山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
旅游的注意事项第47卷第5期0 0 2 1年3月
Vol. 27 No. 5Mae. 2021
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文章编号:109N825 (2021) 05-6181-63
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
(1.中铁二院北方勘察设计有限责任公司，山东济南256019 ； 2.山东高速工程检测有限公司，山东济南250009)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；无法绕避地段，则采取综合选线比较，选取地质条件相对具有优势方案，确定线路沿济南至莱芜高速铁路南侧并行方案。 关键词：济莱高铁，岩溶，泉水，采空区，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
市济南东客站，向东经章丘区，而后向南经雪野、莱芜区，终
于钢城区钢城东站。新建铁路正线全长11 km 。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。
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
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。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。
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
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变质岩组成。基底之上古生代沉积 盖层发育，主要由寒武系、奥陶系、石炭系地层组成。
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
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。
32 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。
济东煤田含煤地层为二叠系、石炭系的太原组和山西
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 m ，可采煤4层~8层，可采煤层总厚度5. 5 m~5.5 m ,
一般开采深度50 m ~ 800叫局部煤层出露。采煤方法早 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
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 freezing method foe ssbway cynnecting aisle ★
Huo Yongpeng 1 Wu Wang 1 Zhang Shengquan 2*
Zheng Pengfei 2 Yan Qixiang 1
(1. Ke, Laboratorf O Transportation Tunner Engineegng , Ministrf O Education ,
SontUwesi Jiaotong , Chengdu 610051 , Chinn ； 2. Chinn Railway
Cohstfctioh Bridgr Engineegng Bureau Group No. 2 Engineering LtU. , Shenzhen 515085 , Chinn )
Abstrect : Relying on the teezing engineeUng of a domestic subwac coonecPng aisle , teezing cnUain expansion anO constwicPoo
mechanics are analyzed X this papee X orhee to stubc the effect of teezing cnrtain X metre coonecPng aisle constwicPoo. ABAQUS temperature OXd mohel and MIDAS excavation mohel were built to analyze stwictue stress. The research shows that compared with the cooventX/al coostruePoo , the structural veUicai UispWcemedt decreased adoot 5 mm , and the intersection defownaPoo is
stroogW cootrolWd. Adxf swixhXg tom couvenPonal coostwictXo to freezing coostruePoo , the internal force anO stress of the stwictue are generalW reduced. BenOing moment decreased 60% , which was more than axial force (about 10% ) . The majve pUn1
cipal stress decreases more than othee stresses , the maxixum of decrease being adoot 20% . On the basis of analysis adove , X can be cooeWUed that the teezing soil cnrtain can well ixprove stwictual mechanical propeWivs anO reduce constwicPoo Ush.
Kec words : metre connecting aisle , teezing metho/ , temperature teld , coostruePoo mechanics
收稿日期：2020-11-25
作者简介：吴 洋(1038-)，男，工程师；于成龙(1039-)，男，工程师
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山 西建筑
煤矿、李福煤矿等大小90余个煤矿企业，开采时间主要从 1777年一2006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
内煤层层数多，但厚度小、变化大，不稳定。济东煤田开采 区与线路方案示意图见图9
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（方案二），飞跃大道一专用线方案（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，向东经历城煤矿、东徐马煤矿后，大东绕方案
（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，煤矿专用线方案（方案三）折向南经埠村煤矿主采空 区，后引入推荐方案；明埠路方案（方案四）继续向东经琅
沟煤矿拐向南经鑫岳六号煤矿、埠村煤矿、埠村1号煤矿后 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，现场调查及收集资料，沿线采空及塌陷段落见 表9
表1线路通过采空区一览表
km
方案名称
通过铁矿采 空区长度通过铁矿
塌陷区长度通过煤矿采 空区长度通过煤矿塌 陷区长度通过采空区 总长度通过塌陷区
总长度
CK 推荐方案
（方案―）
—一—
———
飞跃大道一大东
绕方案（方案二） 2.070.0687.37
—
12.080.068飞跃大道一专用 线方案（方案三）
2.070.06818.600.577
15.37
1534
飞跃大道一明埠 路方案（方案四）
2.07
0.068
12.64广东省旅游景点排名
去玉龙雪山穿什么衣服
—
12.380.068
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9 km ，通过或邻近采空塌陷区长 度0.458 km 〜1. 132 km ，通过区采煤2层〜6层，采深
