三峽庫區(qū)鐵路選線研究

肖強(qiáng)（中鐵二院重慶勘察設(shè)計(jì)研究院，重慶　400023）

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三峽庫區(qū)鐵路選線研究

肖強(qiáng)
（中鐵二院重慶勘察設(shè)計(jì)研究院，重慶400023）

摘要：鄭萬高鐵進(jìn)入三峽庫區(qū)后，在長(zhǎng)江北側(cè)多次跨越長(zhǎng)江支溝，該文針對(duì)三峽庫區(qū)常年存在的岸坡穩(wěn)定問題，結(jié)合鄭萬高鐵在前期選線工作中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了相應(yīng)的處理措施，可為今后的類似項(xiàng)目積累選線經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：三峽庫區(qū)；鄭萬高鐵；岸坡穩(wěn)定；工程選線

1　項(xiàng)目簡(jiǎn)況

鄭萬高鐵位于豫、鄂、渝三省市境內(nèi)，起于鄭州，止于萬州。該項(xiàng)目在長(zhǎng)江三峽庫區(qū)北側(cè)依次經(jīng)過興山、巴東、巫山、奉節(jié)、云陽、萬州等城鎮(zhèn)并設(shè)置高鐵車站。該鐵路設(shè)計(jì)速度350km/h，建成后將是重慶與鄭州之間最便捷的快速客運(yùn)通道，是我國(guó)西南地區(qū)通往中原、華北、東北地區(qū)便捷快速客運(yùn)主通道，同時(shí)也可消除現(xiàn)有滬漢蓉通道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不高的短板問題。

項(xiàng)目所經(jīng)區(qū)域跨越華北地臺(tái)、秦祁褶皺系、揚(yáng)子地臺(tái)，橫穿康西瓦－商南－榮成板塊縫合帶，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地震活動(dòng)頻繁，地層巖性紛雜，加之地形起伏大，地質(zhì)條件極為復(fù)雜。深大活動(dòng)斷裂、巖溶、滑坡、錯(cuò)落、危巖落石、崩塌、巖堆、泥石流、水庫坍岸、煤層瓦斯及采空區(qū)、順層、液化砂土、放射性、高地溫及軟土、松軟土、濕陷性黃土、膨脹土等不良地質(zhì)和特殊巖土極其發(fā)育，構(gòu)成了控制線路方案選擇和工程設(shè)置的主要地質(zhì)問題。

結(jié)合鄭萬高鐵所經(jīng)地段的特點(diǎn)，本文章主要對(duì)項(xiàng)目經(jīng)過三峽庫區(qū)遇到的岸坡穩(wěn)定問題，線路的方案平面和縱斷面應(yīng)如何選擇提出建議。

2　三峽庫區(qū)選線研究

2.1三峽庫區(qū)地質(zhì)概況

線路通過三峽庫區(qū)的巴東、巫山、云陽、奉節(jié)至萬州，該區(qū)域位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)區(qū)，北與秦嶺地槽相鄰。以巫山與奉節(jié)間的齊岳山基底斷裂為界，其西為四川臺(tái)坳，其東為上楊子臺(tái)褶帶。庫區(qū)地貌明顯受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制，以奉節(jié)為界，分為東西兩大地貌單元。奉節(jié)以東，區(qū)內(nèi)地貌以大巴山、巫山山脈為骨架，形成以震旦系至三疊系碳酸鹽巖組成的川鄂褶皺山地，屬于以侵蝕為主兼有溶蝕作用的中山峽谷間夾低山寬谷地貌景觀。奉節(jié)以西屬四川盆地的東部，主要為侏羅系碎屑巖為主的低山丘陵寬谷地形；山脈受構(gòu)造控制，形成了一系列北東—南西向平行展布的窄條狀低山（向斜丘陵），形成獨(dú)特的平行嶺谷景觀。沿線地勢(shì)起伏如圖1所示。

圖1　沿線地勢(shì)起伏圖

三峽庫區(qū)由于地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、地層巖性等內(nèi)部因素使該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，同時(shí)，水的作用和人類活動(dòng)的影響誘發(fā)了新的地質(zhì)災(zāi)害。從宜昌三斗坪到重慶附近的長(zhǎng)江兩岸干流主要的崩塌滑坡堆積體積共有134處［1］，尤其在奉節(jié)至巫山段中山峽谷地貌，滑坡分布密集，滑坡體積相對(duì)較大。由于三峽修建水庫，水庫的水位漲落帶，是指由于季節(jié)性水位漲落而使庫區(qū)周邊被淹土地周期性地露出水面的區(qū)域。根據(jù)三峽工程方案，為了使庫區(qū)長(zhǎng)期保持絕大部分有效庫容，三峽水庫將采取蓄清排渾的運(yùn)行方式，即：在每年汛期（6-9月），長(zhǎng)江上游來沙量最大之前，將庫區(qū)水位降至145m，并在汛期開閘放水排沙，而在汛期后則關(guān)閉閘門，將庫水位升至175m，攔蓄清水以發(fā)揮水庫效益。所以三峽水庫建成后，將在庫區(qū)兩庫形成永久性的水位季節(jié)漲落地帶，此外，庫區(qū)的降雨因素也是滑坡產(chǎn)生滑動(dòng)的主要因素［2］。水位差引起的消落帶如圖2所示。

