复杂岩溶地区铁路隧道选线研究 周世惊 （中铁第四勘察设计院集团有限公刮线站处，湖北武汉４３００６３） 摘要：瓮安一遵义铁路是一条复杂的岩溶地区铁路，可溶岩占线路全长 ％，其中刘家隧道和古 老岭２号隧道是２个典型的岩溶隧道。这２段线路除具有一般岩溶地区铁路选线特点外，且受在建高 等级道路及水源保护区影响，因此铁路选线更加复杂。综合分析岩溶、在建公路、水源保护区等因 素与铁路工程的相互影响，合理确定线路走向，降低ｘ－程风险。通过分析研究，总结出岩溶地区选 线应尽量绕避暗河系统，避开地表居民密集区域；充分调查研究临近既有工程建设运营情况，合理 确定相互关系；岩溶地区地下水通常是重要饮用水源，在涉及水源保护区时，既要考虑地表水源， 叉要考虑地下水源。 关键词：铁路；岩溶地区；隧道；水源保护区；选线 中图分类号：Ｕ２１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—６８３Ｘ（２０１８）０７—００６０—０４ ＤＯＩ：１Ｏ．１９５４９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－６８３ｘ．２０１８．０７．０６０ １研究背景 道段及古老岭２号隧道段线路地表岩溶沣地多、岩溶发 育。刘家隧道段线路附近有在建港［１大道向阳隧道， 瓮安一遵义铁路位于贵州省中东部，起于黔南州 走向与刘家隧道大致相同； 老岭２号隧道段线路附近 瓮安 在建瓮 铁路瓮安站，终于遵义市川黔铁路阁 有谢龙洞水源保护 。针对这２段线路，不仅 考虑岩 老坝站，是一条服务于地方矿产资源开发的单线货运 溶地质问题，还要结合在建公路及水源保护区进行综 铁路，没计行车速度ｌ２０ ｋｍ／ｈ，限制坡度１３％ 。项目处 合比选分析。 于黔北高昧向黔中…丘过渡地带，北倚娄…，南跨鸟 汀，海拔高程一般为７５０～ｌ ４００ １１１＝线路跨越乌江峡谷 ２刘家隧道段线路选线 及其支流的湘汀、瓮安河等深切河谷，经过地 地形 ２．１线路概况 条件复杂，喀斯特地貌发育。沿线可溶岩区域达８０％． 刘家隧道段线路位于瓮安县ｌ火文镇，地貌类型丰 岩溶多为裸露 和浅覆盖型，岩溶发育程度一般为中 要为低山区，最大高程约１ ０６８［ｑｌ，进出¨谷地高程 等发育～强烈发育，岩溶漏斗、岩溶洼地、落水洞、 地下暗河等发育， 程地质条件较差 １－２１。 ８５０～８７０ ｍ，相对高差２１ ８ １１１１。ＩＩｌＪ 的岩溶地貌形态 多呈溶蚀丘陵或丘丛、洼地、封闭洼地及落水涮等． 岩溶地 选线．尤其是隧道段选线，虚首先绕避 其相对高差５０～１５０ ｍ。溶蚀及谷地走势主要构造多 晴河发育地区，如实在不能绕避则尽量位于水平循环 呈北东到南西向，‘ｊ线路近垂直相交。该区域属于瓮 带之卜，同时在勘察设计及施 阶段充分利用临近的 安河流域，瓮安河河谷深切，岸坡陡峭，河谷标高 既有『． 程资料，确保 程建设及运营安全 。刘家隧 作者简介：Ｊ州世惊（１９８８一），男．１ 程师．硕上 Ｆ—ｍａｉｌ：２４３７６４７ １０＠ｑｑ．（ ｆｌｍ ７００～７８０ ｍ。 受线路纵断面标高限制，线路需以隧道形式穿越岩 溶发育区。隧道 疗岩溶洼地、落水计司较多，Ｈ．发育彳了 一６Ｏ一 ［ 曼 ＣＨ／ＮＡ ＲＡｌｌ ＷＡＹ ２ｏ’８，ｏ７ 复杂岩溶地区铁路隧道选线研究周世惊 箭艋１ｌＩ一核桃湾暗河，暗河自尔北向西南流人瓮安河，暴雨期暗河 水流 较大，隧道］ 程ＪｘＬ险较高。同时，该段线路附近有在建港口 大道，陔公路 穿越抖溶发育 域有一在建隧道——向阳隧道。 表１ 刘家隧道段线路方案经济比较 ２．２方案简介 根据勘察资料，研究港ｒ】大道西ｆ！Ｊ！ＩＪ并行方案币¨港口大道尔侧方 案（见 １）． 地下水，铁路隧道 程风险大大降低。 图１ 刘家隧道段线路方案示意图 港ｆＩ大道尔侧力‘案线路顺直，但其 ｊ 在建港ｒＩ大道交义２次，且位于在建向阳隧 ２．２．１ 港口大道西侧并行方案 该力‘案线路跨过瓮安河 折向西北，刘家隧道（长２ ４４６ ｍ） 道Ｉ 游 线路以隧道形式下穿营盘ＩＩ ｌ一卡亥桃 段‘Ｉｊ 建港【ｌ大道阳Ｉ：Ｉ＝Ｉ隧道并行： 隧道后于天文镇西南侧约 湾暗河，下穿处隧道附近有４处落水洲，地 ２．