內(nèi)蒙古某化工園區(qū)鐵路線工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估及防治措施

王澤波

摘要：某化工園區(qū)鐵路線工程項目位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市西南部，鐵路參照國鐵Ⅱ級設(shè)計，建線路基本為填方路基。該項目是新建鐵路工程，屬重要建設(shè)項目。評估區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件中等。評估區(qū)內(nèi)部分地段存在地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，鐵路位于采空區(qū)范圍內(nèi)，危害程度大，中等發(fā)育，現(xiàn)狀評估其地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。本文針對地質(zhì)災(zāi)害危險性進行了分類評估，并提出了相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施，為有效保護建設(shè)項目的安全運行，最大限度避免或減輕地質(zhì)災(zāi)害危害提供重要指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：鐵路線工程；地質(zhì)災(zāi)害；危險性評估；防治措施

1.地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

評估區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂縫、風(fēng)蝕沙埋及不穩(wěn)定邊坡等地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，僅在部分地段存在地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。地面塌陷，擬建鐵路專用線位于上海廟礦區(qū)，評估區(qū)東部有長城一號井田，中部有長城六號井田，北部有長城五號井田，長城三號井田和紅一煤礦。沿線及影響范圍內(nèi)只有長城一號井田生產(chǎn)范圍到了評估區(qū)內(nèi)，根據(jù)長城一號煤礦采空區(qū)分布及野外調(diào)查，在擬建鐵路線CK10+486段—CK11+351段長城一號井田已形成采空區(qū)，采空區(qū)面積0.5975km2，其中位于評估區(qū)范圍內(nèi)的面積為0.3985km2，采空區(qū)開采時間2007年～2016年，開采深度153m～350m左右，開采厚度2.97m～12.53m左右，采深采厚比24.24～59.60。其中，CK10+486—CK10+709和CK11+ 105—CK11+351段位于地面沉陷區(qū)，CK10+709—CK11+105位于地面塌陷區(qū)域。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀塌陷災(zāi)害不明顯，以地面沉陷為主，主要表現(xiàn)形式為地表整體下沉，下沉量為0.5m～1.5m，長城五號井田采空區(qū)位于鐵路東側(cè)，采空區(qū)面積0.0071km2，不在評估區(qū)內(nèi)，現(xiàn)狀無塌陷災(zāi)害發(fā)生。故評估區(qū)范圍內(nèi)目前已形成采空區(qū)面積總共為0.3985km2，可能會發(fā)生地面塌陷（沉陷）災(zāi)害，據(jù)調(diào)查，采空區(qū)上部偶有裂縫發(fā)生，但已回填處理完成。現(xiàn)狀條件下地面塌陷趨于穩(wěn)定。

2.地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

據(jù)野外調(diào)查及相關(guān)資料，評估區(qū)內(nèi)在擬建鐵路線CK10+486～CK11+351段有長城一礦的采空塌陷區(qū)存在，塌陷區(qū)面積0.3985km2，其中，CK10+486—CK10+709和CK11+ 105—CK11+351段位于地面沉陷區(qū)，CK10+709—CK11+105位于地面塌陷區(qū)域。長城一號井田采空區(qū)CK10+486～CK11+351段地面塌陷區(qū)破壞草原植被，破壞道路，危害當(dāng)?shù)鼐用窦奥愤^人員安全。鐵路位于采空區(qū)范圍內(nèi)，危害程度大，中等發(fā)育，現(xiàn)狀評估其地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。

3.地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

3.1工程建設(shè)中、建設(shè)后可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

擬建鐵路線工程填方路段較多，而挖方路段較少，切坡段也較少，其中大于6m的挖方路段有一處，位于CK25+ 183—CK25+817段，線路長度634m，占總線路的2.46%；大于8m的填方路段有兩處，一處位于CK0+526—CK1+128段，一處位于CK23+342—CK24+104段，兩處線路總長度為1364m，占擬建線路專用線總長的5.28%。擬建鐵路專用線在建設(shè)過程中，挖方路段有可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，地表巖性為風(fēng)積砂，故可能引發(fā)滑塌地質(zhì)災(zāi)害；填方路段因地表附加應(yīng)力發(fā)生變化，有可能使建成的高路堤發(fā)生滑塌地質(zhì)災(zāi)害。綜上所述，預(yù)測擬建鐵路專用線在建設(shè)過程中，可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型為滑塌地質(zhì)災(zāi)害。

（1）挖方

由線路縱斷面可以看出，挖方形成的坡面巖性以風(fēng)積砂為主，確定挖方高度以6m為界定值，并以此進行地質(zhì)災(zāi)害危險性的劃分判定。即挖方深度小于等于6m的路段在挖方過程中不容易引起邊坡失穩(wěn)，一般不會引發(fā)滑塌地質(zhì)災(zāi)害；反之，挖方深度大于6m的路段即存在引發(fā)崩塌（滑坡）地質(zhì)災(zāi)害的可能。擬建鐵路專用線大于6m的挖方有一處，位于CK25+183—CK25+817段，長度為634，最大挖方深度為15.6m。其危險性小。

