益湛線井山至鐘山間路基巖溶陷穴病害整治措施

唐祖好，唐忠富

（南寧鐵路局桂林工務(wù)段，工程師，廣西 桂林 541001）

益湛鐵路與京廣、京滬、京九等干線共同構(gòu)成縱向的鐵路網(wǎng)骨干，是中西部地區(qū)通往湛江、北海、欽州、防城、茂名等華南深水港口的重要出海通道。自開通運(yùn)營以來，該線路基巖溶陷穴病害頻發(fā)，僅桂林工務(wù)段管內(nèi)就發(fā)生路基巖溶陷穴病害35處，造成列車晃車1次、中斷行車5次，累計(jì)中斷行車6 h 17 min。其中井山至鐘山區(qū)間發(fā)生15處，影響較大的有3處，一是2010年1月22日11：40，井山線路工區(qū)巡道工發(fā)現(xiàn)k545+860右側(cè)路肩上有一個(gè)直徑1.5 m，深2.0 m的陷穴，側(cè)溝里的水順著塌陷處往下滲，路基有下沉跡象，現(xiàn)場扒開滲水處下部未見洞穴。實(shí)測該處線路下沉量約15 mm。中斷行車44 min，影響貨物列車2 趟。二是2010年6月2日09：34，井山線路工區(qū)巡道工巡檢發(fā)現(xiàn)k 546+770線路右側(cè)石碴邊坡腳有一個(gè)長2.9 m，寬4.0 m，深1.0 m 的陷穴，道床坍陷致5 根軌枕懸空，坍陷處底部可見風(fēng)化巖石。中斷行車1 h 16 min。三是2011年3月1日09：08 分，鐘山線路工區(qū)班長發(fā)現(xiàn)k 555+400 線路中心有一洞穴，洞口直徑1.5 m，深1.5 m，造成3根軌枕懸空，線路前后高低差10 mm。中斷行車57 min。

井山至鐘山區(qū)間路基巖溶陷穴病害的存在，對鐵路行車秩序造成較大的干擾，并嚴(yán)重危及鐵路行車安全，必須徹底加以整治。

1 原因分析

1.1 典型的喀斯特巖溶地貌 益湛線井山至鐘山區(qū)間屬巖溶剝蝕峰林地貌，地形起伏較大，山梁為灰?guī)r侵蝕孤峰地貌，巖峰陡峻，地面高程120～340 m，相對高差50～220 m，自然坡度為10～45°，植被較發(fā)育。巖溶峰林間地形平坦，多為水田、旱地。地表上覆紅黏土，膨脹土，下伏基巖為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r偶夾灰紫色鐵鈣質(zhì)砂巖。該地處中亞熱帶，屬亞熱帶南部，年平均氣溫20℃，年降雨量充沛（1 500～2 000 mm）。地表、地下水豐富，水質(zhì)對巖質(zhì)具有較強(qiáng)侵蝕性，屬典型的喀斯特地形地貌，為巖溶陷穴多發(fā)區(qū)段。

1.2 巖質(zhì)結(jié)構(gòu)松散且自穩(wěn)性差 查閱原設(shè)計(jì)地質(zhì)勘探資料，該區(qū)間地層主要由上覆燕山期花崗巖侵入和D2泥盆系灰?guī)r組成?；◢弾r經(jīng)長期風(fēng)化作用呈粉質(zhì)黏土夾石英砂礫狀，此類花崗巖風(fēng)化層具有結(jié)構(gòu)松散無膠結(jié)，自穩(wěn)性差，遇水易軟化、崩解，失水收縮等特性，經(jīng)地下水?dāng)_動(dòng)后易流淌，形成地表塌陷。設(shè)計(jì)曾對該區(qū)間溶蝕破碎帶、溶洞、溶隙進(jìn)行鉆孔壓漿處理?，F(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，該區(qū)間線路右側(cè)山體裸露巖層為灰麻花崗巖，巖質(zhì)堅(jiān)硬，呈單體狀散置，其表層風(fēng)化較嚴(yán)重，風(fēng)化后呈砂粒狀。觀察附近地表土體，其含砂率達(dá)60%以上，用水稍沖洗可作建筑砂使用。從這種地質(zhì)情況可看出，由于巖體逐漸風(fēng)化形成較小的顆粒，原地層塊巖之間的空隙便因巖石風(fēng)化極易造成地面塌陷。

1.3 地表及地下水的侵蝕 按理該區(qū)間溶蝕破碎帶、溶洞、溶隙已進(jìn)行鉆孔壓漿處理，不應(yīng)再發(fā)生巖溶和路基塌陷病害。對比該地段曾發(fā)生過巖溶陷穴的地點(diǎn)，現(xiàn)場往往存在側(cè)溝、天溝排水不暢，溝底和塹頂山體凹陷處積水現(xiàn)象。由此可推斷，因新建鐵路施工改變了原已形成的水文地質(zhì)環(huán)境和水文狀態(tài)，原先形成的溶蝕破碎帶、溶洞、溶隙經(jīng)路基壓漿施工將其堵塞加固，但地下水的補(bǔ)給源未改變，繼續(xù)向路基部分滲流，路基在地下水的作用下，前期未形成空洞的風(fēng)化層，在地下水潛蝕、軟化作用下和列車動(dòng)荷載的反復(fù)作用下，形成新的水流通道。特別是雨季時(shí)，地下水和地表排水溝中下滲的水流使路基下伏的通道水量增大、水流攜帶能力增加，致使地層中的顆粒成份由小向大逐漸被帶走，形成新的孔隙和空洞，造成路基沉降。

