泥石流堆積對(duì)鐵路工程的影響及防治對(duì)策

劉維平

摘 要：鐵路工程建設(shè)本來(lái)就是一項(xiàng)比較重要的工作，尤其是一些外界因素的影響更加重了建設(shè)難度，比如暗河、溶洞、滑坡、崩塌、泥石流、斷層破碎等。以成蘭鐵路為例就泥石流造成影響和解決辦法做一些歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：泥石流堆積；鐵路工程；防治

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2014）09-0176-02

鐵路工程的軌道建設(shè)關(guān)乎國(guó)家的發(fā)展，隨著道路建設(shè)得成功也能帶動(dòng)一方地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路的建設(shè)也有許多外界影響，如果在平原上面修建一條鐵路軌道，可能需要僅僅考慮地面能否承受重力，或者其他不是很困難的因素。但是在一些地質(zhì)地貌比較特殊的地方就不會(huì)這么簡(jiǎn)單了，一方面如暗河、溶洞、滑坡、崩塌，我國(guó)造價(jià)第一的宜萬(wàn)鐵路（湖北宜昌到重慶萬(wàn)州）全長(zhǎng)僅僅377公里，總投資225.7億元，時(shí)間上從2003年奠基儀式開始修建到2010年通車共耗費(fèi)了7年的時(shí)間，其實(shí)最主要的倒不是金錢和時(shí)間上面的耗費(fèi)，更是鐵路修建過(guò)程發(fā)生多次施工人員犧牲。另一方面如泥石流、斷層破碎帶也會(huì)影響著鐵路建設(shè)，比如成蘭鐵路（成都到九寨溝段）線路總長(zhǎng)435.2km，地處高原與盆地的過(guò)渡帶，具有特殊環(huán)境地質(zhì)條件，泥石流發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)較大，特別是汶川地震以后，區(qū)段內(nèi)的泥石流呈愈演愈烈的趨勢(shì)，因此建設(shè)之初對(duì)成蘭鐵路沿線的容易爆發(fā)泥石流的地方進(jìn)行調(diào)查總結(jié)，認(rèn)識(shí)其基本特征以及爆發(fā)災(zāi)害的規(guī)律，從而能夠結(jié)合實(shí)際分析堆積特征對(duì)鐵路工程的影響是十分必要的。

成蘭鐵路通過(guò)的龍門山斷裂帶兩側(cè)各一區(qū)段，即雎水河段和茂縣松潘段作為研究區(qū)，進(jìn)行比較分析。在廣泛收集前人研究資料和對(duì)研究區(qū)內(nèi)泥石流發(fā)育的環(huán)境地質(zhì)條件調(diào)查、觀測(cè)、試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用室內(nèi)遙感解譯、現(xiàn)場(chǎng)勘查以及工程地質(zhì)類比等方法，分析歸納出研究區(qū)泥石流基本特征；探討并比較國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的四種泥石流沖出量的計(jì)算方法，評(píng)價(jià)沖出量與堆積的關(guān)系，最終找到適合計(jì)算研究區(qū)泥石流沖出量的計(jì)算公式，為進(jìn)一步定量評(píng)價(jià)研究區(qū)泥石流堆積特征提供依據(jù)。

1 泥石流堆積對(duì)橋梁的影響

鐵路跨越泥石流溝采用最多的工程措施是橋梁，成蘭鐵路更是大量采用橋梁。因此，研究泥石流堆積對(duì)過(guò)溝橋梁的影響，進(jìn)而布設(shè)好橋梁工程，將有助于提高防御泥石流的災(zāi)害能力，是保障鐵路運(yùn)營(yíng)安全的重要舉措。但是橋梁架好，泥石流還是容易堆積在橋梁下面將橋梁柱包圍，減小了橋梁凈空。隨著時(shí)間推移，泥石流堆積會(huì)越來(lái)越多，這就造成橋體會(huì)受到很大的沖擊。橋下凈空是橋梁設(shè)計(jì)的主要考慮因素，控制著橋梁通過(guò)山體溝的位置、與隧道的銜接、線路的標(biāo)高。橋下的凈空太小，泥石流可能會(huì)在長(zhǎng)期的積累中掩埋鐵軌和橋梁，橋下凈空太大，這無(wú)疑增加的是橋橫梁的高度，這就造成施工成本和危險(xiǎn)系數(shù)的增加。因此，能夠在架橋之前有效取得調(diào)研，能夠預(yù)測(cè)泥石流積累厚度，就可以較為準(zhǔn)確計(jì)算出橋梁凈空，也就可以知道橋梁高度，泥石流這樣情況主要發(fā)生在我國(guó)的丘陵山地，還有一個(gè)條件是經(jīng)常有雨的地方，這就出現(xiàn)了這樣事故的，如云南東川地區(qū)和甘肅武都地區(qū)。

