衢麗鐵路東西巖站前穿越巖堆體線路方案研究

呂文強(qiáng)

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢430063）

1 概況

1.1 項(xiàng)目概況

衢州至麗水鐵路（以下簡稱“衢麗鐵路”）位于浙江省西南部，西起衢州市，東至麗水市。項(xiàng)目是浙江省“大花園”運(yùn)輸通道建設(shè)的支撐性工程，也是華中、西南地區(qū)至麗溫地區(qū)最為便捷的運(yùn)輸通道，同時(shí)是一條承擔(dān)溫州港貨物集疏運(yùn)的重要后方運(yùn)輸通道。線路地處浙江括蒼山脈西北側(cè)，地形以中低山、丘陵和鑲嵌其中的丘陵盆地構(gòu)成，地形地貌復(fù)雜，沿線所經(jīng)地區(qū)巖性復(fù)雜，出露有第四系松散地層、中生界火山巖、火山沉積巖、元古界變質(zhì)巖及燕山期侵入巖，屬于典型的復(fù)雜山區(qū)鐵路。[1]衢麗鐵路松陽至麗水段線路走向自衢寧鐵路松陽站引出，經(jīng)蓮都區(qū)麗新鄉(xiāng)設(shè)東西巖站，接入金溫鐵路麗水站，正線長65.303km，橋隧比87.63%，國鐵I 級、200km/h 客貨共線標(biāo)準(zhǔn)等級。[2]（圖1）

圖1 衢麗鐵路松陽至麗水段線路方案走向示意圖

1.2 東西巖站前巖堆體概況

東西巖站為衢麗鐵路新建中間站，車站地處山區(qū)丘陵地帶，周邊地形起伏大，車站主體工程位于路基段，兩端咽喉區(qū)位于橋梁段，路堤地段最大填高20.3m，路塹地段最大挖高18.4m，工程條件較為復(fù)雜，但卻是該區(qū)域較為合適的站址選擇位置。（圖2）巖堆體位于東西巖站前DK30+200 附近，距離東西巖站1.715km。巖堆體長約350 米，寬約200 米，厚約10～33m，主要為塊石土、碎石土，下伏基巖為泥質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r。巖堆體地貌呈上陡下緩，上部山坡陡峭，巖石破碎，危巖落石發(fā)育，下部較平緩，堆積體厚度較大，線路從巖堆體穿過距離長約240 米。（圖3）

圖3 東西巖站前巖堆體位置

受東西巖站位置限定，線位無法進(jìn)行大的調(diào)整，進(jìn)而無法完全繞避巖堆體范圍，因此借助地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探、穩(wěn)定性計(jì)算等對巖堆體進(jìn)行了詳細(xì)的勘察。[3-4]

圖2 東西巖站平面布置示意圖

1.2.1 地質(zhì)調(diào)查

首先，組織專門測繪小組對堆積體進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)該處堆積體規(guī)模較大，為此又開展了針對性的物探和鉆探工作。（圖4）

圖4 巖堆體地質(zhì)調(diào)查

1.2.2 物探

圖5 巖堆體物探

對該巖堆體布置了4 條高密度電法縱測線，1 條橫測線，根據(jù)高密度成果資料分析，堆積體的電性特征應(yīng)呈高阻反映，在堆積體底部一定范圍內(nèi)形成明顯低阻區(qū)域，按電阻率圈定堆積體，范圍、深度如圖5 所示。

1.2.3 鉆探

現(xiàn)場共布置了12 個(gè)鉆孔，鉆探成果真實(shí)反應(yīng)巖堆體的厚度，并進(jìn)一步驗(yàn)證物探解譯成果的合理性。

1.2.4 穩(wěn)定性計(jì)算

選擇巖堆體的最不利斷面，通過計(jì)算該斷面在一般工況和暴雨工況條件下的安全系數(shù)，來判定巖堆體的穩(wěn)定性。一般工況下計(jì)算結(jié)果顯示安全系數(shù)Fs=1.51，屬穩(wěn)定狀態(tài)。暴雨工況下計(jì)算結(jié)果顯示安全系數(shù)Fs=1.11，屬基本穩(wěn)定狀態(tài)。