７ ｋｍ没人义站 受人史站站坪长度影响，天文站两端采用６００ ｎｌ 表有较大岩溶洼地及村庄，隧道Ｉ 狂风险 半径。 人义站后向遵义厅向｝ｊ１『＝行。比较范罔为：ＤＫ８＋７００一 及地表失水风险较高，失水影响范罔大，２．３．３方案推荐 Ｉ）Ｋｌ９＋２５０，线路长度ｌ０．４２ ｋｍ。 ２．２．２港口大道东侧方案 综｝ 所述．虽港Ｉ Ｉ大道西侧许行力’案 该，Ｊ‘案线路跨过瓮安河后下穿在建港¨大道，之后向北前行， 线路稍长，但绕避Ｊ 大的岩溶洼地及 暗 至下察隧道（长２ ７２０ ｍ）下穿杉岚村后于天文镇南侧约１．５ ｋｍ设天 ｆＩ１ｆ，且可利用 建公路隧道降低本线隧道涌水 文站 ｝｛Ｊ大义站后Ｉ 跨港【］大道，向遵义方向前行。比较范 为： Ｉ】ｌＫ８＋７００一Ｉ）ＩＫｌ ８＋８００，线路长度ｌ０．１０ ｋｍ。 风险，并 省ｌ：程投资 此，刘家隧道段 线路走向推荐采用港ｌ＝ｌ大道 侧许ｉｉｈ‘窠 ２．３方案比选 ２．３．１ 线路长度及工程投资 ３古老岭２号隧道段线路选线 港¨大道尔侧力‘案线路顺直，线路长度较港［ｊ大道西侧并行 ３．１ 线路概况 力‘案０，ｉｏ．３２ ｋｍ 港【ｌ大道西侧并彳ｔ方案桥隧比较低，港口大道东 古老岭２ 隧道段线路位于遵义ｍ播州 ｆＩＩ！Ｉｊ方案隧道ｌ 程投资较大，敞港【］大道西侧并行方案投资 省约 区境内，处于贵州ｊ匕高原向四川 地，ｔ１１ｌ】 ０．３亿 刘家隧道段线路厅案经济比较见表１。 ｒ己过渡地带，海拔高８００～Ｉ ２４０ ｎ ．地形 条件复杂，…峦起伏，属于巾低…及… ２．５．２地质条件及工程难度 港【】大道 侧并 ｉ方案线路位于在建向阳隧道下游，距离公路 盆地局部丘陵区 …于纵断 标高限制，向阳隧道乎Ｉ 距离为ｌ５０～５５０ｍ；铁路隧道进几标高较公路向阳隧 线路需以隧道形式穿越该 域 溶发育Ｉ≤ 道低ｌ０ ｎ ，Ｈ Ｊｌ １标高较公路向阳隧道高２３ ｍ，铁路隧道２／３区域线 域。隧道段事要为溶蚀峰从泮地‘ｊ溶蚀～侵 ．隧道Ｉ 地表溪流不发育，大 路标高尚 公路隧道；线路附近有２处落水洞。虽然该方案隧道仍 蚀沟谷地貌．处于 溶发育 ，但 于陔疗案隧道位于在建公路向阳隧道下游， 多通过落水洲、漏 Ｉ．等渗入地下．成为暗 Ｈ．隧道２／３区域线路标高高于公路向阳隧道，可利用公路隧道截流 河的补给水源。区域内地下水丰 为岩溶 一６ １— 水，分 于可溶岩溶隙、溶洞中，水量较丰富。 表２古老岭２号隧道段线路方案经济比较 该段线路丰要影响因素为龙岩水库暗河和谢龙洞饮用水水源保 护区～暗河佗于水库库尾的西南侧．地表降水通过落水洞等汇集至 暗河，暗河自西南向东北流向，最终通过暗河出【ｌ１流人龙岩水库 ． 暗河水流戳大，‘丁：程风险极高；暗河为水源保护区重要补给水源， 水源保护 是网溪镇重要饮用水源。 ３．２方案简介 结合线路影响因素，研究绕避暗河和｝ 跨暗河２个方案（见图２）。 ９７０ ｍ，标高较高，而线路小里程湘江附近 地面标高约８５０ ｍ。为跨越暗河，线路连续 紧坡，高墩桥梁比例高，且特大桥受标高 较高影响，桥梁主跨达３７５ ｍ，桥梁ｒ 程难 度大。 ３．５．３水源保护区影响 图２古老岭２号隧道段线路方案示意 谢龙洞水源保护区主要包含暗河部分 和坨岩水库部分，地表水通过落水洲进入 ３．２．１绕避暗河方案 线路出珠藏站 折向西，跨湘江一铁厂镇东南侧约０．８ ｋｍ处设铁 暗河系统，并最终流入龙岩水库。其中部 厂站一谢龙涮二级水源保护区，于尼岩水库南侧从龙岩水库暗河出 分暗河水直接通过暗河 口处引水管道供 门外约ｌ ７０ ｍ处通过一团溪镇西南１＝！『！Ｊｌ约２．０ ｋｍ处设团溪站一方案比较 应居民饮用水。终点比较范同为：ＣＫ３５＋５００－－－－ＣＫ６７＋０００，线路长度３２．１２ ｋｍ。 绕避暗河方案从暗河『１外通过，绕避 主要暗河，以桥隧形式穿越谢龙洞二级水 ５．２．２上跨暗河方案 ＿１引水管道无 线路出珠藏站后折向西，跨湘汀一铁厂镇东南侧约１．０ ｋｍ处 源保护区，对暗河及暗河出［设铁厂站一谢龙涮二＿二级水源保护区西南侧上跨龙岩水库暗河一团 影响，对龙岩水库有一定影响。设计采用 溪镇两南侧约３．０ ｋｍ处设团溪站一方案比较终点，比较范同为： （：Ｋ３５＋５００－－ＣＫ６７＋Ｏ００，线路长度３１．９６ ｋｍ。 桥梁一跨过河，不在水中立墩，以降低工 程对水源保护区的影Ⅱ向。 