泥石流在進(jìn)入堆積扇之后便開始大量淤積，具體淤積厚度和大概的方量都是可以估算的，根據(jù)扇形區(qū)域的大小可以確定出淤埋范圍便可以確定出來(lái)了，建設(shè)橋梁的地方可以按照預(yù)算進(jìn)行了。

2 泥石流堆積對(duì)車站的影響

2.1 一次泥石流堆積范圍預(yù)測(cè)模型

通過(guò)對(duì)劉希林的一次泥石流堆積（危險(xiǎn)范圍）范圍模型的應(yīng)用，再結(jié)合實(shí)際的參數(shù)特征以及當(dāng)?shù)氐牡匦翁卣?，預(yù)測(cè)泥石流溝最大堆積范圍，以太平車站為例，評(píng)價(jià)泥石流堆積對(duì)鐵路車站的影響。

2.2 泥石流堆積形態(tài)分析

通過(guò)借助影像解譯技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查這一系列手段方式，可以分析歸納得出，雎水河段形成的堆積扇的時(shí)間比較近，因此堆積規(guī)模比較小加上長(zhǎng)期受到主河流沖刷，厚度就比較小了，堆積扇的平面形態(tài)也就不能發(fā)展完全，但是茂縣泥石流堆積時(shí)間很長(zhǎng)，堆積范圍也就比較大了，而且堆積厚度也就很高了，堆積扇平面形態(tài)發(fā)育也就很完整，而且茂縣這一段的泥石流堆積扇如此類的很多。

2.3 一次泥石流堆積范圍預(yù)測(cè)

根據(jù)調(diào)查了解到，太平溝在1992年的時(shí)候爆發(fā)了50年一遇的泥石流，泥石流沉積堆積的最高高度達(dá)到了2260m，完全已經(jīng)超過(guò)了一些大山的高度，像這樣的不是橋能解決的，因此也就只能繞道而行。但是我們?cè)谄渌胤娇偨Y(jié)一些以前發(fā)生的泥石流的規(guī)律。就現(xiàn)在而言，這樣的災(zāi)害一般具有周期性，比如某一地方今年發(fā)生了泥石流，五年后再次發(fā)生，十年后再次發(fā)生，我們基本可以確定他的周期大約就是5年左右，這就對(duì)今后的工作展開有了很好的借鑒，同時(shí)可以通過(guò)之前發(fā)生的規(guī)模大致得出一些今后的態(tài)勢(shì)，這就便于后續(xù)建造工程的進(jìn)行。對(duì)一些規(guī)模較大的我們可以繞道而行，而對(duì)于那些比較規(guī)模較小的就可以完全作為參考的依據(jù)。

3 泥石流防治對(duì)策

3.1 選路

盡量避開一些多泥石流爆發(fā)的區(qū)域，對(duì)一些能夠避免的地方盡量避免出現(xiàn)，對(duì)一些確實(shí)不能回避的地方，盡量跨越泥石流的流通區(qū)或者扇形的弧頂，因?yàn)榛№攨^(qū)基本已經(jīng)收不到泥石流的威脅了，流通區(qū)由于經(jīng)常受到河水沖刷，泥石流與鐵路的接觸面也就小了很多，就相對(duì)比較容易預(yù)防。由于坡度比較大的地方泥石流速度很快，就容易造成更大的威脅，盡量選擇坡度比較緩和的地方進(jìn)行，就爆發(fā)時(shí)還能夠有時(shí)間做出相應(yīng)的對(duì)策和防止造成事故的措施。

