穿越東非大裂谷工程地質(zhì)與線路比選分析*
——以內(nèi)羅畢—馬拉巴鐵路為例

宋成輝 李 偉 蔣富強(qiáng) 任文峰 李守定

(①中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 北京 100088， 中國(guó))(②中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司， 北京 100011， 中國(guó))(③中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 北京 100029， 中國(guó))

0 引 言

內(nèi)羅畢—馬拉巴鐵路(簡(jiǎn)稱“內(nèi)馬鐵路”)位于肯尼亞共和國(guó)西北部，為內(nèi)馬鐵路為區(qū)域性路網(wǎng)主干線(蒙巴薩—內(nèi)羅畢—馬拉巴—坎帕拉—朱巴)鐵路的一部分，該主干線服務(wù)于肯尼亞及周邊內(nèi)陸國(guó)家，承擔(dān)沿線地區(qū)及東非區(qū)域內(nèi)的客、貨運(yùn)運(yùn)輸業(yè)務(wù)，所以它也是東非“北方走廊”的重要組成部分。內(nèi)馬鐵路以內(nèi)羅畢—納庫(kù)魯—埃爾多雷特—馬拉巴這一交通帶為發(fā)展主軸，形成了人口、城鎮(zhèn)、客貨流集聚區(qū)域帶，是烏干達(dá)、盧旺達(dá)、布隆迪和剛果金等東部等內(nèi)陸國(guó)家和地區(qū)最重要的出海通道。內(nèi)馬鐵路工程需要穿越東非大裂谷，由于復(fù)雜的地質(zhì)情況，同時(shí)又要求鐵路必須通過(guò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域，拉動(dòng)該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此必須對(duì)工程線路結(jié)合復(fù)雜地質(zhì)進(jìn)行研究，然后比選線路方案找出最優(yōu)線路通道方案。目前國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)選線進(jìn)行了研究， 何振寧(1987)對(duì)活動(dòng)斷裂選線進(jìn)行了研究， 李光輝(2004)對(duì)武廣鐵路大瑤山區(qū)地質(zhì)選線進(jìn)行研究， 李金城(2009)對(duì)青藏鐵路工程地質(zhì)選線進(jìn)行了研究， 周志立(2018)對(duì)工程地質(zhì)與選線進(jìn)行了研究，俞曉東(2018)對(duì)內(nèi)馬鐵路選線進(jìn)行了研究，本文將更加詳細(xì)地對(duì)其補(bǔ)充。鐵路選線控制的3大因素：分別為：經(jīng)濟(jì)發(fā)展圈控制要素、工程地質(zhì)控制要素和投資控制要素。選線的原則，首先以連接經(jīng)濟(jì)發(fā)展圈控制點(diǎn)為主線，制定線路方案和線路的通道大致走向； 然后通過(guò)地質(zhì)資料收集、地質(zhì)踏勘、地質(zhì)勘查、地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等，對(duì)線路的地質(zhì)條件和投資進(jìn)行綜合分析和比選線路，尋找一條最優(yōu)的地質(zhì)走廊； 然后再對(duì)推薦的線路方案進(jìn)行工程地質(zhì)詳勘，制定線路在不同地質(zhì)條件下的通過(guò)方案。目前內(nèi)馬鐵路穿越東非大裂谷是世界上長(zhǎng)大線狀工程設(shè)計(jì)的首次，其經(jīng)驗(yàn)為穿越復(fù)雜地質(zhì)情況的鐵路工程研究提供依據(jù)，尤其中國(guó)即將開(kāi)展的川藏鐵路勘察設(shè)計(jì)和施工提供借鑒。

1 區(qū)域地形、地貌及構(gòu)造

1.1 區(qū)域地形、地貌

工程場(chǎng)地位于非洲板塊內(nèi)，東非大裂谷在地形上有兩個(gè)穹窿(圖1)，分別為北邊海拔2500～3000im的埃塞俄比亞穹窿和南面海拔1000im的肯尼亞穹窿(Chorowicz， 2005)。本工程場(chǎng)地基本位于南面的肯尼亞穹窿上。