ｆ：跨暗河方案线路虽然跨过暗河，但 由于暗河系统发达，在施工过程中，不可 ３．３方案比选 ３．３．１ 线路长度及工程投资 绕避暗河方案线路长度较卜跨暗河方案长１６０ ｍ，但由于该方 避免地会对地下水造成污染，且污染难以 案纵断面不受暗河标高控制，桥隧比较低，高墩桥较少，因此工程 处理，地下水通过暗河流入水库及引水管 投资 省２．２３亿元 古老岭２号隧道段线路方案经济比较见表２。 ３．５．２地质条件及工程难度 道，对居民饮用水造成影响。因此，该方 案虽然平面【二避开了水源保护区，但Ｆ｝１于 该水源保护区通过暗河补给水源，线路经 绕避暗河力‘案从暗河出门外通过，穿越谢龙｝同二级水源保护区， 线路标高较低，高墩桥比例较低，跨湘汀桥标高较低，桥梁主跨为 过区域仍然在暗河范围，间接对水源保护 ３４０ｍ、陔方案穿越岩溶区最长隧道为３．７ ｋｍ，隧道Ｔ程风险较小。 区造成影响．且该影响雄以预测与控制。 ｌ 跨暗河方案抬高线路纵断而，从暗河上方以隧道形式跨 ５．５．４方案推荐 过暗河，隧道长５．４ ｋｍ，岩溶隧道长，风险高。由于暗河标高为 绕避暗河方案虽然线路长度略长， 一６２一 曼 ＣＨＩＮＡ ＲＡ｜｜＼＾馅Ｙ ２Ｏ ８，ｏ７ 复杂岩溶地区铁路隧道选线研究周世惊 但桥隧比低，隧道风险较小，桥梁工程较简单，工程 补给源。如不能完全避开水源保护区，则应首先确保 投资节省；绕避暗河方案虽然穿越二级水源保护区， 避开作为其主要补给源的暗河，尽量从保护区的地表 但其主要以桥隧工程穿过水源保护区，做好施工方案 区域通过，同时避免水中工程，既能降低Ｔ程风险， 则可有效降低对水源保护区的影响，其影响可控。上 又能有效降低工程对水源保护区的影响。 跨暗河方案虽然平面上避开了水源保护区，但实际上 仍然会对地下水造成污染，进而对水源保护区造成影 响。综合比选，推荐绕避暗河方案。 参考文献 ［１】中铁第四勘察设计院集团有限公司．新建铁路瓮马 铁路南北延伸线工程可行性研究【Ｒ】．武汉，２Ｏ１ ６． ４结论 复杂山区尤其是岩溶发育地区，铁路隧道选线应充 ［２］中铁第四勘察设计院集团有限公司．新建铁路瓮马 铁路南北延伸线工程初步设计文件 ．武汉，２０１ ７． 【５】朱颖．复杂艰险山区铁路选线与总体设计论文集［Ｍ１． 北京：中国铁道出版社，２Ｏ１ ０． 分重视地质问题。在选线中应充分做好地质勘察研究， 针对复杂岩溶隧道开展专题研究，从地质选线、工程选 线等多角度分析。刘家隧道段线路方案在地质勘察资料 ［４】胡子平．复杂山区铁路宜昌万州线综合选线设计［Ｊ】． 基础上避开居民聚集区，在地下水下游方向并行既有公 铁道标准设计，２０１ ｏ（８）：５５－５７． 路隧道，充分利用既有公路隧道以降低项目隧道工程风 【５】李金城．黔张常铁路环境敏感区铁路选线［Ｊ］．铁道 险，采用港口大道西侧并行方案；古老岭２号隧道段线 工程学报，２Ｏ１ ６（１ ０）：１ Ｏ一１ ４． 路采用绕避暗河方案，穿越二级水源保护区，减少工程 ［６］６曹化平，王科．铁路岩溶隧道工程地质选线研究【Ｊ］． 对暗河水源的不利影响。 高速铁路技术，２０１ １（１）：ｊ１－５６． ［７】毕强，何小勇，刘继宝．渝利铁路岩溶区选线【Ｊ１． 高速铁路技术，２０１２（３）：５７－－６０． ［８］史晓涛．岩溶地区复杂地质条件下铁路线路方案比 选［Ｊ］．铁道勘察，２０１ ５（２）：６５－６７． 对于岩溶区域隧道段线路选线，应注意以下问题： （１）线路应尽量绕避暗河系统，避开地表居民密 集区域，达到降低工程风险、社会风险的目的。 （２）岩溶隧道附近有类似工程的段落，需充分调查 既有工程建设运营情况，结合既有工程进行选线研究。 （３）涉及水源保护区的段落，需详细分析水源的 主要补给源，岩溶地区地下水通常是水源保护区重要 责任编辑收稿Ｅｌ期李葳 ２０１ ８－０３－０８ ＺＨＯＵ Ｓｈｉｊｉｎｇ （Ｔｒａｃｋ＆Ｓｔａｔｉｏｎ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｙｕａｎ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｎｇ’ａｌ１．