56 m 〜800 m 不等，工程治理难度大，工程地质条件差。CK 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 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。可溶岩地层出露齐全，从寒武系、奥陶系均有分布。岩
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
茂盛，岩溶水富存丰富，泉较为发育。沿线岩溶中等发育 为主。
3.25 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。从地层看马家沟组八陡段（O 2m bd ）和 北庵庄段（O]m b ）、五阳山段（O x m w ）主要岩性为灰岩、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（q j z ）主要以鲕粒灰岩为主;
以上地层可溶岩纯度较高，岩溶发育程度高。奥陶系（O ）、 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，面岩溶率大于3%以上；寒 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”，泉水是济南的象征。推荐线路主 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。区域内的主要泉有白泉泉、玉河泉泉、 百脉泉泉。
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。同时本段沿线采空
区分布广泛，稳定性差，采空区对线路安全的影响大于一般 的岩溶发育地区。线路通过岩溶地区，岩溶越发育，洞穴及
岩溶水的危害越大，克服障碍越困难，工程处理费用越高, 越宜要求避重就轻。因此综合选线原则的确定对于本段的 线路方案选择至关重要。
济南东客站一章丘段线路方案主要分为推荐方案（沿
京沪高速方案）、沿世纪大道方案、沿石济客专线方案，如图 2所示。
重大线路方案岩溶地质条件比较表见表2。
经比选推荐方案（沿京沪高速方案）、沿世纪大道方案
通过可溶岩地区较长，可溶岩隧道较多、存在岩溶塌陷、影 响泉水等岩溶水文地质问题；沿石济客专方案可溶岩隧道
较短，岩溶水文地质问题相对较轻。从岩溶水文地质条件 分析，沿石济客专线方案相对较好。
但由于受采空区等因素的影响控制，经过综合论证对
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吴 洋等：济莱高铁济南段主要地质问题及地质选线
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比，本段推荐方案确定仍采用沿高速公路方案。因此推荐 方案的线路优化就更为重要。
图2济南东客站一章丘段线路方案
表2重大线路方案岩溶地质条件比较表
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，从而降低对经过泉的影响。方案名称沿京沪高速方案沿世纪大道方案
沿石济客专方案
地形地貌北部山前平原，南部丘陵 山区
北部山前平原，南部 丘陵山区北部山前平原，南
北京最贵的小区
部丘陵山区地层岩性寒武系灰岩、页岩、奥陶系白 云岩、灰岩、第四系黏性土奥陶系灰岩、白云岩、 第四系黏性土奥陶系灰岩、白云
岩、第四系黏性土
地质构造
6条断裂
5条断裂
3条断裂
水文
地质特征
地表水主要为港沟河、狼
猫水库上游支流，为季节 性河流。该方案可溶岩段 线路长度43. 15 km，其中
岩溶中等发育区长度约 39.15 km 。可溶岩段溶
陕西建工洞、溶孔、溶隙等岩溶形态 较发育。沿线岩溶泉点发 育，经过玉河泉泉北侧， 线路附近共计7处，泉点
流量一般小于0.03 Ls~
0.25 L/s，丰水期增大，岩
溶水较丰富
地表水主要为港沟
河、狼猫水库上游支
流，为 季 节 性 河 流。 该方案可溶岩段线路
长度约39 km，均为其
中岩溶中等发育区段
落。可溶岩段溶洞、
溶孔、溶隙等岩溶形
态较发育。沿线岩溶
泉点发育1处，泉点
流量一般小于
0.03 L/s 〜0. 25 L/s ,
丰水期增大，岩溶水
较丰富
地表水主要为港 沟河、狼猫水库上
南京旅游景点一览表游支流，为季节性 河流。该方案可
溶岩段线路长度 38. 3 km，其中岩
溶中等发育区长
度约29.3 km 。可
溶岩段溶洞、溶 孔、溶隙等岩溶形 态较发育主要岩溶水 文地质问题岩溶水文地质段落长，岩
溶水文地质复杂岩溶水文地质较复杂
岩溶水文地质相 对较好
以隧道通过岩溶中等发育可溶岩地区，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，大大降低了地质灾害的风险。此外，通过对线路的建 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。沿线采空区、岩溶(水)问题较为突出。在 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
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
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
了对泉的影响，地质选线效果显著。参考文献：
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Main £©0100X01 preblems and reutr
selection of Jinan section of Jilal high speed reilway
Wu Yang 1 Yu Chenglong 2
(1. Chinn Railwau Eryuan NortU surve, and Desina Co, , LtU. , Jinan 256010 , Chinn ；
2, Shandong High Speer Engineering Testing Co, , LtU. , Jinan 256002 , Chinn )
Abstrect : This papce focnscs on the bevelopment aob bisWXuXn characteristics of bisastere X the East Zhangqin section of Jinan
to Laixu nigh-speed railwvc. The main types of bisastere incluPc karst (karst sprXg) , goaf. Throoph cereful analysis of revionvi
yeoWgicvl bisastcs bevelopment anO bistrXuXn characteristics , combined with specivi investigation aob Research on karst watce aob goaf of Jinao-Laiwu nigh-speed railwvc , geologicvi selection is carried out Route research , beterminc the principle of geologicvi
route selection , thvt is , for larvc-scalc geologicvi bisastere aob geologicvi bisastere concentrated bevelo/ment section , such vs
larfc-scale goaf section , serious yroonb suUsiXenco aob other geologicvi bisastere hove occnrred , Wrooph the Ush is Wrgc , taOc bc-
tour ； can not bypass section , taOc comprehensive route selection comparison , select the yeoWgicvl conbitions relativeW supeUvs
scheme , beterminc the route alone Jinan to Laixu South siXc parallel scheme of nigh-speed railwvc.
Key words ： Jilvi high speed railwvc , karst, sprine , goaf, yeoWgicvl route
selection
