不良地質地段定線原則
不良地質地段定線原則(principleoflocationinunfavorablegeologyregion)鐵路通過各類不良地質地段的定線原則。鐵路選線不可避免地會遇到一些不良地質地段,如滑坡,泥石流,崩塌,巖堆,軟土,泥沼,鹽漬土,巖溶,膨脹土(裂土),多年凍土等,它們常控制線路走向,選線不當常導致建筑物破壞,中斷行車,甚至釀成人身與行車安全等嚴重后果。不良地質種類不同,嚴重程度不同,造成的危害及后果包有差異。選線時應深入調查研究,收集足夠的氣象、水文、地質與水文地質資料,查明不良地質分布范圍、類型、規模、發生與發展原因、規律性及其對鐵路的危害程度,整治的難易等,提出可行的繞避和整治方案。通過方案比較選定線路位置。不良地質地段選線的總原則是:對正在活動、發展的、規模較大且難于整治、嚴重危及施工與行車安全的不良地質地段,應予以繞避;對已趨穩定、規模不大、繞避不致大量增加投資的不良地質地段也宜繞避;對基本穩定、規模不大、易于整治、危害不嚴重的不良地質地段,宜選擇有利部位通過,但必須有經濟、有效、可行的整治措施,做到繞有根據,治有措施,徹底整治,不留后患。不良地質類型繁多,選線原則各異,常見的幾種典型不良地質現象的選線原則如下。
滑坡山坡在一定的地層結構、巖性、水文地成質等自然條件下,由于地下水活動、河流沖刷、人工切坡、地震活動等影響,大量土體或巖體在重力作用下,沿一定的軟弱面(帶),整體下滑的不良地質現象。滑坡對鐵路危害極大,例如某線一處深路塹1959年1月下滑30萬立方米,將路基推至70m以外江中,致使江水斷流20min,中斷行車7d,經濟損失巨大。滑坡地段的定線原則是:對于技術復雜、工程量大、采用整治措施難于確保穩定的大型滑坡,線路宜予繞避,河谷地段可跨到滑坡對岸通過,或在滑動面下的適當位置以隧道通過;對中小型滑坡,如經整治能確保穩定,工程投資可顯著節約時,可在其下部以低填方式或在其上部以淺挖方通過;若線路位置受控制無法繞避時,需采取有效的工程措施,以確保施工與運營安全。
泥石流山地突然暴發的含有大量泥、沙、石塊等固體物質的特殊洪流。泥石流暴發時來勢兇猛,常沖毀、淹沒房屋、農田、路基和橋涵,危及行車安全。如寶天線元龍鎮的4個泥泥石流溝曾沖毀元龍鎮,淹沒房屋、農田,1950年曾淹沒車站,沖毀路基和橋梁。又如成昆線漢羅溝于1972年5月一次特大暴雨后,泥石流總量達7萬余立方米,沖向山口外約600m處的車站,淤埋路基200m,堵塞涵洞一座。泥石流地段選線原則如下:對于泥石流嚴重且集中的地段應予以繞避,河谷兩岸均有泥石流時,應選危害輕微的一岸通過,必要可多次跨河選擇有利岸側繞避;線路必須通過泥石流時,宜在通過區設橋跨過,并留足孔跨及凈空,不能設橋時可用隧道或明洞在其下部通過,不宜設計為路塹,不宜在沉積區通過;僅在泥石流不嚴重,技術上易于處理,經比選方可在沉積區通過,但應分散設橋,不宜改溝合并設橋。對山前區泥石流,宜在沉積區下方通過,山區泥石流則宜在沉積區上方通過。