Ｚｕｎｙｉ ｒａｉｌｗａｙ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｋａｒｓｔ ａｒｅａ ｗｈｅｒｅ ｋａｒｓｔ ａｃｃｏｕｎｔｓ ｆｏｒ ８０％ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｌｉｎｅ， ａｎｄ Ｌｉｕｊｉａ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ Ｇｕｌａｏｌｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ａｒｅ ｔｗｏ ｔｙｐｉｃａｌ ｋａｒｓｔ ｕｎｎｅｌｔｓ．Ｅｘｃｅｐｔ ｏｒｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｒｏｕｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｋａｒｓｔ ｒｅａ，ｔａｈｅ ｗｏ ｔｒｏｕｔｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ａｌｓｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｇｒａｄｅ ｒｏａｄ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｒｅａ．ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｒｏｕｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｔｒｌｋｉｎｇ ｋａｒｓｔ．ｔｈｅ ｒｏａｄ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｒａｉｌｗａｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ，ｔｈｅ ｒｏｕｔｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｒｉｓｋ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ，ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｏｕｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｋａｒｓｔ ａｒｅａ ｓｈｏｕｌｄ ｂｙｐａｓｓ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｒｉｖｅｒ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｄｅｎｓｅｌｙ ｐｏｐｕｌａｔｅｄ ａｒｅａｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ；ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｕａｔｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｃｏｎｆｉｒｍｓ ｉｎｔｅｒｒｅｌａｔｉｏｎ； ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｋａｒｓｔ ａｒｅａ ｓｅｒｖｅｓ ａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ，ｔｈｅ ｒｏｕｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｂｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙ：ｋａｒｓｔ ａｒｅａ：ｔｕｎｎｅｌ：ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｒｅａ：ｒｏｕｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ．６３—