过程当中，还要加大对路基工程地质勘探的投入力度。结合具体的地势结构特点、施工工艺、工时限制等等方面的因素，制定修建计划。在具体的施工过程当中，要反复地测量，做好监督和信息反馈工作。

2 越岭地区选线及深埋长隧道的地质工程控制

2.1 存在的问题

在山区线状延伸的铁路上，总是会不可避免的经过分水岭。对于那些在纵坡线路设置上有限制的铁路线，关键在于通过什么样的措施，来克服高差并顺利地通过分水岭，这也是铁路修建过程当中，所面临的最大技术障碍问题。在实际的工作过程当中，对于这样的地势，情况通常采用的市场隧道的修建方案，其可以有效地起到翻越分水岭的目的，通过缩短线路的设计思路，还可以降低线路的标高，有效地避免了在山区斜坡等地段由于大量展线所造成的不必要经济损失。无论是通过改善铁路整体技术条件的方式，还是改善工程地质条件的策略，都有各自的特点。

当前，我国铁路项目的修建能力已经日渐完善，然而对于深埋长隧道地质工程的修建，仍然存在着以下问题。

（1）围岩变形、破坏。这类地质问题，主要是由于破碎岩、松散层和岩体倒塌造成的。通常情况下，在高地应力的作用下，软岩更容易出现流变问题，而对于坚硬的岩石，还会产生岩石爆裂的危险。

（2）涌水、漏水、突水现象的发生。主要指的是由于大体积的溶洞和地下暗河等等地质问题而产生的危害。在实际的工作过程当中发现，突水、突泥等等泥质灾害，对铁路建设项目影响最大。

（3）瓦斯爆炸会产生许多有害的气体，这些气体还会出现隧道爆炸的危险。铁路隧道在施工历史中，就曾经有两次因为非煤系地层发生瓦斯爆炸，而造成重大的人员伤亡和损失的案例。

（4）高地温、高放射性和高地震强度等地质灾害的发生。

2.2 解决对策

在实际的工作过程当中发现，上述问题的解决难度较大，因此就需要在铁路选线和地质勘探过程当中，不断地引进新的技术和修建理念，具体的可以从以下方面展开。

（1）对于地形、地质较为复杂的山岭地区，需要在初选测试阶段，做好分析和调查工作，尤其是地域地质和地址选线的决策工作，是必不可少的。并在所有可能会出现的线路方案中，包括越过山岭的隧道以及两端引线通过的最大区域的修建方案中，结合具体的实际情况做出最佳选择。

查明这些地区的地质构造格局，以及工程地质条件的具体特点，这些要素的分析和考量能够有效地控制由于地质问题的出现，而对铁路修建所造成的损失。在第一轮方案比选的过程中，应该将考量重点放在地质角度、对线路方案选择的优越性的层面上。尽可能地选出地质条件相对较好、范围较小的方案，确保这些方案不会因为地质决策失误而造成更多不必要的麻烦和安全隐患。这项工作的开展，也是目前铁路勘测设计层序的最重要内容。

（2）在勘察方法的选取上面，应该重点选取那些涉及地域性较大的越岭地带，其能够有效地发挥好地质勘测的优势。与此同时，在铁路建设项目修建的过程中，还要充分利用好各项航天和航空遥感技术，借助仿真软件的帮助，可以有效地提升地质测绘填土的整体工作品质。充分利用各项先进的物理探测技术，并结合地质测绘、钻探、坑探等等技术，从电性、弹性、放射性等等角度，对地质进行全面的分析，最终绘制出三维地质勘探图。

比如说西安安康线和西安南京线越秦岭淮河地区，就采用了综合勘察的方案，并取得了良好的成效。除此之外，对于那些地质复杂、在勘测阶段需要使用深孔的方式来探测地势的深埋长隧道，可以在前期准备的工作过程中，预先安排平导超前施工，以确保地质探测报告的准确性。这样比单靠钻探的效果更好一些，并且可以有效地节约大量的资金。

（3）要将隧道工程地质工作，贯穿于整个铁路建设项目修建的过程当中，加大对施工地质的勘探和检测工作，并做好施工地质超前预报统计工作，通过多方面的途径，来实施动态设计。施工地质的调查和测试工作，要尽可能地确保其是标准和规范的，并要确保超前预报工作是准确无误的。只有这样，才能够保障铁路建设项目的顺利实施，如果条件允许，还要加大超前预报的距离。

近几年来，铁路系统已经成功地研制出了先进的物探方法和超前预报工作机制，为我国的铁路修建事业提供了良好的保障。对于深埋长隧道的涌水、突水、地应力、地温等技术难度较大的工作，应该尽可能加大勘察、测试和预报的工作力度，通过多种形式，提前做好预先的准备工作。比如说定期开展专题研究，并邀请施工一线具有丰富经验的专家和技术人员来讲解工作注意事项，确保所预测的数据和资料是与现实情况相吻合的。