2 穿越巖堆體線路方案研究

根據(jù)對巖堆體分布范圍、規(guī)模的認(rèn)定，同時(shí)結(jié)合東西巖站址工程條件，共研究了北繞巖堆體方案、南繞巖堆體方案和中部穿越巖堆體方案。比較范圍：DK24+900～DK35+300。（圖6）

圖6 東西巖站前巖堆體比選方案示意圖

2.1 方案說明

2.1.1 北繞巖堆體方案：線路跨宣平溪后，為保證東西巖站站房及生產(chǎn)房屋基本布置在路基區(qū)段，不致站址條件變得太差、站區(qū)填方過高，線路局部穿越巖堆體北側(cè)，綜合維修工區(qū)布置在第三象限。比較范圍內(nèi)線路全長10.4km，路基長度1.65km（其中車站范圍內(nèi)路基長度0.976km），橋梁4 座2.206km、隧道4座6.728km，橋隧總長8.75km，橋隧比84.2%。

2.1.2 中部穿越巖堆體方案：線路跨宣平溪后，在巖堆體中部區(qū)域穿過，需對巖堆體進(jìn)行處理，東西巖站設(shè)置在咸宜村東側(cè)，綜合維修工區(qū)布置在第三象限。比較范圍內(nèi)線路全長10.31km，路基長度2.05km （其中車站范圍內(nèi)路基長度1.095km），橋梁4 座1.927km、隧道4 座6.335km，橋隧總長8.26km，橋隧比80.1%。

2.1.3 南繞堆積體方案：線路由南側(cè)繞避堆積體，穿馬村北側(cè)房屋，站房及生產(chǎn)房屋偏心布置在站坪小里程端北側(cè)，綜合維修工區(qū)布置在第三象限。比較范圍內(nèi)線路全長10.271km，路基長度1.76km（其中車站范圍內(nèi)路基長度1.065km），橋梁4 座2.507km、隧道4 座6.0km，橋隧總長8.51km，橋隧比82.8%。

2.2 方案比選

2.2.1 從堆積體處理難易程度和費(fèi)用上分析（圖7）

2.2.1.1 中部穿越巖堆體方案：線位以隧道形式正穿巖堆體，處理方案復(fù)雜，難度較大。

（1）隧道處理措施

受巖堆體影響段隧道需采用加固措施。擬在隧道中線兩側(cè)9m 處采用1.5m 直徑鉆孔樁作為基坑圍護(hù)，樁間距2m，鉆孔樁進(jìn)入W2 巖層3m?；撞捎?.0m 直徑鉆孔樁作為基底加固措施，樁間距2m×2m，鉆孔樁進(jìn)入W2 巖層3m?；?.5m 鉆孔樁間采用地面注漿加固堆積體。隧道加固方案基坑圍護(hù)樁費(fèi)用約650 萬，基底樁基礎(chǔ)費(fèi)用約1100 萬，注漿加固費(fèi)用約250 萬，合計(jì)隧道加固費(fèi)用約為2000 萬。比較范圍內(nèi)隧道結(jié)構(gòu)預(yù)估費(fèi)用約為3.98 億。

（2）堆積體處理措施

為了盡量減小對巖堆體的擾動(dòng)，同時(shí)保持既有坡面的穩(wěn)定，采用抗彎強(qiáng)度較高的H 型樁的強(qiáng)支擋方案來保證巖堆體的穩(wěn)定性。

a.在橋臺上方沿等高線布置三排H 型樁進(jìn)行擋護(hù)橋臺上方的巖堆體產(chǎn)生的向下的推力，主樁和副樁均選用3×3 的截面尺寸，梁選用3×4.5 的截面尺寸，樁間距為5m。

