济莱高铁济南段主要地质问题及地质选线

第

47

卷第

5

期

002

1

年

3

月

文章编号:

109N825

(2021)

05-6181-63

山西建筑

SHANXI

ARCHITECTURE

Vol.

27

5

No.

Mae.

2021

•

11•

济莱高铁济南段主要地质问题及地质选线

吴洋

1

于成龙

2

(1256019.山东高速工程检测有限公司

.中铁二院北方勘察设计有限责任公司

，山东济南250009

；

2

，

山东济南

)

摘要:

重点介绍济南至莱芜高速铁路济南东一章丘段灾害发育分布特征

，，

主要灾害类型包括岩溶(岩溶泉)

、

采空区等

通过认

真分析区域地质灾害发育分布特征

,

结合济莱铁路岩溶水专题及采空区专项调查研究

,

开展地质选线研究,确定地质选线定线原

则

，，

即针对大型地质灾害和地质灾害集中发育地段

，

如大范围采空区段落

已发生较严重地面沉陷等地质灾害,通过风险较大

，采

取绕避选取地质条件相对具有优势方案

；

无法绕避地段。

,,

则采取综合选线比较

,

确定线路沿济南至莱芜高速铁路南侧并行方案

关键词采空区

：，

济莱高铁

，泉水

岩溶地质选线

，，

中图分类号:U919.37

文献标识码:

A

1

概述

济南至莱芜高速铁路位于山东省中部,线路西起济南

盖层发育

，

主要由寒武系

、石炭系地层组成

奥陶系

、

。

3

地质灾害类型及特征

本段线路走行于倾斜平原与低山丘陵区

，

不良地质灾

市济南东客站

，终

向东经章丘区

，而后向南经雪野，

、

莱芜区

于钢城区钢城东站

。。

新建铁路正线全长

11km

属双线

高速铁路,设计行车速度

376

kmh,

最小曲线半径

7

000

m

,

最大坡度

20%

。

。

济南东一章丘段为本线主要的山岭段落

。

害普遍、

，

同时具有其地域特点

。

济南矿产资源丰富,煤炭

铁等开采具有悠久历史,采空区广布;济南为著名泉城，

沿

线岩溶泉水资源丰富

，

铁路建设对泉水生态有一定影响

。

在对线路进一步优化比选后

，

仍存在较大影响的地质灾害

问题如下

。

2

地质环境条件

2.2

地形

、

地貌特征

济莱铁路依次经过山前倾斜平原区

、

鲁中低山丘陵隆

起区

、

泰莱凹陷东侧剥蚀区

。

地势中间高两头低

，

北部平坦

3

2

采空区

本段为济东主要的煤

、

黏土矿矿产资源开发区,地下开

采矿产资源开发历史悠久

，，

长期的矿产资源开采

形成了数

量众多的采空区

，

存在着严重的安全和环境隐患

。

开阔

，

中部山区沟谷纵横

、

地势起伏,南部莱芜境内低山剥

蚀

、

水土流失形成沟壑地貌

。

济东煤田含煤地层为二叠系

、

石炭系的太原组和山西

2.2

地层岩性

济南东一章丘段经过地层主要以奥陶系

、

寒武系灰岩

、

页岩为主

。

组同时存伴生黏土矿、

，

。

太原组

山西组岩性主要由泥质

岩、

、粉砂岩

细砂岩和石灰岩及煤层组成

，

总厚度约为

230，

mm

,

可采煤

4

层

~8

层

可采煤层总厚度

5.

55 ,

m~5.

2.

2

地质构造

在大地构造上

，工程场区位于华北断块之鲁西地块内,

,

一般开采深度

50

m~采煤方法早

800

叫

局部煤层出露

。

期为残柱式采煤法现一般为走向长壁或短臂式采煤法爆

破落煤全部垮落法管理顶板

,

,

村下压煤一般留设保护煤柱

的鲁中隆起区

。

地壳表层属典型的地台式结构

，

结晶基底

由太古代下部的泰山群变质岩组成基底之上古生代沉积

。

或者采用条带法开采

。

区内主要煤矿有埠村煤矿东徐马

、

Analysis

oO

construction

mecUanics

is

greund

method

freezing

foe

ssbway

cynnecting

aisle

★

HuoWuPengfei

Yongpeng

11

WangYan

Zhang

ShengquanZheng

2

*

2

Qixiang

1

(1.

Ke,

Laboratorf

O

Education

Transportation

Tunner

Engineegng

,

Ministrf

O

,

SontUwesi

Jiaotong

,

Chengdu

610051

,

Chinn2.Chinn

；

Railway

Cohstfctioh

BridgrNo.EngineeringChinn

Group

Engineegng

Bureau

2

LtU.

