中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司
摘要：重庆至合川铁路线路走向受九峰山、寨子顶煤系地层、采空区及可溶岩影响，通过对该段线路方案研究，综合考虑环境与地质对铁路工程的影响，选择经济、安全、地质条件可控的最优方案。
关键词：重庆至合川铁路；九峰山；方案；研究
1引言
重庆至合川铁路是重庆市市域铁路的重要组成部分，东端在襄渝铁路磨心坡站北侧增设磨心坡北场，西端接轨兰（遂）渝铁路渭沱站，在土场车站出站端至草街工业园站进站端线路走向受九峰山、寨子顶煤系地层、采空区及可溶岩影响，线路方案的选择存在重大的控制因素。该段地质构造较复杂，属新华夏构造体系的川东褶皱带，走向北东——北北东，由一系列近于平行的狭长不对称背斜组成，背斜成山较狭窄，向斜成谷较开阔，具隔挡式构造的特点，次级构造以派生出的局部小褶曲、节理裂隙等。
2需要解决的问题
如何绕避或减小采空区以及可溶岩对线路方案的影响，是线路方案研究需要解决的问题。
通过搜集沿线煤矿分布图，调查沿线煤矿的开采情况，深入研究煤层埋藏特点，绕避大型矿区、重要矿区，绕避密集分布小窑采空区、难以查明的古采空区，从采空区结合带薄弱地段通过是方案研究的重点。
岩溶隧道突水突泥是铁路建设中主要地质灾害之一。隧道突水突泥不仅威胁施工安全，而且吸夺地表水，引起地表水漏失、地面塌陷，造成水源枯竭、生态环境恶化等环境问题。减少穿越岩溶地段长度，降低隧道突水突泥风险，控制施工堵水工程投资，是方案研究的控制性因素。
3线路方案研究
根据加深地质工作，结合煤矿采空区、可岩溶等对线路方案的影响，本次研究了长隧方案、减少九峰山长隧的可溶岩长度方案、短隧方案及绕避煤矿采空区方案等4个方案进行深入研究比选。
3.1方案简况
（1）九峰山长隧方案
线路出土场站后采用半径1600m的曲线，以8690 m隧道穿越缙云山以及缙云山九峰山交汇带-沥鼻峡背斜核部岩溶槽谷，该方案穿越可溶岩地段长度约6.5Km。
（2）减少九峰山长隧的可溶岩长度方案
线路出土场站后采用半径800m的曲线（限速120Km/h），以8475 m隧道穿越缙云山、缙云山九峰山交汇带-沥鼻峡背斜核部岩溶槽谷，该方案穿越可溶岩地段长度约3.5Km。
（3）短隧方案
线路出土场站后采用半径800m的曲线（限速120Km/h），以长3825m隧道穿越缙云山于碗厂沟露头，以长4820m隧道穿越缙云山九峰山交汇带-沥鼻峡背斜核部岩溶槽谷，该方案穿越可溶岩地段长度约1.8Km。
（4）绕避煤矿采空区方案
线路出土场站后采用半径800m的曲线（限速120Km/h），以4060 m隧道穿越缙云山于碗厂沟露头后以 5620 m隧道绕避泰丰煤矿采空区穿越缙
云山与九峰山交汇带低山区-沥鼻峡背斜核部岩溶槽谷，该方案穿越可溶岩地段长度约1.8Km。
图1：九峰山隧道方案示意图
3.2九峰山隧道方案主要工程数量及投资比较
九峰山隧道方案主要工程数量及投资比较表 表1
比较范围：DK42+200～DK53+750
3.3方案比选
（1）工程从地质条件分析
图2 各方案地质平面示意图
①九峰山长隧方案
九峰山隧道向北进洞后折向西，沿构造线行走，洞身所穿越侏罗系泥岩夹砂岩、砂岩，页岩夹煤层、白云岩夹岩溶角砾岩，地质构造复杂，洞身先后穿越温塘峡背斜、老岩头断层、璧山向斜、沥鼻峡背斜，须家河砂岩及可溶岩段地下水发育。隧道穿越金竹山煤矿，采空区位于线路路肩标高之上约30m，距离较近，施工有可能遇到老煤窑积水。
本方案主要工程地质问题为岩溶（洞身可溶岩长度约6.5Km）、顺层偏压（长度约2.8Km）、煤层瓦斯、老煤窑积水、地下水侵蚀性等。
②减少九峰山长隧的可溶岩长度方案
该方案隧道所穿越地层岩性、地质构造与九峰山长隧方案相同。线路走向与构造线平行，隧道穿越全济煤矿，采空区底标高与路肩标高基本相同（+270m），施工极有可能遇老煤窑积水。
本方案主要工程地质问题为岩溶（洞身可溶岩长度约3.5Km，较九峰山长隧方案缩短3Km）、顺层偏压（长度约3.45Km）、煤层瓦斯、老煤窑积水、地下水侵蚀性等。
③短隧方案
