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近年来,随着我国国民经济的发展,在西部山区正在规划和修建大量铁路,然而在地质条件复杂的山区修建铁路,探明不良地质问题及其对选线的影响成为首先要解决的关键问题。20世纪50年代修建宝成铁路时,由于当时缺乏对不良地质体的认识,部分工程设在了不良地质体附近,施工及后期的运营过程中引发了许多次生地质灾害,给整个工程带来了较大的影响。因此,铁路工程项目建设前期对所存在的不良地质问题进行研究,对工程的顺利进行有着重要的指导作用。本文以十堰至宜昌新建铁路(下文简称“十宜铁路”)香溪河段为研究对象,研究该段存在的主要不良地质问题及其对拟建铁路工程的影响。
十宜铁路位于湖北省境内,总体呈南北向展布,起点位于十堰市白浪区,终点位于宜昌市,全线长度257.759公里,其中隧道长202.662公里,桥梁长33.480公里,路基长21.617公里,其中隧道占线路总长度的78.6%。十宜铁路所经区域地势险峻,自北向南纵穿大巴山山脉东端,多属构造溶蚀-侵蚀中、低山区,峰谷相对高差300~1200m,河谷深切,峡谷纵横,绝壁高悬;本区地质条件同样也较为复杂,断裂及褶皱发育,林家山、仙女山、大老岭等地区可溶岩大面积出露,多呈溶蚀沟谷、峰丘洼地等岩溶地貌。
本文重点对十宜铁路中部香溪河段的西线及东线方案展开研究。收集了研究区的气象资料、区域水文地质资料、工程地质资料等,在此基础上初步分析研究区存在的主要不良地质问题,通过野外地质勘查、钻探、物探等工程方法,进一步深入研究这些不良地质问题对该工程的影响。研究结果表明,香溪河两岸的主要不良地质问题如下:
香溪河西线方案的主要不良地质问题有岩溶、滑坡、采空区等,其中岩溶问题主要发生在大老岭隧道的进口段,施工过程中易遇到涌突水问题;滑坡地质灾害主要有:张家坝滑坡、后坝滑坡、王家岭1#滑坡及王家岭2#滑坡,主要影响兴山车站的选址;采空区主要影响香溪河特大桥的修建,此外,龚家村滑坡、黄树岭滑坡及白沙坪滑坡同样也影响香溪河特大桥的选址。
香溪河东线方案存在的不良地质问题主要有岩溶、滑坡、岩堆等,仙女山隧道是一长大岩溶隧道,主要的不良地质问题为岩溶涌突水问题;江阳坪滑坡及庙嘴滑坡影响江阳坪隧道的顶板稳定性,可能产生冒顶、坍塌等问题;寒溪口桥滑坡主要影响寒溪口特大桥的桥墩稳定性;石家坝岩堆主要影响高岚河大桥的选址问题;杨道河岩堆及杨道河滑坡位于帽湖山隧道硐身上方,影响到了隧道顶板的稳定性。
针对以上地质问题分别采用了相应的方法评价其对新建工程的具体影响。基于目前的勘测精度,对于长大岩溶隧道的涌突水问题采用了降雨入渗法进行总体性概略评估;滑坡的稳定性评价采用的是剩余推力法,利用了理正勘察设计软件中的滑坡稳定性计算模块进行计算;对于香溪河段采空区的顶板稳定性评价采用了自拱力平衡计算、经验公式法、坍塌平衡法、坍塌堵塞法。
通过上述不良地质问题的分析研究,综合对比香溪河西线方案与东线方案,最终推荐香溪河西线方案,相对而言,该方案的工程地质条件比东线简单,更适合待建工程的选线要求。
针对香溪河西线方案还采取了以下优化措施:
(1)兴山站选址:取消古夫镇设站方案,因为该点工程地质条件复杂,发育有较多的滑坡体,其稳定性会影响车站的前期建设及后期运营,通过进一步的勘察比较后,选择了避让的措施,将车站设在了北斗坪处,该处工程地质条件简单,符合建站的条件,同样也符合当地政府的长期规划;
(2)香溪河特大桥选址:该工程作为香溪河西线的主要控制性工程之一,对线位大方向的选择起着重要的作用。首先,香溪河两岸为侏罗系地层,其中发育有煤层,进而在西岸有较多的采空区,所以得选择性穿越采空区;其次,香溪河两岸还发育有滑坡体,对香溪河特大桥也存在着较大的影响。通过对比分析选择了峡口镇附近穿越香溪河,由于黄树岭滑坡及白沙坪滑坡已经治理,目前处于稳定状态,线位选择从这两个滑坡体中间穿过,并且该处采空区范围较小,进而减少了不良地质问题对新建工程的影响。