,,)

Shenzhen

515085

Abstrect

:engineeUngofconstwicPoo

Relying

onthecnUain

teezingsubwacteezing

a

domesticaisle

coonecPng anO

,

expansion

mechanicsstubcteezing

are

analyzed

XX

this

papeetoof

X coonecPng

orhee metre

theeffect

cnrtain

aisleconstwicPoo.ABAQUS

temperature

OXdcompared

mohelmohelThewith

and

MIDASstress.

excavation

wererearch

builttostwictue that

analyze

shows

thethethe

cooventX/al UispWcemedt5interction

coostruePoo

,decread

structuralveUicai

adoot

is

mm and

,

defownaPoo

stroogW coostwictXo

cootrolWd.coostruePoo

Adxfinternal

swixhXgto

tom

force stress of

couvenPonalthethe

freezing

anO

,

stwictuereduced.decread

aremoment

generalWwhich

wasthanaxialThe

BenOingmore

60%force

,

(about

10%

)

.

majve

pUn1

cipaldecreas

stressthe20%the

moredecrea

than

otheeadoot

stressmaxixum

,,

of

beingXcan

.

On

basisof

analysis

adove

be

cooeWUedthatsoil

thestwictual

teezing

cnrtainanO

canmechanicalpropeWivs

wellconstwicPoo

ixprove

reduce

Ush.

Kec

words

:

metre

connecting

aisle

,,

teezingmetho/

temperaturecoostruePoo

teld

,

mechanics

收稿日期

：

2020-11-25

作者简介

：

吴

洋)，)，

(1038(1039

--

，，

男男

工程师于成龙

；

工程师

-

132

•

第

47

卷第

5

期

202

1

年

3

月

山

西建筑

性多以灰岩

、

白云岩

、

碎屑岩类为主,地表岩溶形态多发育

为溶洞岩溶洼地溶蚀槽谷岩溶泉等

、

、

、

，

局部地表植被较为

煤矿开采时间主要从

、

李福煤矿等大小余个煤矿企业

90

，

1777一

年

2006

年

,2016

年区内最后一个大矿

—

—

埠村煤矿

进行了闭坑停采

，

至此沿线煤矿基本全部关停

。

总体看

，

区

茂盛

，岩溶水富存丰富

，

泉群较为发育

。

沿线岩溶中等发育

为主

。

内煤层层数多

，但厚度小

、济东煤田开采

变化大

，

不稳定

。

区与线路方案示意图见图

9

3.2

5

岩溶发育程度

本段出露的可溶岩地层主要以古生界奥陶系

、

寒武系

为主

，

线路沿线广布

。和

从地层看马家沟组八陡段O

（2

m

bd

）

北庵庄段m、

（

O]m

b主要岩性为灰岩

）

、

五阳山段O）

（

x

w

豹斑

灰岩

、）

泥晶灰岩,奥陶系下统三山子组O

（

J

s

主要岩性为厚

层白云岩，

寒武系中统张夏组）主要以鲕粒灰岩为主;

