成贵客运专线采空区地质选线思路与实践

杨 英

(中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

成贵客运专线采空区地质选线思路与实践

杨 英

(中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

成贵客运专线地质条件极为复杂，采空区工程地质问题突出，对线路走向影响较大。文章针对本线采空区特点进行分析，提出采空区地质选线原则和思路，并应用于宜宾至威信段的线路走向比选，选择出最优线路方案。通过对宜宾至威信段5个线路方案的地质条件对比，尤其对影响方案关键因素的采空区开展专项地质专题工作，围绕采空区的绕或治进行了较大范围的方案比较，为线路方案的决策奠定了基础。经研究分析，最终选择了绕避大型采空区的经长宁、兴文方案(Ⅰ方案)，从而最大限度地降低了工程风险。

成贵客运专线； 采空区； 地质选线； 实践

目前国内中东部等发达地区建成运营的高速铁路已有一定规模，而正在建设规划中的高速铁路或客运专线大多处于复杂山区，地质环境脆弱复杂，尤其西南山区较为典型，滑坡、崩塌、危岩落石、岩溶、采空区、瓦斯等不良地质发育，其中采空区工程地质问题尤为突出，其变形和不均匀沉降对高速铁路运营的威胁和隐患巨大。因线路方案受技术标准、地形条件、环境敏感点、重大不良地质、城市规划等因素限制，局部地段又不得不穿过采空区，而采空区因私采、越界采等因素致其分布无规律，空间形态复杂，为此，在线路方案比选中，如何考虑采空区影响因素就变得十分重要。

1 线路概况

成贵客运专线位于四川、云南、贵州三省，是我国西部地区快速客运骨干网和西南至华南沿海及湘闽赣浙地区区际快速客运通道。西起四川省的乐山市，向东经四川省的宜宾市、长宁县、兴文县，云南省的威信县、镇雄县，贵州省的毕节市、大方县、黔西县，东至贵阳市。乐山站(含)至贵阳东站(不含)正线建筑长度515.02 km(含贵阳枢纽相关配套工程)，其中桥隧总长427.521 km，占线路总长的83.3%。

2 地质条件

2.1 地形地貌特征

成贵客运专线西起乐山市，经宜宾、兴文、威信、毕节、黔西，接轨于贵阳枢纽。沿线分布岷江、金沙江、长江、乌江、大娄山、云贵高原等山川河流。呈东南走向，区域由高程260～800 m的四川盆地过渡到高程800～2 400 m的云贵高原，总体为西北低东南渐高的趋势，经过丘陵，低、中山，云贵高原三个地貌单元。

2.2 工程地质特征

2.2.1 总体特征

成贵客运专线地形地质条件极为复杂，断裂、褶曲构造发育，构造形迹多变，不良地质、特殊岩土十分发育，工程地质问题众多，影响范围广泛。矿产资源为云贵川三省相对集中的地区，具有“矿藏多、采空区多、天然气多(气田气、煤层气)、地质构造发育、岩溶发育、重力不良地质发育、盐岩发育”的“三多、四发育”特点。

2.2.2 矿权特点

全线按矿种有煤矿(为主要矿种)、铁矿、硫矿、铝土矿、高岭土矿、石灰石等，按矿权类型有国家规划矿权、探矿权、采矿权，按开采方式有地面开采、地下开采，按规模有大型国营矿区、小型集体或个人私采矿区。其中采矿权的分布及已采范围、边界、高程对方案的影响最大，全线与线路相关度较高的各种矿权多达百余个。

2.2.3 采空区特征

沿线采空区分布广、规模大，空间形态特征复杂，地表塌陷变形严重。所经三叠系须家河组(T3xj)、二叠系龙潭组(P2l)、长兴组(P2c)、梁山组(P1l)、侏罗系自流井组(J1z)地层含煤，且多以大型煤矿开采为主。直接控制线路方案的煤矿有五通桥-犍为煤田(吉祥煤矿、桅杆坝煤矿、陶家河煤业有限公司、白鹤煤矿)、珙长煤田(大湾煤矿、大田湾煤矿、响水滩煤矿、新坝乡煤矿)、筠连煤田、墨黑煤田(花家坝煤矿)、庙坝煤矿、大地坎煤矿、文明煤矿、龙塘坝铁矿、岩脚煤矿、法窝煤矿、高桥煤矿、宏富德煤矿、明华煤矿、四方井煤矿、新店东煤矿、许家湾煤矿等。除煤矿采空区外，珙长煤田有铁矿及硫矿、大方有高岭土矿、修文有铝土矿矿区及采空区，采空区及尾矿坝的稳定性也是影响线路方案的重要因素。