圖1 東非大裂谷Google Earth地形圖Fig. 1 Google Earth map of the rift valley topography

圖2 東非裂谷系板塊圖(Chorowicz， 2005)Fig. 2 East African rift valley plate map(Chorowicz， 2005)

1.2 東非大裂谷

Gregory(1986)， Ebinger(1989)，Chorowicz(2005)， Kampunzu et al.(1991)， Morley(1989)， Ring(2014)等學(xué)者對(duì)東非大裂谷進(jìn)行了深入研究。東非大裂谷從亞丁灣向南延伸至莫桑比克灣，長(zhǎng)度超過(guò)6000ikm(圖2)。東非大裂谷為典型的大陸裂谷特征，邊緣由一系列相互平行的階梯狀斷層群組成，中間為狹長(zhǎng)深陷的峽谷、湖泊和盆地。東非大裂谷可能是一種初始的板塊邊緣，紅海、東非大裂谷與亞丁灣把非洲板塊(或稱努比亞板塊)、索馬里小板塊和阿拉伯板塊分隔開(kāi)，它們?cè)趲缀谓Y(jié)構(gòu)上組成一個(gè)構(gòu)造三聯(lián)點(diǎn)體系(圖3)。東非大裂谷的形成動(dòng)力學(xué)模式大致有小尺度對(duì)流、邊緣對(duì)流和地幔柱幾種假說(shuō)(圖4)。東非大裂谷處于大陸裂谷發(fā)育階段，紅?！獊喍趁磕陱堥_(kāi)速率大于2icm，埃塞俄比亞裂谷每年張開(kāi)速率大于1imm，肯尼亞裂谷及南部每年張開(kāi)速率小于 1imm(Chorowicz， 2005)。

圖3 東非大裂谷三聯(lián)點(diǎn)結(jié)構(gòu)(Chorowicz， 2005)Fig. 3 The rift valley triad structure(Chorowicz， 2005)

圖4 裂谷形成模式示意圖Fig. 4 Schematic diagram of rift formation pattern

1.3 區(qū)域主斷裂

裂谷斷裂北段主要為北北東向，中段為北北西向，南段為北北東向，總體呈S形展布(圖2)。裂谷斷裂大致可以分為裂谷主斷裂和次級(jí)斷裂。裂谷主斷裂是裂谷的邊界斷裂，分別位于裂谷兩側(cè)，控制著較早期裂谷火山巖的噴發(fā)，錯(cuò)斷了全新世的火山巖，裂谷的平均拉張速率為0.5 mm·a-1(Baker et al.， 1971)。西邊界斷裂為兩條東傾的正斷層(圖5)； 東邊界斷裂形成時(shí)代較晚，為一條西傾的正斷層(圖6)。

圖5 東非大裂谷地質(zhì)構(gòu)造圖(Zielke et al.， 2009)Fig. 5 Tectonic map of the great rift valley(Zielke et al.， 2009)

圖6 Kedong裂谷橫切剖面圖Fig. 6 Rift cross-section map in Kedong

2 線路方案制定

內(nèi)馬鐵路線路從肯尼亞首都內(nèi)羅畢(Nairobi)出發(fā)，沿線主要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展點(diǎn)有：納庫(kù)魯(Nakuru)、埃爾多雷特(Eldoret)和基蘇木(Kisumu)以及肯尼亞邊境的馬拉巴(Malaba)。其中納庫(kù)魯是納庫(kù)魯郡的首府，人口1.01×105； 埃爾多雷特位于富裕的瓦辛吉舒高原中心，人口5.1×104； 基蘇木是肯尼亞第3大城市，西部經(jīng)濟(jì)和交通中心，人口40×104。大城市有內(nèi)羅畢及基蘇木，其他城市都為中小型城市。根據(jù)納瓦沙(Naivasha)規(guī)劃工業(yè)園區(qū)、基蘇木等重要的經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)控制因素，同時(shí)考慮到原有鐵路沿線的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)，制定了內(nèi)羅畢—馬拉巴鐵路3大通道方案(圖7)。