（

q

j

z

以上地层可溶岩纯度较高

，。）

岩溶发育程度高

奥陶系

（

O

、

图

1

济东煤田开采区与线路方案示意图

区内分别研究了

CK

推荐方案

（

方案一

）

，

沿飞跃大

道一大东绕方案飞跃大道一专用线方案

（）

方案二

，

（

方案

三

）

，

飞跃大道一明埠路方案）

（方案四

四个方案

。

其中除，

CK

方案外

其余三方案在通过西枣园煤矿

、

武

家山铁矿区大东绕方案

，

向东经历城煤矿

、

东徐马煤矿后

，

（

方案二

）

折向南

，，

避开了章丘西部主要煤矿采空区

于曹

范村接入推荐方案;其余两方案继续向东

，

经民泰

、

李福煤

矿后方案三

，煤矿专用线方案

（

）

折向南经埠村煤矿主采空

区继续向东经琅

，（）

后引入推荐方案

；

明埠路方案

方案四

沟煤矿拐向南经鑫岳六号煤矿

、

埠村煤矿号煤矿后

、

埠村

1

接入推荐方案

。

通过采空区段主要存在废弃矿井、地面沉降、

塌陷

、

地

裂缝等问题沿线采空及塌陷段落见

,

现场调查及收集资料,

表

9

表km

1

线路通过采空区一览表

方案名称

通过铁矿采通过铁矿通过煤矿采

通过煤矿塌通过采空区

通过塌陷区

空区长度空区长度总长度

塌陷区长度

陷区长度

总长度

CK

推荐方案

（

方案―

）

————

一—

飞跃大道一大东

绕方案（

方案二

）

2.07

0.0680.068

7.37

—

12.08

飞跃大道一专用

线方案（

方案三

）

2.07

0.068

18.60

0.577

15.371534

飞跃大道一明埠

路方案

（

方案四

）

2.07

0.0680.068

12.64

—

12.38

综合上述

,

仅从穿越采空区范围考虑

，

沿飞跃大道一大

东绕

、

飞跃大道一专用线飞跃大道一明埠路三个方案通过

、

采空区段落总长均大于通过或邻近采空塌陷区长

9

km

,

度

0.458,

km层

〜

1.

132

km

通过区采煤

2

层〜

6

，

采深

56，

m

〜CK

800

m

不等工程地质条件差

，工程治理难度大

。

推荐方案绕避了所有采空区

,

距最近章灵丘铁矿

，

位于移动

盆地边界线以外,对工程影响小

，

工程地质条件相对较好

。

3.4

岩溶

本段沿线地形地质条件复杂

，

构造运动以缓慢上升为

主

。

鲁中隆起地质构造总体上是一个以新太古代泰山岩群

为基底

，

以古生代地层为主体的北倾单斜构造

。

单斜构造

单元中发育多组断裂构造将其分割成相对独立的单斜断

，

块

。岩

可溶岩地层出露齐全 经过综合论证对

，奥陶系均有分布但由于受采空区等因素的影响控制

从寒武系

、

。

寒武系中统张夏组灰岩

（

q

jz

），

属中等岩溶发育区

面岩溶

率

2%

〜

3%

，

局部强烈发育区以上;寒

，

面岩溶率大于

3%

武系其他组地层为岩溶弱发育区

，

面岩溶率

1%

〜

2%

。

3.2.4

岩溶发育形态

沿线地表岩溶以秃山

、

干谷、

溶沟溶槽为主

、

，

地下岩溶

以溶洞

、岩溶泉为特征

。

山区土壤植被稀少,缺少雨水的经

常性溶蚀作用

，

因此山区地表仅在顺层缓坡局部地带发育

有片状石芽

、溶沟等岩溶景观

。

在灰岩陡坡的不同高程残

留部分古代岩溶遗存的干溶洞

。

济南被誉为

“。

泉城推荐线路主

”