（2）填方

根據(jù)擬建鐵路線縱斷面，填方路段回填物比較松散，在雨水入滲和未來行車重力等因素下，有形成滑坡災(zāi)害的可能，填方高度以8m為界定值，即填方深度小于等于8m的路段一般不容易引起邊坡失穩(wěn)；反之，填方深度大于8m的路段即存在引發(fā)滑坡災(zāi)害的可能。擬建鐵路填方大于8m的有兩處，一處位于CK0+526—CK1+128段，長度為602m，最大填方深度為10m；一處位于CK23+342—CK24+104段，長度為762m，最大填方深度為11.8m。對填方路段以15m、25m為界定值劃分判定。由此判定該兩段高填方地段危險性小。災(zāi)害成災(zāi)對象主要為施工人員、施工機械、路基和行車運營安全等。

3.2工程建設(shè)中、建設(shè)后可能加劇地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

評估區(qū)范圍內(nèi)現(xiàn)有采空區(qū)面積為0.3985km2，鐵路專用線的CK10+486～CK11+351段正處于采空區(qū)上方，受工程建設(shè)活動和未來行車重力等因素影響，還存在加劇原有地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能。在工程建設(shè)活動及未來行車重力影響下，可能會加劇該路段原有塌陷災(zāi)害的發(fā)生。其危害對象主要為施工人員、施工機械、路基及車輛正常通行等，預(yù)測評估加劇的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害可能造成的直接經(jīng)濟損失大，對擬建鐵路專用線危害程度大，危險性大。

3.3建設(shè)工程自身可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

（1）滑塌地質(zhì)災(zāi)害

根據(jù)上述分析，線路CK0+526—CK1+128段、CK23+ 342—CK24+104段和CK25+183—CK25+817段因鐵路建設(shè)可能引發(fā)滑塌地質(zhì)災(zāi)害。主要位于挖方大于6m，填方大于8m的路段，危害對象為鐵路路基及行車運營安全。預(yù)測其造成的損失小，危險性小。

（2）地面塌陷（沉陷）地質(zhì)災(zāi)害

根據(jù)野外調(diào)查和煤礦相關(guān)開采，預(yù)測評估區(qū)內(nèi)煤礦分布地段會發(fā)生地面塌陷（沉陷）災(zāi)害，根據(jù)采深采厚比等值線，可知CK10+709—CK11+105段位于地面塌陷區(qū)范圍，采深采厚比小于30，危險性大；CK6+842至CK12+065段、CK12+065至CK15+274段和CK22+612至終點CK25+817段位于煤礦地面沉陷區(qū)范圍內(nèi)，采深采厚比大于30，主要以沉陷為主，其造成的損失中等，危險性中等；CK6+652至CK6+ 842段、CK15+274至CK15+567段、CK16+443至CK18+136段、CK22+051至CK22+612段不在煤礦開采范圍內(nèi)，但位于煤礦地面沉陷影響范圍內(nèi)，其造成的損失小，危險性小。

4.地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分段評估

4.1地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)（段）WD

該區(qū)（段）內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害類型主要為地面塌陷。該區(qū)段位于CK10+709—CK11+105段，鐵路專用線建設(shè)主要遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型為地面塌陷，采深采厚比小于30，長度396m，占線路總長度的1.53%。承災(zāi)對象主要為煤礦生產(chǎn)人員、設(shè)備及擬建鐵路施工人員、施工機械、路基和行車運營安全等，災(zāi)害發(fā)生的可能性大，影響程度強烈，可能造成的損失大，地質(zhì)災(zāi)害危險性指數(shù)為1，綜合評估地質(zhì)災(zāi)害危險性大。

4.2地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)（段）WZ

該區(qū)（段）位于CK6+842至CK10+709、CK11+105至CK15+274段和CK22+612至終點CK25+817段，預(yù)測鐵路專用線工程可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害主要是地面塌陷和滑塌災(zāi)害，采深采厚比一般大于30，大部分小于120，綜合評估認為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等，為危險性中等區(qū)（其中CK23+342—CK24+104段和CK25+183—CK25+817段存在滑塌地質(zhì)災(zāi)害）。區(qū)段線長度計11241m，占擬建鐵路的43.54%。此區(qū)（段）內(nèi)，災(zāi)害危害對象主要是鐵路路基、橋梁及行車運營安全。其次是近線的居民和農(nóng)田等。綜合評估認為對擬建鐵路危害程度中等，造成直接經(jīng)濟損失中等，其危險性中等。