圖2　水庫岸坡工程地質(zhì)斷面圖

庫區(qū)蓄水對(duì)消落帶岸坡的地質(zhì)作用主要包括改變庫岸外表形態(tài)的浪蝕作用，引起岸坡巖土物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的庫水浸泡作用、岸坡地質(zhì)體滲流場(chǎng)發(fā)生改變的庫水滲透作用，以及庫水的靜水壓力、浮托力和動(dòng)水壓力作用等。當(dāng)水位由145m升至175m時(shí)，隨著地下水位的升高，使巖質(zhì)斜坡底部的潛在滑動(dòng)面浸水軟化或泥化，孔隙水壓力增大抗剪強(qiáng)度降低；同時(shí)原來斜坡阻滑的前緣部位，受消落帶蓄水浮托，降低了阻滑力，從而引起岸坡沿軟弱滑動(dòng)面滑動(dòng)。尤其在庫水位快速降落時(shí)坡體內(nèi)孔隙水來不及隨庫水位下降而排出，坡體內(nèi)仍維持較高的浸潤(rùn)面，隨著地下水坡降的增大，而形成滲透壓力，這時(shí)庫水對(duì)岸坡的擠壓力消失，一方面減少抗滑力，另一方面又增加了下滑力，因此易引起岸坡破壞，如圖3所示。

圖3　庫區(qū)岸坡失穩(wěn)調(diào)查實(shí)例

2.2針對(duì)岸坡穩(wěn)定問題的選線研究

鄭萬高鐵經(jīng)興山后進(jìn)入巴東境內(nèi)，之后再沿長(zhǎng)江北岸，經(jīng)過重慶境內(nèi)巫山、奉節(jié)、云陽后至萬州，在長(zhǎng)江山峽庫區(qū)段線路長(zhǎng)度約240km。沿長(zhǎng)江南北兩側(cè)零星分布有大量垂直于線路方向的河流、支溝，如圖4所示。

圖4　線路及長(zhǎng)江水系圖

2.2.1跨小型支溝的處理措施

該段線路橫跨支流的橋梁往往需采用高墩、大跨，且水中墩深達(dá)70～80m，施工難度大，故對(duì)于南北向較短的小型支溝，主要采取線路往山一側(cè)靠，使線路走行于坍岸線影響范圍之外，規(guī)避水位落差產(chǎn)生的地質(zhì)問題。故對(duì)小型支溝的處理，一般情況下均有條件采取繞避的措施，如圖5所示。

圖5　線路走行于坍岸線以外示意圖

2.2.2跨大型支流的處理措施

圖6　橋位方案示意圖

萬州至巴東段沿長(zhǎng)江北側(cè)主要分布有彭溪河、湯溪河、梅溪河、大寧河、神農(nóng)溪等大型支流。長(zhǎng)江三峽大壩蓄水后，導(dǎo)致其河面變寬，南北向分布展長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里甚至幾十公里。故線路在跨越這些支溝時(shí)無法通過 “向山靠”完全繞避消落區(qū)的影響，如圖6所示。選線時(shí)必須以橋梁墩臺(tái)位置的安全性作為線路控制點(diǎn)，對(duì)支流上下游的岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)行多方案比選，選擇一處相對(duì)有利位置跨越，此時(shí)由橋位決定線路平面位置。在跨越點(diǎn)處還必須通過詳細(xì)的地質(zhì)資料確定墩臺(tái)位置最低極限位置，再通過橋梁孔跨布置，確定線路標(biāo)高的合理位置，從而穩(wěn)定線路縱斷面高程。通過以上步驟使重點(diǎn)工程優(yōu)先選址，可使橋梁工程位于“安全島”上。

若墩臺(tái)位于坍岸線范圍內(nèi)存在極大安全隱患。在繞避不穩(wěn)定岸坡地質(zhì)問題的研究過程中，往往需要通過抬高線路標(biāo)高、增大橋梁跨度來解決，如圖7所示。

圖7　增大橋高避開消落區(qū)示意圖

3　結(jié)束語

鐵路選線工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期性、綜合性和系統(tǒng)性的工作。本文結(jié)合項(xiàng)目自身特點(diǎn)，從鄭萬高鐵開展勘察設(shè)計(jì)工作遇到的實(shí)際問題出發(fā)，對(duì)影響線路方案的庫區(qū)岸坡穩(wěn)定問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析并提出了處理意見。即在庫區(qū)選線時(shí)盡可能使線路避開涉水區(qū)域，無法避開的大型支流，應(yīng)加強(qiáng)外業(yè)地勘調(diào)查，摸清岸坡是否穩(wěn)定，橋位選址時(shí)應(yīng)將橋梁墩臺(tái)位置置于穩(wěn)定的岸坡范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

［1］楊達(dá)源.長(zhǎng)江三峽庫區(qū)崩塌滑坡的初步研究［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2002（2）.

［2］李志華.三峽庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性分析［J］.內(nèi)江科技，2008 （1）.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

中圖分類號(hào)：U212

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9107（2016）07-0046-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.046

收稿日期：2016-03-25

作者簡(jiǎn)介：肖強(qiáng)（1984-），男，四川達(dá)州人，研究生，工程師，主要從事高速鐵路勘察設(shè)計(jì)工作。

Study on High-speed Rail Line Location in the Three Gorges Reservoir Area

Abstract：Zhengzhou-Wanzhou high-speed rail runs across the branch channel of the Yangtze River on the north for several times in the Three Gorges Reservoir area.Based on the existing problem of bank slope stability and，combined with the practical experience gained from high-speed rail line location of Zhengzhou-Wanzhou railway，some corresponding measures are presented for future reference.

Keywords：Three Gorges Reservoir area；Zhengzhou-Wanzhou high-speed rail；bank slope stability；line selection project