，

泉水是济南的象征

要穿越郭店单斜即白泉泉域比选线路局部穿越明水单斜

，

即明水泉域区域内的主要泉群有白泉泉群

。

、

玉河泉泉群

、

百脉泉泉群

。

3.2.3

选线原则

区内水文地质条件复杂

，

溶洞

、

岩溶干谷等岩溶形态及

岩溶泉

、

断层泉等发育

，，

线路通过时

施工易引起危害及造

成环境工程地质问题

，

应避免穿越地表漏斗

、

溶蚀洼地发

育区

。

影响岩溶地区线路选择的因素很多

，

必须多方面进行

分析

，

在满足它们特定要求的基础上,拟定所有可能的线路

方案

，

进行技术经济比较，权衡利弊后决定取舍

。

就地质条

件而言

，

在碳酸盐岩地区虽然有岩溶危害

,

但一经查清并妥

善处理

，

对线路的安全还是有保障的

。

而非碳酸盐岩地区

也有不少工程地质问题

,

如软质岩隧道围岩强度低

、

稳定性

差,易发生围岩变形且容易遗留病害

第

49

卷第

5

期

202

1

年月

3

吴

洋等

：

济莱高铁济南段主要地质问题及地质选线

-

133

•

比

,

本段推荐方案确定仍采用沿高速公路方案。以隧道通过岩溶中等发育可溶岩地区

因此推荐

方案的线路优化就更为重要

。

，

同时避免穿越岩溶

水水平循环带及深部滞流带

、,

避开暗河及大型泉点

选择在

垂直渗流带中短距离通过

。

3.2.4

推荐意见

通过上述比较

,,

沿京沪高速方案

完全绕避了采空

区通过对线路的建

,

大大降低了地质灾害的风险

。

此外

,

议优化

,本段隧道均为傍山隧道

,

均位于垂直渗流带中

,

并降低了隧道的长度

,

同时获得了济南泉水保护办部门

的认可

。

4

结语

济莱高铁位于齐鲁腹地,沿线地形地质条件复杂

,

生态

环保要求严苛岩溶(水)问题较为突出

。在

沿线采空区

、

。

充分总结汲取二院山区铁路综合选线技术经验的基础上,

按照地区生态保护要求

,

加强了对泉水的保护

，

线路方案的

图

2

济南东客站一章丘段线路方案

选择在结合采空区影响基础上,结合较为适宜的定线原则,

选取了岩溶地质条件相对较长但整体风险相对较小的方

沿石济客专方案

表

2

重大线路方案岩溶地质条件比较表

方案名称沿世纪大道方案

地形地貌

地层岩性

地质构造

沿京沪高速方案

案经线路方案优化比选

。

推荐的线路方案完全绕避了大

型的采空区

同时短隧道

、

抬标高

、

快通过泉点发育区

降低

北部山前平原

，

南部丘陵

北部山前平原南部

，

北部山前平原，

南

丘陵山区

部丘陵山区

山区

寒武系灰岩

、、

页岩

奥陶系白

奥陶系灰岩白云

、

白云岩

、

奥陶系灰岩

、

云岩

、灰岩第四系黏性土第四系黏性土

、、

第四系黏性土

岩

6

条断裂

53

条断裂

条断裂

了对泉群的影响,

地质选线效果显著

。

参考文献

：

[1

]

付新平

，

李

翔•胶新铁路沂沐断裂带工程地质选线

[

J

]

.

铁道标准设计

,2004(2)

：

2923.

[2

] ，

水文

地质特征

地表水主要为港沟

地表水主要为港沟河

、

狼

河、狼猫水库上游支

猫水库上游支流

，

为季节

流季河

，为

节 流

性

。

地表水主要为港

性河流沟河

。

该方案可溶岩段

、

狼猫水库上

该方案可溶岩段线路

游支流

，

为季节性

线路长度

43.

km,

15

其中

长度约

39

km,

均为其

岩溶中等发育区长度约

河流

。

该方案可

中岩溶中等发育区段

溶岩段线路长度

39.

15

km

。

可溶岩段溶

落

。

可溶岩段溶洞

、

洞

、

溶孔、

溶隙等岩溶形态

38.

3km,

其中岩

溶孔

、

溶隙等岩溶形

较发育

。

沿线岩溶泉点发

溶中等发育区长

态较发育。沿线岩溶

育，

经过玉河泉泉群北侧

，

度约

29.3

km

。

可

泉点发育处

1

，

泉点

溶岩段溶洞

、

溶

线路附近共计

7

处

，

泉点

流量一般小于

孔、

溶隙等岩溶形

流量一般小于

0.03

Ls~

0.03L/s

〜

0.

25L/s

,

态较发育

0.25

L/s,

丰水期增大

，

岩

丰水期增大

，岩溶水

溶水较丰富

较丰富

苟定才

王科,黄润秋

，

等.渝怀线地质灾害发育特

征及处理原则2001

[

J

]

成都理工学院学报

，

(2

)

：

11621192

[3

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王茂靖，

，

张羽军

马建军.黔桂线改扩建工程几处典

型的地质选线

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铁道工程学报

,2006(7

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[Z.2019.

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]

[

J

]

山西建筑

,2020,46(2

)

：

5224.

京

：

中国铁道出版社

，

199.

主要岩溶水岩

岩溶水文地质段落长

，

岩溶水文地质较复杂

文地质问题

溶水文地质复杂

岩溶水文地质相

对较好

[6

]

铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册

[M

]

北

]

7

]

TB铁路工程地质勘察规范

[

10010

—

2019

,

S

]

[8

]北

张倬元

，

王士天

，

王兰生

.

工程地质分析原理

[M

]

本段推荐线路由于通过范围内的岩溶区较长

,

隧道较

多

。

因此尽量选择泉群分布区的外侧傍山通过

,

尽量降低

隧道的长度

,

并抬升线路标高从而降低对经过泉群的影响

,

。

京

：

地质出版社

，

194.

Main

£©0100X01

preblems

and

reutr

lection

of

Jilal

Jinan

ction

of

high

speed

reilway

Wu

Yang

1

Yu

Chenglong

2

(1.Chinn

Chinn

RailwauEryuan

NortU256010

surve,

and

Desina

Co,

,,,

LtU.

Jinan

；

2,

Shandong

HighCo,Chinn

Speer Testing

EngineeringLtU.

,,,

Jinan

256002

)

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:thebevelopmentthection

Thisonaob

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characteristics

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bisastere

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EastJinan

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Laixu

nigh-speed

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bisastere

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,cereful

goaf.

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Routegeologicvi

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