崩塌、巖堆山坡陡峻、裂隙發育、巖層傾向線路,或構造復雜、巖塊松動的陡坡,由于雨水侵蝕、溫度變化,或受其他外力作用均可產生崩塌。大規模崩塌即山崩,小范圍掉塊為剝落或墜石。一般出現在峽谷陡坡地段,大型崩塌來勢兇猛,破壞力極大。懸崖及陡坡上部,巖石經過物理風化作用后,通過重力或雨水搬運至山坡或坡腳下的松散錐形堆積體稱為巖堆。巖堆多由崩塌、錯落形成,也可緩慢堆積形成,多在河谷中出現,巖堆地段常發生順層牽引坍滑,影響線路穩定。1956年8月寶成線站兒巷一處高邊坡一次塌方17萬立方米,1957年2月又塌下5萬立方米,造成4km范圍內增建明洞1344m,羅妙真站南一次崩塌曾中斷行車28d,某線一處古坍滑堆積體長達400m,寬50~200m,厚6~20m,設計為挖方通過,施工中發生嚴重順層坍滑,被迫改線。崩塌、巖堆地段選線原則為:對山體極不穩定,巖層極為破碎的陡峻山坡,預計人工開挖將誘發大規模崩塌,且
難于處理的地段應予以繞避;崩塌范圍不大,性質不嚴重且易于采取有效工程措施處理者,可在崩塌范圍內通過;對處于發展階段或較大范圍的松散的、穩定性差的巖堆,線路宜內移以隧道在堆積體外的基巖中過,或外移設橋通過,或跨河到對岸繞避;對于穩定的巖堆,線路宜以低堤或淺塹通過,避免高墩、深挖,以免破壞巖堆穩定。
軟土和泥沼內陸湖、塘、盆地,江河、海洋沿岸和山間洼地沉積的軟弱飽和黏性土層稱軟土。中國沿海、華中、華南、華北及西南諸省分布較廣。以沼澤為主,包括沼澤化土地及其他無泥炭覆蓋的淤泥質土地稱為泥沼,多分布于我國東北、內蒙、新疆、甘肅等省區。軟土和泥沼都具有壓縮性高、強度低等特點,都會造成工程建筑物滑坍、沉陷。如津浦線東葛到花旗營間,初建的6址高的路堤曾三次全部陷入泥中,建成20年后仍繼續下沉。濱洲線博克圖到扎蘭屯間通過塔頭草泥炭的沼澤路基,建成后不斷下沉,道碴已加厚到2~3m,有時仍發生局部潰爬。軟土和泥沼地段選線原則如下:影響范圍大、工程處理難于確保安全,且繞避不顯著增大工程時,宜繞避軟土和泥沼地段;如影響范圍較小,工程處理可確保安全,且經濟有利時,應選在軟土、泥沼最窄,泥炭、淤泥較淺、沼底橫坡平緩、地勢較高、取土條件較好的地段以路堤通過;為減少下沉、翻漿、凍漲等病害,路堤高度不小于1m,為使使軟土基底不作加固處理,或為利用路堤自重壓縮泥炭到穩定狀態,路堤高度均不宜大于“極極限高度”;線路宜遠離河流、湖塘或人工渠道,以免水流浸潤,影響路堤穩定;河谷軟土地帶或古盆地中央部分,因軟土層厚,土顆粒細,含水量多,基底松軟,線路宜選在邊緣地帶通過,但土質軟硬差別較大的邊緣地帶也應繞避。
鹽漬土地表lm以內土層中易溶鹽含量大于0.5%的土。鹽漬土多分布于蘇北、渤海沿岸、東北松遼平原、河南、山西及西北地區。鹽漬土對鐵路的危害有三:①當含鹽量超過一定限度時,路基夯實達不到標準密度,使路基發生下沉、變形和道碴沉陷;②鹽漬土中的水分和溫度隨氣候條件不斷變化,土體中的鹽分時而溶解,時而結晶,土體隨之膨脹、收縮,從而破壞土體穩定性;③松散和膨脹作用不利路基穩定,松散多發生于表層0.3m以內,土層疏松,足踏下陷,系由表土受晝夜溫差變化引起;膨脹多發生于表層1~3m以內,土體膨脹易使路面拱起,危害更大。鹽漬土地段定線原則如下:線路宜選在排水條件好、地下水位低、含鹽量小,范圍較窄及地勢較高的有利地段通過;濕鹽漬土地段,地下水位高,排水困難,基底需填筑滲水土或抬高路堤,多不經濟,故應予繞避;對一般鹽漬上或干鹽漬土地段,含鹽量較輕時,可以路堤通過;如降低地下水位困難,且難于取得滲水土做填料時,宜用高路堤通過。