圖7 內(nèi)馬鐵路3大通道線路示意圖Fig. 7 Schematic of Nei-Ma railway three channels

2.1 北線方案

北線主要經(jīng)濟(jì)控制點(diǎn)連線，即內(nèi)羅畢—納庫(kù)魯—埃爾多雷特—馬拉巴方案。該線路從內(nèi)羅畢(Nairobi)引出，途經(jīng)奈瓦沙(Naivasha)、納庫(kù)魯(Nakuru)、埃爾多雷特(Eldoret)后，折向西方向經(jīng)韋布耶(Webuye)、奔戈馬(Bungoma)至邊境城市馬拉巴(Malaba)。由于基蘇木(Kisumu)是肯尼亞第3大城市及肯尼亞西部經(jīng)濟(jì)和交通中心，考慮基蘇木經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)的重要性，增加了基蘇木支線，即通過(guò)埃爾多雷特與基蘇木支線方式連接基蘇木。形成內(nèi)羅畢—納庫(kù)魯—埃爾多雷特—馬拉巴主線方案，加上埃爾多雷特—基蘇木支線方案的組合方案。本方案主線內(nèi)羅畢經(jīng)納庫(kù)魯及埃爾多雷特至馬拉巴方案線路長(zhǎng)度505.2ikm，埃爾多雷特至基蘇木支線長(zhǎng)度133.2ikm。正線公里長(zhǎng)度合計(jì)638.2ikm。

2.2 中線方案

中線主要經(jīng)濟(jì)控制點(diǎn)連線，即內(nèi)羅畢—納庫(kù)魯—基蘇木—馬拉巴方案。線路方案從內(nèi)羅畢(Nairobi)出發(fā)，沿線途經(jīng)奈瓦沙(Naivasha)、納庫(kù)魯(Nakuru)、隆迪亞尼(Londiani)、凱里喬(Kericho)到達(dá)基蘇木(Kisumu)后，然后向北方向途經(jīng)布泰雷(Butere)、穆米亞斯(Mumias)到達(dá)肯尼亞與烏干達(dá)邊界的城市馬拉巴(Malaba)，線路全長(zhǎng)525.2ikm。

2.3 南線方案

南線主要經(jīng)濟(jì)控制點(diǎn)連線，即內(nèi)羅畢—納瓦莎—基蘇木—馬拉巴方案。該線路從內(nèi)羅畢(Nairobi)引出后，向西北方向前行； 至kedong后，折向西方向繞至隆戈多火山西側(cè)，奈瓦沙(Naivasha)工業(yè)園附近后，折向西南向繞過(guò)裂谷西翼高地，轉(zhuǎn)向基蘇木(Kisumu)方向前行； 途經(jīng)Seyabei、納羅克(Narok)、博美特(Bomet)、索蒂克(Sotik)、松杜(Sondu)、阿海羅(Ahero)到達(dá)基蘇木(Kisumu)，然后向北途經(jīng)布泰雷(Butere)、穆米亞斯(Mumias)到達(dá)馬拉巴(Malaba)，線路全長(zhǎng)489.57ikm。

3 線路比選3.1 工程地質(zhì)比選3.1.1 線路穿越的地形、地貌比選

圖8 近場(chǎng)區(qū)數(shù)字地形圖Fig. 8 Near field digital topographic map

地形、地貌選線需考慮的因素有線路標(biāo)高、曲線半徑、線路坡度和線路方案等。工程場(chǎng)區(qū)地形中間高兩邊低，海拔為1000～2000im。東部邊緣為平原區(qū)，海拔小于1000im。裂谷內(nèi)海拔相較于裂谷兩側(cè)低，裂谷北段相對(duì)較寬，達(dá)上百公里，中間段相對(duì)較窄。南段寬度大且海拔相對(duì)較低。根據(jù)圖8，北線方案在裂谷展布范圍最長(zhǎng)，從裂谷的中端一直展布到裂谷北段，地形起伏大、山高坡陡，穿越多處火山，另外北線方案為了照顧經(jīng)濟(jì)點(diǎn)基蘇木，增加了支線，線路長(zhǎng)，投資大，運(yùn)營(yíng)組織困難，缺點(diǎn)十分突出，因此首先排除北線方案。