這種現(xiàn)象一般具有規(guī)律性，在雨季到來連續(xù)幾天下大雨，就會(huì)形成局部沉降。對照該地段的近3年來巖溶陷穴管理臺(tái)賬，發(fā)生時(shí)間在每年4～8月的為10 件，占總數(shù)量15 件的67%，而且絕大多數(shù)發(fā)生在強(qiáng)降雨過后。

2.2 “疏”的治理措施 為確保病害路基區(qū)段的長治久安，應(yīng)采用地質(zhì)雷達(dá)探明該區(qū)段內(nèi)路基目前已形成的孔隙和空洞，根據(jù)溶巖陷穴特征、分布規(guī)律、發(fā)展趨勢及影響程度，有針對性地對地表和地下水進(jìn)行疏導(dǎo)。主要措施一是要對裸露邊坡進(jìn)行封閉，加大排水溝截面尺寸及流水坡，減少地表水的淤積、下滲。二是在已形成的孔隙和地下水通道位置增加路基橫向盲溝，使地下水能順暢排出，少帶走泥沙，以減少路基塌陷病害的形成。由于該路段邊坡含砂率較大，路塹邊坡植草不易種活。在鐵路局工務(wù)處的支持下，通過對裸露邊坡采取種植根系發(fā)達(dá)、固土效果較好的香根草；對原預(yù)制砼拼板開溝破損地點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)；改建設(shè)置不合理的天側(cè)溝，適當(dāng)增加急流槽，個(gè)別地勢低洼、匯水面積較大的地段在路基中埋設(shè)橫向塑料盲溝等措施，基本解決了地表、地下水的疏導(dǎo)問題。下一步將采用地質(zhì)雷達(dá)勘探，加大對路基既有孔隙和空洞的整治力度。

2 整治措施

路基巖溶陷穴在時(shí)間上具有突發(fā)性，空間上具有隱蔽性，對鐵路行車安全構(gòu)成極大威脅。防治的關(guān)鍵是在于采取預(yù)防為主，治理為輔、防治相結(jié)合的辦法。通過上述分析，針對井山至鐘山區(qū)間路基巖溶陷穴病害的現(xiàn)狀，采取“堵”、“疏”、“防”相結(jié)合的措施進(jìn)行綜合整治，有的放矢，不失為投資少省且行之有效的辦法。

2.1 “堵”的治理措施一是對已經(jīng)形成坍陷、沉降的地段進(jìn)行夯實(shí)和混凝土封堵，避免雨水下滲形成新的水流通道。二是在雨季來臨前，加強(qiáng)對該路基病害區(qū)段排水設(shè)施的清理，確保排水通暢。三是加強(qiáng)對排水設(shè)施的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)有地表水沿路基排水溝下滲的地段，立即對排水溝流水面進(jìn)行修復(fù)、封閉，對新發(fā)現(xiàn)的洞穴用粘土、混凝土灌注填實(shí)，使地表水不下滲浸入路基形成空洞。根據(jù)前期發(fā)生路基塌陷的地形情況，在對益湛線k 543+690、k 545+550、k 546+700等原巖溶發(fā)生地點(diǎn)的側(cè)溝底，重新用砼封堵或抹面處理，汛期前加強(qiáng)“三溝一洞”（側(cè)溝、天溝、吊溝及涵洞）的清理后，類似病害重復(fù)發(fā)生的情況大為減少。

2.3 “防”的有關(guān)措施一是路基巖溶塌陷有很長一段變形過程發(fā)展于地面以下，一旦地面以上出現(xiàn)前兆，離塌陷時(shí)間已近而短促，往往因未及時(shí)引起警惕而造成重大損失。因此，要加強(qiáng)巖溶陷穴地段線路的巡查，特別是在強(qiáng)降雨之后，要求加大線路的巡查力度，確保發(fā)現(xiàn)及時(shí)，處置有效。我們將歷年來多次發(fā)生路基溶巖陷穴病害的地點(diǎn)，在路肩上用油漆設(shè)置醒目標(biāo)識(shí)，并要求線路巡守人員進(jìn)行重點(diǎn)檢查和盯控，以提高檢查效率。二是水動(dòng)力條件的改變和列車反復(fù)荷載是產(chǎn)生塌陷的主要觸發(fā)因素。因此，在降水特征和汛期洪水頻率及變幅的情況下，再加上列車荷載附加，極易誘發(fā)路基巖溶地面塌陷。為確保行車安全，經(jīng)鐵路局防洪辦批準(zhǔn)，汛期對該區(qū)段路基溶巖陷穴多發(fā)地段限速60 km/h運(yùn)行，以降低列車動(dòng)荷載的作用，減少巖溶陷穴發(fā)生率。

3 結(jié)束語

根據(jù)上述分析，我們通過采取相應(yīng)的措施進(jìn)行整治和預(yù)防，在投入較少的情況下，該區(qū)間路基溶巖陷穴病害發(fā)生機(jī)率大幅降低，自2011年8月后未再次發(fā)生路基溶巖陷穴病害，取得了較好的效果。