3.2 架橋

鐵路跨越泥石流溝采用最多的工程措施是橋梁，因此，研究泥石流堆積對(duì)過(guò)溝橋梁的影響，進(jìn)而布設(shè)好橋梁工程，將有助于提高防御泥石流的災(zāi)害能力是十分必要的。但是橋梁架好，泥石流還是容易堆積在橋梁下面將橋梁柱包圍，減小了橋梁凈空。隨著時(shí)間推移，泥石流堆積會(huì)越來(lái)越多，這就造成橋體會(huì)受到很大的沖擊。橋下凈空是橋梁設(shè)計(jì)的主要考慮因素，控制著橋梁通過(guò)山體溝的位置、與隧道的銜接、線路的標(biāo)高。這就需要后面一些對(duì)策措施：（1）一般來(lái)說(shuō)鐵路需要穿越流通區(qū)或扇頂區(qū)時(shí)，因?yàn)槟嗍骰№數(shù)姆€(wěn)定系數(shù)還是很高的，為了節(jié)約成本和保障橋體穩(wěn)定盡可能采用一橋跨越，但是這一個(gè)橋體還是必須保證有足夠的跨度和高度因?yàn)楹竺娴耐饨绲囊蛩剡€是比較多，必須采用一次性做好預(yù)防措施，做好“未雨綢繆和居安思?！保唬?）橋墩建材使用，對(duì)于支撐橋面的橋墩采用很好的建材是十分必要的，不僅僅考驗(yàn)上面橋主體的重量更主要能承受泥石流的沖擊，不能因?yàn)槟嗍鳑_擊導(dǎo)致橋面坍塌，用句俗語(yǔ)“只能站著死，不能躺著活”，橋墩的跨度也必須合理，一般泥石流前面遇見阻隔就很容易造成堆積，因此在條件承受范圍之內(nèi)，盡可能加大橋墩間的跨度。

如果鐵路確實(shí)需要穿過(guò)泥石流扇區(qū)的中腰部地區(qū)，就必須要承受更大的沖擊，因此就必須有很好的解決辦法：（1）橋墩建材使用，對(duì)于支撐橋面的橋墩采用很好的建材是十分必要的，不僅僅考驗(yàn)上面橋主體的重量更主要能承受泥石流的沖擊，比一般要求更高，加粗或者使用一些特質(zhì)材料加固橋墩；（2）采用升高橋面的高度然后將泥石流軌跡歸集到一起，將扇形通過(guò)修建溝槽將他變成長(zhǎng)方形通過(guò)如圖1或者V形通過(guò)如圖2，這就避免了較強(qiáng)的沖擊，甚至于不能沖擊到橋墩；（3）泥石流在該區(qū)以淤積為主，排導(dǎo)過(guò)程盡量使用窄深V型槽，消除泥石流淤積；（4）對(duì)于線位標(biāo)高和線路已經(jīng)確定的既有線路，在地形條件允許的情況下，可使用渡槽涵洞排導(dǎo)或在上游修建攔擋措施。典型實(shí)例為成蘭鐵路落石溝段，采用松潘1號(hào)和松潘2號(hào)兩座特大橋通過(guò)，經(jīng)過(guò)泥石流堆積扇的前緣，線路受泥石流威脅的距離較大，鑒于兩座橋梁的連接處位于泥石流堆積扇上，并且落石溝的泥石流活動(dòng)強(qiáng)度較大，橋梁受到泥石流和主河的雙重威脅，建議在堆積扇上修建排導(dǎo)槽。又考慮到該段主河流量較小，挾砂能力較小，為了增強(qiáng)防治效果，在落石溝溝口設(shè)置一座攔砂壩。

4 結(jié)論

泥石流堆積對(duì)鐵路工程造成很多方面的影響，不僅僅造成的是成本上面增加，更威脅乘客安全，因此這是對(duì)施工人員技術(shù)的考驗(yàn)，鐵路跨越泥石流溝采用最多的工程措施是橋梁，但是就架橋而言也是一個(gè)比較有考驗(yàn)的活動(dòng)更需要大量的實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，再能對(duì)此有一個(gè)更好的處理辦法。

通過(guò)劉希林的一次泥石流堆積范圍模型可以得出，以太平溝堆積區(qū)的太平車站為例，結(jié)合實(shí)地勘查成果，計(jì)算出頻率為0.2‰、0.33‰、0.5‰、1‰和2‰一次泥石流沖出距離和最大堆積寬度，再根據(jù)堆積區(qū)微地形的變化，并充分考慮泥石流堆積扇將向下游側(cè)偏移這一特點(diǎn)，最終確定泥石流在各個(gè)頻率下的堆積范圍。從預(yù)測(cè)的范圍來(lái)看，頻率為0.2%和0.33%堆積范圍較大，如若暴發(fā)，極有可能淤埋車站，甚至大規(guī)模泥石流堆積體可能堵塞溝道所誘發(fā)的洪水沖毀太平車站。頻率為0.5%的堆積范圍大部分集中在較狹窄的溝口位置，堵塞所誘發(fā)的洪水可對(duì)太平車站構(gòu)成威脅。頻率2%和1%的堆積范圍分布在現(xiàn)有較為寬緩的山前堆積扇上，對(duì)太平車站的影響較小。

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