4.3地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)（段）WX

該區(qū)（段）內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害類型主要為地面沉陷和滑塌。CK0+526—CK1+128段為滑塌地段，CK6+652至CK6+842段、CK15+274至CK15+567段、CK16+443至CK18+136段和CK22+051至CK22+612段位于煤礦地面塌陷影響范圍內(nèi)，現(xiàn)狀條件下不存在地質(zhì)災(zāi)害，鐵路在煤礦開采形成的地面沉陷影響范圍內(nèi)，預(yù)測鐵路專用線工程可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害主要是地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害，本區(qū)（段）內(nèi)地下煤層的采深采厚比大于30，具體表現(xiàn)為地面沉陷。綜合評估認為：發(fā)生地面沉陷災(zāi)害的可能性中等，影響程度較強烈，地面沉陷和滑塌災(zāi)害發(fā)生后的可能損失小，為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)（段）。本區(qū)（段）線長度計3339m，占擬建鐵路總長度的12.94%。此區(qū)（段）內(nèi)，災(zāi)害危害對象主要是鐵路路基、橋梁及行車運營安全。其次是近線的居民和農(nóng)田等。綜合評估認為對擬建鐵路危害程度中等，造成直接經(jīng)濟損失小，其危險性小。

4.4地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育區(qū)（段）

擬建鐵路的其他區(qū)段4處，CK0+000至CK0+526段、CK1+128至CK6+652段、CK15+567至CK16+443段和CK18+136至CK22+051段，為地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育區(qū)，合計長度10841m，占擬建鐵路總長度的41.99%。綜合評估擬建鐵路專用線在該段不受地質(zhì)災(zāi)害的侵害。

5.建設(shè)場地適宜性分段評估

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險性、防治難易程度和防治效益，對擬建鐵路專用線沿線建設(shè)場地的適宜性進行評估，按適宜性差SC、基本適宜JS、適宜SY三級劃分，分別與綜合評估危險性大、危險性中等、危險性小等級區(qū)段相對應(yīng)。

5.1適宜性差區(qū)SC

為地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)段，共1段，地質(zhì)災(zāi)害類型地面塌陷，其作為建設(shè)場地適宜性差。本區(qū)段長度共396m，占評估區(qū)段總長度的1.53%。

5.2基本適宜區(qū)JS

為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)段，共3段，地質(zhì)災(zāi)害類型為地面沉陷和滑塌，作為建設(shè)用地基本適宜。本區(qū)段長度11241m，占評估區(qū)段總長度的43.54%。

5.3適宜區(qū)SY

為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)段和地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育區(qū)段，地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)共5段，災(zāi)害類型為滑塌和地面沉陷，地質(zhì)災(zāi)害危險性小，作為建設(shè)場地適宜；地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育區(qū)段共4段，無地質(zhì)災(zāi)害分布，作為建設(shè)場地適宜。適宜區(qū)段長度共14180m，占評估區(qū)段總長度的54.93%。

6.防治措施

6.1采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治

擬建鐵路穿越的地方目前已形成采空區(qū)的地段，對線路區(qū)已有的地面塌陷的治理，首先應(yīng)該通過必要的勘察手段，進行進一步探明采空區(qū)具體分布范圍、位置、尺寸等情況，然后綜合考慮勘察結(jié)果、設(shè)計結(jié)論、地方處理經(jīng)驗、工程施工難度、處治效果、工程造價等因素，確定對采空區(qū)應(yīng)采取回填或鉆孔灌漿等措施。目前有采礦證而未開采的煤田地段，在煤田開采時，應(yīng)在路基兩側(cè)范圍內(nèi)按要求留保安煤柱。此外，還應(yīng)配合監(jiān)測預(yù)警措施，對采空區(qū)范進行長期監(jiān)測，以最大限度的防患于未然。

6.2滑塌地質(zhì)災(zāi)害防治

挖方路基的設(shè)計應(yīng)充分考慮巖體特征，邊坡高及坡度設(shè)計應(yīng)通過穩(wěn)定性驗算后確定，對形成的邊坡應(yīng)采取生物措施和工程措施相結(jié)合的護坡措施。工程措施應(yīng)進行坡面加固防護以及坡頂修擋墻，生物措施為鐵路線一定范圍內(nèi)退耕還林、增加植被覆蓋率。

7.結(jié)論

擬建鐵路專用線現(xiàn)狀條件下地質(zhì)災(zāi)害類型主要為地面塌陷，工程建設(shè)會遭受地面塌陷（沉陷）災(zāi)害。地面塌陷（沉陷）對擬建鐵路危害程度大—小，其危險性大—??；地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)（段）有3處，災(zāi)害類型為地面沉陷和滑塌；適宜區(qū)有9個區(qū)（段），危險性小區(qū)有5處，地質(zhì)災(zāi)害類型為地面沉陷和滑塌。工程沿線可劃分為1個重點防治區(qū)段、3個次重點防治區(qū)段和9個一般防治區(qū)。在鐵路施工前一定要再次詳細查清線路周邊煤礦的生產(chǎn)狀態(tài)，特別是煤礦采空區(qū)的分布情況，進一步指導(dǎo)防治措施的實施。

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