3.1.1.1 中線方案

中線方案約153ikm位于裂谷東翼山區(qū)， 140ikm位于裂谷西翼山區(qū)，共有293ikm位于山區(qū)，山區(qū)地勢(shì)起伏較大，山高坡陡，可能會(huì)發(fā)生局部的崩塌、落石現(xiàn)象(圖8)。線路在隆戈諾特火山影響范圍在火山下繞行，距離較近，且屬于潛在的火山熔巖漫流區(qū)，受火山影響較大。在裂谷谷底區(qū)距離納瓦莎湖、埃爾門泰塔湖、那庫(kù)魯湖等較近，部分段落沿湖展布，地下水埋藏較淺。中線方案的內(nèi)羅畢至基蘇木段的線路在內(nèi)羅畢至納瓦沙段跨越裂谷東翼，納瓦沙至納庫(kù)魯處于裂谷谷底范圍，納庫(kù)魯至基蘇木段跨越裂谷西翼。從地形上分析看，內(nèi)羅畢—奈瓦沙以及納庫(kù)魯—基蘇木地段地形較復(fù)雜。線路從納庫(kù)魯至隆迪亞尼再到基蘇木，海拔從1950im急速爬升到2500im然后再下至1200im； 該線路經(jīng)過(guò)的地形溝壑縱橫，高低起伏，線路高差大，部分地段還存在回頭曲線、燈泡線等展線方案，并且該段線路位于梅南加伊火山南麓。目前既有米軌最大縱坡為20‰～30‰，平面轉(zhuǎn)彎最小半徑為300im左右； 而標(biāo)軌鐵路，線路在困難地段可采用最小曲線半徑800im。新建內(nèi)馬鐵路采用國(guó)鐵一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，中線方案線路線高差大，半徑較小，不管是既有米軌還是新建標(biāo)軌鐵路，均展線困難。在線路以橋隧群通過(guò)地段，很多車站都設(shè)置在橋梁或者隧道范圍內(nèi)； 多數(shù)地段以高橋或者長(zhǎng)隧道通過(guò)，工程實(shí)施難度高，工程艱巨。

3.1.1.2 南線方案

南線方案約39ikm位于裂谷東翼山區(qū)，約46ikm位于裂谷西翼山區(qū)，共有85ikm位于山區(qū)地帶。因山區(qū)地勢(shì)起伏較大，山高坡陡，可能會(huì)發(fā)生局部的崩塌、落石現(xiàn)象(圖8)。南線距火山較遠(yuǎn)，處于龍戈諾特火山和蘇斯瓦火山之間的安全地帶，受火山影響較小。在裂谷谷底區(qū)距離納瓦莎湖、埃爾門泰塔湖、那庫(kù)魯湖等較遠(yuǎn)，地下水埋藏較深。南線方案內(nèi)羅畢至基蘇木段的線路，其中內(nèi)羅畢—納瓦沙段位于裂谷東西翼，地面縱坡10‰～20‰，線路順著裂谷壁爬升或者下降； 納瓦沙區(qū)—基蘇木段位于西翼的臺(tái)塬和基蘇木的平原。南線方案選擇裂谷西翼Ntulelei埡口，高程約為2100im，線路爬升到埡口展線少。除了布置兩座高橋外，南線方案與中線方案相比，工程相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.1.2 地層、斷裂和地裂縫比選

3.1.2.1 選線原則

地層、斷裂和地裂縫選線的原則：盡量躲避不利地層、斷裂和裂縫； 如難以躲避，線路應(yīng)選擇斷層帶較窄，活動(dòng)較弱處或者斷層的被動(dòng)盤通過(guò)，采用路基、矮橋或隧道大角度通過(guò)，盡可能以易于修復(fù)的路基、隧道代替橋梁通過(guò)。另外，重點(diǎn)工程應(yīng)置于安全島內(nèi)。