九峰山一号隧道洞身穿越地层为侏罗系泥岩夹砂岩、页岩夹煤线地层，经过温塘峡背斜、璧山向斜。九峰山二号隧道洞身穿越三叠系须家河组砂岩、页岩夹煤线，泥灰岩夹盐溶角砾岩、白云岩夹岩溶角砾岩，所经构造主要有F1、F2断层，须家河砂岩及可溶岩段地下水发育。九峰山二号隧道穿越泰丰煤矿采空区，采空区底标高位于线路之下约40m，对工程有影响。
本方案主要工程地质问题为岩溶（洞身可溶岩长度约1.8Km，较九峰山长隧方案缩短4.7Km）、顺层偏压（长度约1.27Km）、煤层瓦斯、采空区、老煤窑积水、地下水侵蚀性等。
④绕避煤矿采空区方案
该方案隧道洞身穿越地层岩性、地质构造与短隧方案基本一致，绕避了泰丰煤矿采空区，主要工程地质问题为岩溶（洞身可溶岩长度约1.8Km，较九峰山长隧方案缩短4.7Km）、顺层偏压（长度约1.66Km）、煤层瓦斯、地下水侵蚀性等。
综上，四个方案所穿越地层、构造基本相同，但九峰山长隧方案和减少九峰山长隧的可溶岩长度方案线路走向基本平行于构造线，顺层偏压严重，九峰山长隧方案经过的可溶岩长度长，隧道洞身大部分段落行走于可溶岩与非可溶岩接触带，遇溶洞可能性极大，施工突泥突水风险高，减少九峰山长隧的可溶岩长度方案较长段落行走于须家河煤系地层，围岩差；短隧方案和绕避煤矿采空区方案线路大部分与构造线大角度相交，可溶岩长度和顺层偏压长度大幅度减小，绕避煤矿采空区方案完全绕避了煤矿采空区，短隧方案穿越泰丰煤矿采空区，采空区底位于路肩标高以下约40m，注浆加固可处理。
因此，从地质角度来看，九峰山长隧方案和减少九峰山长隧的可溶岩长度方案的地质条件较差，短隧方案和绕避煤矿采空区方案的地质条件明显较好，而绕避煤矿采空区方案地质条件优于短隧方案。
（2）从线路长度、线型方面分析
除九峰山长隧方案在土场站出站端采用半径1600m的曲线，其余三个方面均采用半径800m的曲线（虽然限速，但在土场出站端，影响不大），线型条件相差不大。绕避煤矿采空区方案长度最长。
（3）从工程经济方面分析
短隧方案投资最省，九峰山长隧方案投资最高，九峰山长隧方案比短隧方案投资多13081万元。
（4）从外部环境的影响分析
线路以隧道穿越可溶岩地段，在施工中对隧道上方的居民生活用水等可能存在一定的影响，据测算，九峰山长隧方案影响户数498户，减少九峰山长隧的可溶岩长度方案影响户数362户，短隧方案影响户数348户，绕避煤矿采空区方案影响户数229户。
（5）施工工期分析
九峰山长隧方案施工工期39个月，减少九峰山长隧的可溶岩长度方案施工工期37个月，短隧方案施工工期33个月，绕避煤矿采空区方案施工工期36个月。
3.4研究结论
综上所述，绕避煤矿采空区方案完全绕避了煤矿采空区，其地质条件较好，但其线路展长明显，投资较短隧方案增加较多达10121万元。短隧方案的线路长度较短，工程投资省，地质条件也明显优于九峰山长隧方案和减少九峰山长隧的可溶岩长度方案，虽其穿越泰丰煤矿采空区，但采空区底位于路肩标高以下约40m，注浆加固可以处理，根据隧道风险评估评审意见认为该方案风险总体可控。经综合比选推荐采用短隧方案。该方案已通过有关部门审查，进入施工图设计。
4结语
（1）在地质极为复杂的西南山区选线，应遵循”线路服从重大工程地质选址”的原则，对于控制线路方案的桥、隧等重大控制工程选址，应以地质先行，采用综合勘察手段，在查明工程地质条件的基础上合理选定，然后进行线路方案的综合技术经济比选。
（2）重庆至合川铁路线路方案应根据山区铁路选线原则，结合本线地形、地质条件，主要是采空区、岩溶的特点，经多方案研究比选，在总体源头上将风险进行有效逐步控制，将采空区风险、突水（泥）风险、地表失水风险、工期投资风险降至最低，推荐投资省，地质及工程条件相对较好，施工及运营风险可控的最优方案-短隧方案。
论文作者:彭小红
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/29
标签：方案论文; 采空区论文; 溶岩论文; 九峰山论文; 长度论文; 隧道论文; 岩溶论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;