3 选线原则及工作思路

3.1 选线原则

本线矿产丰富，采空区众多，分布范围广，对线路走向方案影响较大。为此，根据各类区域地质资料、矿产地质资料，结合本线采空区历史悠久、采空较深、现有勘探方法难以查明等特点，分析了影响本线线路走向的采空区地质因素，提出以下采空区地质选线原则。

(1)线路应绕避大型密集、难以查明、治理极困难的采空区，并设置在采空塌陷影响区范围外一定距离通过。

(2)线路宜绕避密集分布的小窑采空区(私采)及年代久远难以查明的古窑，必须通过时应有可靠的工程措施；避免在人为坑洞集中地带设置浅表工程。

(3)线路必须通过采空区时，应绕避采空区地表变形活跃、移动盆地边缘地带和因地表移动、变形可能引起边坡失稳和山崖崩塌的地段。

(4)线路宜尽量绕避到采空密集和工程处理复杂的大型采空安全距离以外的地段通过。当绕避有困难时，线路应尽量选择在矿层薄、埋藏深、倾角缓和、垂直于矿层走向等有利条件处，以一般工程通过，应避免采用桥、隧等大型工程。

(5)线路宜尽量绕避大型规划矿区、探矿权矿区或经过批准计划开采的矿区，避免大范围压矿。如必须通过时，须与有关单位协商，选择穿过矿体长度最短的部位通过，并按规定确定禁采范围。

3.2 工作思路

根据上述选线原则，结合采空区多而广的特点，在走向方案比选中，首先开展采空区专项地质专题工作，并大范围进行地质比选，寻找可能绕避采空区的通道，逐一排除，对控制方案的采空点(必须经过的走廊)进行洞口实测和必要的坑道实测(巷道、井下采空边界、高程、洞径测量)、物探、钻探验证，确定采空边界及影响范围。结合线路标准、所经城市等因素确定线路大走向，在大走向确定的基础上，采用收集资料、调查访问、地质调绘、实地测量、勘探测试等综合地质勘察方法，进行局部方案和工程类型比选。在查清采空区地质条件，落实其它控制因素的基础上，突出体现地质选线的原则，通过综合技术经济比较，选出满足运输要求的地质条件相对较好、工程设置合理的线路方案。

4 案例：宜宾至威信段线路走向方案的比选

成贵客运专线宜宾至威信段采空区分布广、规模大，采空区地质问题突出。上述选线原则及思路在宜宾至威信爬升段线路走向方案的比选中应用效果良好。

前期，为了更好地稳定宜宾至威信段线路方案，开展了大范围的加深地质工作及煤系地层、采空区专项地质专题工作。通过现场收集资料、调查访问、地质测绘、地表地下采空区巷道测量、物探、钻探等方法，初步查明控制线路走向的采空区，煤层分布及煤层气特征，在地质选线过程中，充分应用了加深地质及专题研究工作的成果结论，在众多不良地质体中反复比选，逐步稳定了线路方案。

4.1 方案概况

宜宾至威信段是线路由四川盆地上至云贵高原的过渡段，地面高程395～2 400 m，其间河谷切割较深，相对高差500～1 600 m。主要不良地质为沿高县、珙县、长宁、兴文分布的马蹄形闭合煤层、采空区，有害气体、岩溶、暗河、滑坡等。结合采空区、岩溶发育、地下水文、沿线经济点、环境敏感点等因素，主要研究了经长宁、兴文，经蜀南竹海，经兴文、万寿，经高县、经珙县5个方案。各方案示意如图1所示。

图1 宜宾至威信段线路方案示意图

4.2 工程地质条件

影响线路方案的地质因素主要有煤矿采空区、岩溶和重力不良地质(滑坡、崩塌、岩堆、危岩落石及泥石流)。各方案地质条件对比如表1所示。

表1 地质条件对比表

4.3 采空区概况

各方案采空区情况如表2所示。

表2 各方案采空区一览表

4.4 方案比选结果

通过上述主要地质因素的比较，Ⅱ方案、Ⅳ方案、Ⅴ方案均经过较多大型采空区、规划煤田，穿过可溶岩地区相对较长，重力不良地质发育，其中Ⅴ方案经过的贾村背斜是天然气富集地带，而且通过最长，风险最大，3个方案的地质条件均差。Ⅰ方案绕避了大型煤矿采空区，穿越岩溶地区最少，受岩溶影响最小。Ⅲ方案线路最长，虽绕避大型采空区，但穿越岩溶地区相对Ⅰ方案为长，而且线路以桥隧为主，沿地层走向行进，岩层软硬不均，工程风险较大，地质条件较差。综合比较，推荐地质条件相对较好的经长宁、兴文方案(Ⅰ方案)。