3.1.2.2 地層分布

本工程線路近場(chǎng)區(qū)地層同樣可以分3大部分：中新世火山巖分布裂谷北部東西兩側(cè)最外圍，巖性主要有響巖、粗面巖和橄欖玄武巖； 上新世火山巖主要分布于裂谷邊緣和外圍，巖性主要有粗面巖、響巖和玄武巖； 更新世火山巖主要分布于裂谷內(nèi)和裂谷邊緣(圖9)。

3.1.2.3 斷裂、裂縫比選

北線和中線沿著裂谷東側(cè)與東側(cè)雁列式系列斷裂走向平行，主要分布地層為上新世火山巖； 分布裂谷東側(cè)的地裂縫活動(dòng)時(shí)代多為全新世活動(dòng)斷裂。谷底分布裂縫活動(dòng)時(shí)代均為全新世。由近南北向、北北東向和北西—北北西向3組互相交切的斷裂系組成，發(fā)育于更新世—全新世的火山碎屑巖中，這些斷裂往北的形跡可能被較新的火山碎屑巖及火山灰所掩蓋。裂谷西側(cè)分布裂縫在全新世沒(méi)有明顯活動(dòng)。在谷底主要為全新世火山巖，裂谷兩側(cè)為更新世火山巖。

線路的北線和中線大部分線路沿著裂谷的東側(cè)雁列式主斷裂前行，穿越斷裂較多，且與斷裂交角很小，近乎平行，與斷裂選線原則相違背。而南線穿越斷裂較少，基本與裂谷東西兩側(cè)斷裂大角度穿越(圖9)。因此南線選線優(yōu)勢(shì)明顯。

3.1.3 場(chǎng)區(qū)地震比選

3.1.3.1 選線原則

選擇抗震有利地段，避開(kāi)不利地段和危險(xiǎn)地段，降低線路標(biāo)高采用低線，盡量以低填淺挖路基、矮橋或隧道等易于修復(fù)的工程大角度通過(guò)。本次選線的線路應(yīng)繞避震級(jí)6.0級(jí)以上的強(qiáng)震區(qū)，避開(kāi)潛在震源區(qū)和次生災(zāi)害發(fā)育區(qū)； 對(duì)于難以避開(kāi)的地區(qū)，盡量選擇強(qiáng)震活動(dòng)相對(duì)較弱，次生災(zāi)害不發(fā)育的部位通過(guò)。

3.1.3.2 震中比選

根據(jù)國(guó)際地震中心的全球地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)地震目錄，自1902～2015年的114年間，場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)共發(fā)生4.7級(jí)以上的破壞性地震兩個(gè)， 4.7級(jí)以下的地震48個(gè)。近場(chǎng)區(qū)兩個(gè)破壞性地震是歷史地震中震級(jí)最高的，分別為7.0和6.2級(jí)。這兩個(gè)地震震中位于內(nèi)馬鐵路東非大裂谷區(qū)的北部區(qū)域，距離北線方案較近，最近距離分別為31ikm和18ikm； 4.7級(jí)以下地震震中在近場(chǎng)區(qū)中北部分布較為均勻，但在南部形成了一個(gè)線狀的密集區(qū)，其北端距離南線方案的南段較近(圖10)。

3.1.3.3 地震烈度比選

根據(jù)中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所等提供的《馬拉巴鐵路CK0-CK120段地震危險(xiǎn)性分析報(bào)告》(李小軍等，2016)，基于歷史地震法計(jì)算的內(nèi)馬鐵路東非大裂谷段沿線工程地震動(dòng)區(qū)劃結(jié)果顯示：北線方案中北段處于Ⅷ度區(qū)(0.30ig)內(nèi)，中南段橫跨Ⅷ度區(qū)(0.20ig)和Ⅶ度區(qū)(0.15ig)。中線方案線路北段處于Ⅷ度(0.20ig)，中南段橫跨Ⅶ度區(qū)(0.15ig)至Ⅵ度區(qū)(0.05ig)(圖11)。南線方案的線路全部位于Ⅵ度區(qū)(0.05ig)內(nèi)。由于內(nèi)馬鐵路東非大裂谷段沿線工程中的北線方案北端距離上述兩次歷史大震震中位置非常近，所以北線方案的地震烈度區(qū)劃值明顯高于中線和南線方案。南線方案距離這兩次歷史大震震中位置較遠(yuǎn)，其地震烈度區(qū)劃值較低，全部位于Ⅵ度區(qū)內(nèi)。中線方案介于兩者之間。