b.在橋梁左側(cè)布置一排H 型樁進(jìn)行擋護(hù)橋臺左側(cè)的巖堆體產(chǎn)生的推力，樁的尺寸和樁間距與橋臺上方的三排樁保持一致。

c. 對山坡上的危巖落石利用清除和主被動(dòng)網(wǎng)防護(hù)進(jìn)行治理。

d.對山坡上的危巖體采用錨桿或錨索進(jìn)行加固處理。

圖7 堆積體處理方案示意圖

中穿方案進(jìn)行治理的的費(fèi)用如下：

a.橋臺上方三排H 型樁的費(fèi)用：10137 萬；

b.橋梁左側(cè)一排H 型樁的費(fèi)用：1222 萬；

c.危巖落石和危巖體的治理費(fèi)用：1300 萬。

總費(fèi)用：10137+1222+1300=12659 萬

2.2.1.2 北繞巖堆體方案：北繞方案從巖堆體的北部以隧道形式穿過，巖堆體的上部厚度較薄，穿越長度約70 米，由于巖堆體整體為穩(wěn)定狀態(tài)，在隧道頂部進(jìn)行注漿，同時(shí)施工過程中加強(qiáng)支護(hù)。由于山坡上有少量危巖落石，隧道洞口仰坡上方危巖落石需清除或進(jìn)行防護(hù)。該方案隧道拱頂位于堆積體淺層剖面下，故僅需對隧道拱頂處堆積體進(jìn)行少量注漿加固即可，處理費(fèi)用350 萬元，另危巖落石清除或防護(hù)費(fèi)用1040 萬。

2.2.1.3 南繞巖堆體方案：南繞方案從巖堆體的南部一角穿過，該處以橋梁形式通過，巖堆體對線路影響較小，由于山坡上有少量危巖落石，需將山坡上方危巖落石進(jìn)行清除或防護(hù)即可。危巖落石的清除或防護(hù)費(fèi)用500 萬。

2.2.2 從車站設(shè)置條件上分析

2.2.2.1 中部穿越巖堆體方案：車站依地勢而建，有填有挖，設(shè)置條件較好，站址位置地方認(rèn)可，滿足地方規(guī)劃要求。

2.2.2.2 北繞巖堆體方案：車站大里程方向咽喉區(qū)和站臺及小里程段綜合維修工區(qū)牽出線位于橋上，三線橋長420 米，五線橋長192.8 米，橋梁造價(jià)高，車站填方較大，最大填高達(dá)25 米，站房設(shè)置于線路左側(cè)，拆遷量少于南繞方案。

2.2.2.3 南繞巖堆體方案：受車站小里程端曲線控制，站場整體往大里程移動(dòng)。為保證站房及其附屬房屋不上橋，站房偏心布置于車場小里程端北側(cè)路基上，但大里程方向咽喉區(qū)和站臺上橋，五線橋長增加，房屋拆遷增加。

2.2.3 從工程投資分析

三方案中北繞方案線路最長，中部穿越方案次之，南繞方案最短。但三方案的主要投資差異在巖堆體處理費(fèi)用、危巖落石處理費(fèi)用、隧道加固措施費(fèi)用、車站范圍內(nèi)五線橋費(fèi)用及拆遷費(fèi)用上。

2.2.3.1 中部穿越巖堆體方案：站址條件最好，車站及站房均設(shè)置在路基上，僅車站麗水端咽喉上橋，故車站工程費(fèi)用最省，但該方案穿越巖堆體，需對巖堆體及隧道仰坡面危巖落石進(jìn)行處理，處理費(fèi)用約為1.266 億元；巖堆體范圍內(nèi)隧道加固措施費(fèi)約0.2 億元。

2.2.3.2 北繞巖堆體方案：車站站房及附屬房屋基本位于路基上，但該方案填高較高，填方量較大，車站范圍內(nèi)五線橋長度287m，投資0.574 億元；且該方案局部穿越了堆積體，隧道加固措施費(fèi)350 萬元，堆積體處理費(fèi)1040 萬元。

2.2.3.3 南繞巖堆體方案：五線橋最長486m，投資0.972 億元，該方案雖繞避堆積體，但穿越了涼亭下村、馬村北側(cè)，站房區(qū)域在咸宜村拆遷量增大，投資增加6219 萬元，同時(shí)該方案處理危巖落石費(fèi)500 萬元。