从方案比较中可看出密集分布的大型采空区是决定线路方案的关键因素，必须绕避(如Ⅱ方案、Ⅳ方案、Ⅴ方案)。后在推荐的I方案中，通过综合勘探手段详细勘察进一步优化，宜宾至威信段大型采空区均已绕避，控制线路方案的新坝乡煤矿与响水滩煤矿之间的唯一通道得以成立，全段仅通过2处小煤窑采空区，大大降低了工程风险。

5 结束语

通过成贵客运专线采空区地质选线实践，得出以下结论：

(1)高速铁路选线中，应充分考虑地质条件对线路走向的影响，尤其对控制线路方案的大型采空区进行技术方案论证时，应综合考虑工程的可靠性和经济性。

(2)高速铁路选线中，密集成片分布的大型采空区对线路走向方案的影响极大，常因线路技术标准高，在一定区域成为控制线路走向的关键因素。

(3)对于采空区分布广、规模大，空间形态复杂地区的铁路选线，方案比选初期应高度重视采空区的勘察以及采空区对线路的影响程度，遵循采空区地质选线原则，绕避影响铁路建设和运营的大型采空区，确保工程项目的可行性。

[1] TB 10012-2007/J124-2007 铁路工程地质勘察规范[S]. TB 10012-2007/J124-2007 Code for geology investigation of railway engineering[S].

[2] TB 10027-2012/J1407-2012 铁路工程不良地质勘察规程[S]. TB 10027-2012/J1407-2012 Code for unfavorable geological condition investigation of railway engineering[S].

[3] TB 10038-2012/J1408-2012 铁路工程特殊岩土勘察规程[S]. TB 10038-2012/J1408-2012 Code for unfavorable geological condition investigation of railway engineering[S].

[4] 铁道部第一勘测设计院主编.铁路工程地质手册[M].北京：中国铁道出版社，1999. Handbook of railway engineering geology. The first survey and Design Institute of the Ministry of railways[M].Beijing: China Railway Publishing House, 1999.

[5] 中铁二院工程集团有限责任公司.新建成贵铁路乐山至白云段初步设计鉴修总说明书[R].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2013. China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd. General report of feasibility-study phase about section of Leshan to Baiyun of newly-built Chengdu-Guiyang railway on [R].Chengdu: China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd,2013.

[6] 中铁二院工程集团有限责任公司.新建成贵铁路乐山至白云段初步设计鉴修第四篇地质[R].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2013. China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd. Repair part four-geology about the preliminary design phase on section of Leshan to Baiyun of newly-built chengdu-guiyang railway on [R].Chengdu: China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd,2013.

[7] 乐重.铁路综合选线原则思考[J].高速铁路技术，2015,6(3)：54-58. LE Zhong. Thoughts about Principle for Integrated Railway Routs Selection[J].High Speed Railway Technology, 2015,6(3)：54-58.

Thoughts and Practice on Geologic Route Selection in Goaf Area on Chengdu-Guiyang Passenger Dedicated Line

YANG Ying

(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd.，Chengdu 610031，China)

The geological condition Chengdu-Guiyang passenger dedicated line is complex and engineering geological problems in goaf area are obvious, which intensively impacts on the line. After analyzing the characteristics of the goaf, the ideas and principles of route selection in goaf area are put forward. By comparison, the optimal route scheme for Yibin-Weixin section is made. Comparing geological conditions of the five line scheme in Yibin-Weixin section, especially carrying out special topic geological work in goaf affecting the line，the selection of treating or avoiding goaf is made on large area for the route decision. By the research and analysis, Scheme I which bypasses large mined out area through Changning and Xingwen is finally selected, thus maximally reduces the project risk.

Chengdu-Guiyang Passenger Dedicated Line; goaf; geological route selection; practice

2016-03-23

杨英(1965-)，女，教授级高级工程师。

1674—8247(2016)05—0056—04

U212.22

A