巖溶地表水和地下水對可溶性巖石的化學溶解和機械侵蝕作用所產生的地貌現象。巖溶對鐵路的危害如下:地下洞穴的頂板坍塌引起洞上的鐵路建筑物下沉或破壞;洞穴或漏斗周期性冒水,淹沒路基基底,引起沉陷、翻漿或崩塌;突發性地下涌水,沖毀鐵路建筑物。中國西南石灰巖地區常見的巖溶形態有:落水洞、豎井、漏斗、溶洞、溶蝕洼地和暗河等,選線不當常導致嚴重后果。如某線老虎咀隧道,施工進洞300m處發現一溶洞,頂部高出路肩60m,底部低于路肩72m,長102m,寬90m,難于處理,迫不得已改線繞避。巖溶地段定線原則如下:對于大型的、處于強烈發育階段的巖溶線路應予繞避;對于中、小型的、已停止發育的巖溶,可擇其窄處、易于處理的部位通過;根據巖性及地質構造,宜將線路選在難溶巖層通過,宜避開地質構造破碎帶,使線路方向與主要構造線正交或較大夾角斜交,以減少其影響;可溶巖層與非可溶巖層和不透水層的接觸帶常誘發落水洞、漏斗、塌陷及暗河等,故應予繞避;巖溶地段,宜以明線(路基、橋涵等)通過,不宜做地下工程(隧道)特別是長隧道。
膨脹土(裂土)以親水的黏土礦物為主要成分,隨含水量變化具有明顯脹縮特性的黏性土。膨脹土干縮濕脹使土體結構破壞,造成邊坡不穩定。對鐵路的危害表現在:一為沖
刷,雨季地表水使土層濕化、崩解而后沖刷,使坡面呈現“V”形小溝,自上而下加寬加深,邊坡越高沖刷越甚;二為剝落,龜裂松散的坡面土層逐步散裂成顆粒狀碎屑,在重力及地表水作用下順坡剝落,堆于坡腳淤塞側溝;三為溜坍,雨季地表水在風化裂隙中迅速集中,使松散土層順坡滑動,雨大而持久時將成泥石流;四為滑坡。漢丹隋縣到仙人渡段,個別地段路塹邊坡已放緩至1:4以上,但仍不能穩定。某線通過長156km裂土地段,施工中邊坡吸水、膨脹、開裂普遍發生,嚴重的16km長地帶,相繼發生坍滑及擋墻開裂現象。膨脹土地段定線原則如下:線路宜填勿挖,盡量減少路塹;崗溝相間是膨脹土地特征地貌,線路應垂直于壟崗方向,選擇較低埡口,較薄地段通過,以縮短路塹長度、降低挖方深度;線路跨越溝谷處,宜建橋通過,并增加橋高;壟崗處如修建隧道,應避免淺埋。
多年凍土高緯度、高海拔地區,氣候干燥,冬季漫長,年均溫度低于攝氏零度,地層每年的放熱多于吸熱,當年的凍層次年來不及融化而又形成凍土,凍結不融狀態保持三年及以上者稱為多年凍土。多分布于東北大、小興安嶺及青藏高原。對鐵路的危害主要表現有三:一為路基凍害,如下沉和凍脹。松散土及粉狀土路塹及不填不挖路基最易受凍害;二為橋涵建筑物凍害,如基礎凸起和下沉,橋涵附近的冰錐、冰丘還會堵塞或擠壓橋涵;三為房屋建筑物凍害,如基底凍土破壞引起的建筑物變形,熱力作用引起房屋下沉,地下管道因基礎下沉引起斷裂等。多年凍土地段定線原則如下:線路宜選在陽坡上,陽坡日照時間長,水分蒸發量大,地表及地下水含量相對減少,凍害程度減輕;但山坡陡峻,節理發育,風化嚴重的陽坡應繞避不良地質地段,線路通過山丘地區時,宜在融凍坡積層緩坡上部通過,線路走向沿大河谷時,宜選在高臺地上,以短距離通過多年凍土邊緣地帶,避免沿大河融區多年凍土邊緣定線,線路宜在巖石、卵石土、礫石土,粗、中、細砂和含水量小的黏土、黏砂土、砂粒土等少冰凍土地帶通過,避免在腐植上、黏砂土、砂黏土、粉砂地段及飽冰、富冰凍土的含冰土層中通過,多用路堤,少用路塹,減少不填不挖及低路堤,避免破壞凍土,影響路基穩定;大、中橋宜選在大河融區地段或基底為少冰凍上的河段,力求避免將一座橋設在融區和凍土兩種不同地基上;隧道應避免穿過地下水發育的地層中;車站宜選在非融沉地帶,困難時也可選在融沉作用均勻的地帶。