經(jīng)比選，北繞方案投資最省，較中部穿越方案工程投資節(jié)省6470 萬元，較南繞方案工程投資增加8140 萬元。（表1）

2.2.4 從地方意見上分析

東西巖站為全線唯一的新建中間站，前期多次與地方對接，明確了站位設(shè)置在咸宜村西側(cè)，同時(shí)結(jié)合站場所處地形，北側(cè)低、南側(cè)高，在北側(cè)規(guī)劃了站房及站前廣場，并且站房朝向東西巖景區(qū)，地方較為認(rèn)可，滿足其規(guī)劃要求。

2.3 優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析

2.3.1 中部穿越巖堆體方案：東西巖站均位于路基上，站址條件最好，且拆遷量最少，地方認(rèn)可；但該方案穿越堆積體，需進(jìn)行工程措施處理，存在工程風(fēng)險(xiǎn)，且處理措施費(fèi)用相對較高。

2.3.2 北繞巖堆體方案：線位從巖堆體北側(cè)薄層穿過，處理費(fèi)用較中穿方案省，但該方案站址位置較中穿方案位置差，填方大，五線橋長度增加，工程費(fèi)用增大。

表1 東西巖站前巖堆體線位方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

2.3.3 南繞巖堆體方案：雖繞避堆積體范圍，但拆遷量增加較多，且站址位置較中穿方案差，站址往大里程方向移動(dòng)，增加了咸宜村的拆遷，五線橋長度增加，工程費(fèi)用增大。

綜上分析，中部穿越巖堆體方案存在較大地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患，且處理費(fèi)用較大；南繞巖堆體方案站址條件變差，拆遷量增加較多，工程投資最大，予以舍棄；北繞巖堆體方案局部穿越巖堆體薄層，工程處理措施簡單，風(fēng)險(xiǎn)可控，站址條件雖較中穿方案差，但工程投資最省，站房較中穿方案北移62m，也基本滿足地方規(guī)劃要求，故本次比選推薦北繞巖堆體方案。

3 結(jié)論

本文對衢麗鐵路東西巖站前穿越巖堆體線路方案展開研究，首先從巖堆體的調(diào)查分析入手，摸清巖堆體的范圍、規(guī)模和特性，其次從巖堆體處理難易程度和費(fèi)用、車站設(shè)置條件、工程投資、地方意見等方面分析，最終推薦采用簡單處理、局部穿越北側(cè)巖堆體薄層、風(fēng)險(xiǎn)可控、工程投資省的北繞巖堆體方案。

不良地質(zhì)體在山區(qū)選線中極為常見，本文的研究雖僅針對大型巖堆體，但卻對復(fù)雜山區(qū)穿越不良地質(zhì)體選線提供了較為詳實(shí)的研究方法和思路?？偨Y(jié)如下：

3.1 選線前需分析影響線路走向的控制因素，并著重對不良地質(zhì)體進(jìn)行評判分析；[3-4]

3.2 針對不良地質(zhì)體，選線過程中能繞避則繞避，因?yàn)椴涣嫉刭|(zhì)體確實(shí)存在不穩(wěn)定的因素；

3.3 在多因素影響下確因無法繞避的情況，最大限度的繞避其核心區(qū)，從其邊緣通過，并加強(qiáng)研究不良地質(zhì)體的處理措施，確保處理措施能夠保證工程安全；

3.4 如何處理好不良地質(zhì)體與線位的關(guān)系，重點(diǎn)在于對不良地質(zhì)體的掌握程度上，掌握的越詳細(xì)越可平衡好線位與不良地質(zhì)體的關(guān)系，找出最佳穿越路徑；

3.5 隨著我國工程技術(shù)水平的增強(qiáng)，工程處理措施的增多，并不是遇到不良地質(zhì)體就一定要完全繞避，從其淺弱薄層中穿過并適當(dāng)采取加固措施也是一個(gè)行之有效的辦法。鐵路選線是一個(gè)輻射面廣、綜合性強(qiáng)、復(fù)雜程度高的系統(tǒng)工程。[5-7]隨著我國山區(qū)鐵路的不斷修建，本文的研究可為類似項(xiàng)目、類似工程提供參考。