新疆铁道勘察设计院有限公司 新疆乌鲁木齐 830011
摘要：我国国土面积广大，山区众多，山区高速铁路工程建设也越来越受到重视。对于长达数百至上千公里的复杂艰险山区高速铁路带状工程，众多的地质灾害绕无可绕、避无可避时，只能避大就小，海量筛选技术可行、经济合理、风险可控的线路和工程方案。高效识别“长线路、宽廊道”范围地质灾害，量化百年服役期铁路工程安全风险，科学确定“宏观走向”“空间线位”“工程设置”等多层次风险调控举措，实现以“减灾”为核心的方案群多目标智能优化，是复杂艰险山区高速铁路成功修建与安全运营的关键。本文简介了复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计成套技术，该技术以“一套减灾选线理论与方法”+“三大减灾选线支撑技术”为核心，成功突破了复杂艰险山区修建高速铁路的技术瓶颈，支撑了6300km复杂艰险山区高速铁路的工程建设，指导了1.3万km高速铁路的勘察设计，并被其他陆地交通项目借鉴利用，在服务“交通强国”战略、“一带一路”建设中具有重大意义并具有广阔应用前景。
关键词：复杂艰险山区；高速铁路；减灾选线；灾害识别；灾害评估
引言
复杂艰险山区尤其是西南山区铁路修建，面临“地形高差显著”“地质复杂多变”“构造活动强烈”的环境挑战，不仅要克服高山深谷等困难地形，还要防范各类地质灾害，且须满足工程安全、经济、环保等的目标要求。选线是统领铁路工程设计的总体性工作，如何在规划设计阶段，从源头上做好减灾选线十分重要。
1减灾选线原则
（1）大高差上高原面减灾选线。提前离开地质条件复杂的河流峡谷，采用高墩大跨桥梁、长大隧道爬高，尽早上高原面，避免河谷重力不良地质体对铁路工程的危害。（2）活动断裂带减灾选线。线路应绕避Q3/4活动断裂带及其次生灾害发育区，难以绕避时，应避开断层带的端点、拐点、交叉点等部位，选择断层宽度较窄处或活动性相对较弱的位置或被动盘，以易于修复的简易工程大角度通过。（3）岩溶区减灾选线。选择岩溶及岩溶水发育相对较弱的位置通过，是铁路工程岩溶地区减灾选线的基本原则和出发点。线路应绕避岩溶强烈发育地带，选择在非可溶岩地层、岩溶相对不发育或发育微弱的地段大角度通过；越岭岩溶隧道应选择抬高线路标高，尽量从岩溶水垂直渗流带内通过，并具备隧道顺坡排水条件；傍山与河谷地段的岩溶隧道应尽量靠近河边并高于岩溶水雨洪期排泄高程，选择在岩溶安全带通过。（4）崩滑泥区减灾选线。线路应绕避大（巨）型滑坡、错落、崩塌、岩堆、危岩落石、沟河谷（顺层）不稳定斜坡、泥石流等不良地质体集中或成群发育分布地段。绕避困难时可采用桥梁跨越或隧道下穿通过。（5）采空区减灾选线。鉴于高速铁路无砟轨道对沉降变形控制要求严格，对于大面积地下开采的煤矿采空区，线路应进行绕避，并将铁路工程设置在移动盆地外一定距离。（6）特殊岩土区减灾选线。在膨胀土（岩）、软土等地区，在查清分布区域和特性的基础上，确定绕避的可行性及无法绕避时的最佳线路方案。
2概况
中铁二院等多家单位以“全寿命周期风险系统防控”为指导思想，依托渝利、贵广、云桂等十余条艰险山区高速铁路，针对“减灾选线、灾害识别评估、智能辅助选线、桥隧路防灾设计”等关键问题，开展了十余年“产、学、研、用”协同攻关和工程实践，最终形成以“一套减灾选线理论与方法”+“三大减灾选线支撑技术”为核心的复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计成套技术，该技术突破了复杂艰险山区修建高速铁路的关键技术瓶颈，将铁路选线理论从“地形选线”“地质选线”提升到了“减灾选线”的新高度。
3复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计
3.1绕避环境敏感区域
根据现场收集资料，梳理沿线各类环境敏感点，并在图纸上反映生态红线的范围与边界。在线路方案研究中要加强工程沿线环境敏感区调查筛选，全面掌握、摸清所经区域环境敏感目标，对于法律法规禁止穿越的自然保护区、湿地公园、集中饮用水源保护地、文物古迹等环境敏感区域，予以绕避。
3.2点线协同智能辅助减灾选线技术
基于山区选线经验的升华，建立了减灾选线专家智库及知识图谱，破解了铁路选线知识的表达难题；构建了减灾选线综合信息模型和点线协同多目标优化模型，实现了减灾选线以经验为主的定性分析向定量计算的跨越；构建了案例大数据驱动的减灾选线经验策略网络，发明了双向广义距离变换与群智能融合的优化仿真设计方法，首创了策略网络与仿真设计紧密结合、具有全局态势感知能力的点线协同智能搜索方法；研发的智能选线系统实现了宽廊道、多目标、多约束、千公里级线路方案群的快速创建和优化，提高效率3～5倍。
3.3广域高效识别程式
广域高效识别需面向铁路减灾选线工作来开展，从识别的程式上，与铁路勘察工作的踏勘、初测、定测（含补定测）相对应的分为区域宏观识别、沿线系统识别、区段详细识别“三阶段”进行，识别深度应满足各阶段的设计要求。（1）区域宏观识别。以“天”类识别技术为主，宏观识别影响线路方案的区域工程地质条件及地质灾害的类型及分布特征，初步提出线路方案的比选意见。（2）沿线系统识别。以“天”“空”类识别技术为主，系统识别地质灾害对线路方案的致灾可能性、致灾方式等，划分地质灾害易发性分区，提出规避重大地质灾害的减灾选线意见。（3）区段详细识别。以“空”“地”类识别技术为主，详细识别各类地质灾害对隧道、桥梁、路基、站房等铁路工程的危害程度、破坏程度等，划分地质灾害的风险等级，提出减灾选线风险调控措施。
3.4地质灾害识别技术体系
地质灾害广域高效识别研究，就是针对外生地质灾害和内生地质灾害，根据不同的识别阶段和灾害类别，结合各种识别技术方法的适用条件，在地质调绘的统筹下，充分发挥各种识别方法的优势，以最佳的组合模式，选用多种识别方法密切配合，取长补短，进行相互验证和综合分析，达到提高地质灾害识别质量，缩短地质灾害识别周期和降低地质灾害识别成本的目的。要体现从面到点，从宏观到微观，从定性到定量的过渡，促进复杂艰险山区地质灾害广域高效识别技术整体水平的提高。
结语
综上所述，复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计成套技术攻克了中国复杂艰险山区高速铁路防灾减灾关键技术难题，取得了系列创新成果，首次提出了基于全生命周期、系统工程、风险管理的减灾选线理念，创立了基于“全寿命周期风险系统防控”的减灾选线理论、方法及三大支撑技术，将传统“地形选线”、“地质选线”技术提升到了“减灾选线”新高度，丰富和发展了铁路选线理论，为我国复杂艰险山区高速铁路防灾减灾奠定了坚实基础。此外，“三阶段、三维度、三层次”地质灾害识别技术实现了复杂环境地形地质特征的快速获取与识别，点线协同智能辅助减灾选线技术实现了宽廊道、多目标、多约束、千公里级线路方案群的快速创建与优化，桥隧路构筑物防灾设计关键技术为复杂艰险山区高速铁路减灾选线与工程防灾提供了技术保障。
参考文献：
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