圖11 加速度峰值區(qū)域劃分圖Fig. 11 Division diagram of peak acceleration region

3.1.4 不良地質(zhì)情況比選

3.1.4.1 地震液化地層

中線方案在基蘇木附近的地震液化區(qū)較近。另外，由于中線方案距離納瓦莎湖、埃爾門泰塔湖、納庫(kù)魯湖較近，湖泊附近地下水位較高，飽和粉土和砂土分布范圍較廣，部分地段厚度也較大，且又位于強(qiáng)震區(qū)。中線方案與南線方案相比，南線方案受地震液化影響的范圍明顯小于中線方案，南線方案工程地質(zhì)條件相對(duì)較好，南線方案距離納瓦莎湖、埃爾門泰塔湖、納庫(kù)魯湖較遠(yuǎn)，液化區(qū)主要集中在位于基蘇木附近的地形低洼處的河流附近零星分布的飽和粉土層和飽和砂土層中。

3.1.4.2 黑棉土與軟土

南線與中線這兩個(gè)方案均涉及到的最主要的特殊巖土是黑棉土、軟土。黑棉土主要集中在內(nèi)羅畢附近，對(duì)3個(gè)方案的影響相差不多。南線方案軟土區(qū)主要集中靠近基蘇木地區(qū)，集中在地形低洼及河流附近，主要分布在沿線溝谷，及部分易積水低洼地段，零星分布，且厚度較小。中線方案線位距離納瓦莎湖、埃爾門泰塔湖、納庫(kù)魯湖較近，軟土分布較為集中，此外，中線方案也通過(guò)基蘇木附近軟土區(qū)。南線方案經(jīng)過(guò)軟土區(qū)的范圍明顯短于中線方案，工程地質(zhì)條件相對(duì)較好。

3.1.4.3 落石、崩塌

經(jīng)研究，中線方案在山區(qū)穿行的線路較長(zhǎng)，更容易發(fā)生危巖、落石、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，施工難度也遠(yuǎn)大于南線方案。

3.1.4.4 火山熔巖覆蓋區(qū)

在火山活動(dòng)區(qū)域，一般地表多為火山熔渣、浮石等松散地層，工程性質(zhì)較差，所以線路應(yīng)繞避火山活動(dòng)活躍的區(qū)域； 難以繞避時(shí)，應(yīng)選擇火山活動(dòng)相對(duì)微弱、巖熔蓋層發(fā)育區(qū)域或火山熔渣、浮石厚度較薄地段采用路基以最短距離通過(guò)。通過(guò)多次方案比選后，把南線的線路選擇在隆戈諾特火山和蘇斯瓦火山之間的巖熔蓋層通過(guò)，采用路基、簡(jiǎn)支梁等柔性結(jié)構(gòu)，同時(shí)規(guī)避巖熔冷凝裂縫及地裂縫影響，提出以路代橋的選線理念。

3.1.4.5 高地?zé)釁^(qū)

地?zé)嵬ǔＥc地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系密切，溫、熱泉大多出露和分布在構(gòu)造斷裂帶，特別是近期活動(dòng)斷裂帶上。線路應(yīng)盡量避開(kāi)高地溫地區(qū)，無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)盡量以橋和路基形式通過(guò)； 當(dāng)必須采用隧道通過(guò)時(shí)，應(yīng)盡可能減少隧道埋深。內(nèi)馬鐵路一期工程在可研階段勘查時(shí)發(fā)現(xiàn)地獄之門南側(cè)地段為高地溫地區(qū)，通過(guò)調(diào)整線路平面位置，降低縱斷面標(biāo)高，最后采用南側(cè)方案，成功地避開(kāi)了高地溫地區(qū)，規(guī)避了工程風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選3.2.1 工程量及投資對(duì)比

北線從內(nèi)羅畢引出，途經(jīng)奈瓦沙、納庫(kù)魯、埃爾多雷特至馬拉巴。根據(jù)基蘇木經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)的重要性，增加了基蘇木支線。形成主線+支線方案的組合方案。該方案從工程投資和后期運(yùn)營(yíng)缺點(diǎn)都明顯，首先舍棄?，F(xiàn)對(duì)中線和南線方案進(jìn)行對(duì)比，詳見(jiàn)表1。

表1 工程量對(duì)比較表Table 1 Quantity comparison table of works

3.2.2 中線方案分析

中線方案優(yōu)點(diǎn)：線路經(jīng)過(guò)了肯尼亞北部主要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)：納庫(kù)魯，基蘇木等大城市。經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)的規(guī)模稍大于南線方案的幾個(gè)經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)。缺點(diǎn)：線路在納庫(kù)魯至基蘇木段，采用12‰的坡度地形適應(yīng)性差，工程艱巨，線路高，橋長(zhǎng)，隧道較多，橋隧占線路總長(zhǎng)比重0.36； 且中線線路比南線長(zhǎng)，工程投資比南線方案多77i270萬(wàn)美元。線路基本上處于地震烈度Ⅷ～Ⅸ區(qū)域，因此線路結(jié)構(gòu)抗震投資較大，且結(jié)構(gòu)抗震風(fēng)險(xiǎn)大。中線方案在穿越東非大裂谷段，地質(zhì)復(fù)雜，斷層密布，受斷層影響的范圍為168ikm，大于南線方案的136ikm，比南線方案長(zhǎng)32ikm，對(duì)工程結(jié)構(gòu)影響較大。中線方案穿越裂谷中橋隧占線路總長(zhǎng)比重0.28，經(jīng)過(guò)不良地質(zhì)和特殊巖土的段落比南線方案長(zhǎng)。

3.2.3 南線方案分析

南線方案的優(yōu)點(diǎn)：線路在奈瓦沙至基蘇木段，采用12‰的坡度地形適應(yīng)性較好，工程難度低，工程量比中方案小； 線路在地震烈度在基本在Ⅶ～Ⅷ之間，比中線方案低，比中線方案短32ikm。南線方案向西南繞過(guò)裂谷西翼較高地段，選擇工程難度大大降低，橋隧比重為28%，南線方案經(jīng)過(guò)不良地質(zhì)和特殊巖土的段落比中線方案短。南線方案工程投資比中線方案少77i270萬(wàn)美元，線路短31ikm。缺點(diǎn)：線路經(jīng)過(guò)了肯尼亞西南部主要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)：納羅克，基蘇木等大城市，南線方案城市規(guī)模相對(duì)較小，但南線與中線方案沿線城市總?cè)丝谙嗖畈淮?，且南線方案沿線農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，在博美特附近有大型茶葉經(jīng)濟(jì)區(qū)，同時(shí)旅游資源也較多，沿途有著名的馬賽馬拉公園。

4 結(jié) 論

通過(guò)工程地質(zhì)和投資比選，最終確定采用南線方案，南線方案也獲得了肯尼亞國(guó)家層面的肯定?？夏醽唭?nèi)馬鐵路通過(guò)工程地質(zhì)選線，成功地避開(kāi)了強(qiáng)震、火山活動(dòng)、活動(dòng)斷層、高地溫等不良地質(zhì)現(xiàn)象，施工期間未發(fā)現(xiàn)重大不良地質(zhì)問(wèn)題，確保線路安全與穩(wěn)定，降低了工程風(fēng)險(xiǎn)，降低了工程難度，大幅節(jié)省了工程投資。一期工程內(nèi)羅畢至納瓦沙段已經(jīng)于2019年10月通車運(yùn)營(yíng)，實(shí)踐表明內(nèi)馬鐵路裂谷段工程地質(zhì)選線是較為成功的，可為同類工程提供借鑒。