隴海鐵路上行線病害頻發(fā)段改線方案研究

權(quán)董杰

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西西安 710043)

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隴海鐵路上行線病害頻發(fā)段改線方案研究

權(quán)董杰

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西西安 710043)

隴海鐵路上行線寶天段YK1366+650～YK1371+100段不良地質(zhì)和鐵路病害頻發(fā)，病害整治無法從根本上改善鐵路運(yùn)營環(huán)境安全。從工程地質(zhì)條件角度對該段線路進(jìn)行改線方案比選，研究了并行隴海下行線方案(AK)、順渭河橋方案(A1K)及隧道方案(A2K)，推薦采用AK方案。

隴海鐵路 上行線 病害 改線

1 概述

隴海上行線寶雞至天水段修建于20世紀(jì)30年代中期，寶雞至甘谷段20世紀(jì)60年代曾進(jìn)行改造，后又進(jìn)行了電氣化技術(shù)改造。隴海線寶天段受歷史條件制約，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，線路依山伴水修筑，坡度大，彎道多，以半堤半塹、高填方、小橋涵等工程為主，經(jīng)過多年的運(yùn)營及自然環(huán)境的影響，病害眾多，沿線滑坡、錯(cuò)落、泥石流、崩塌落石等不良地質(zhì)十分發(fā)育[1-7]。該段地形、地質(zhì)復(fù)雜，病害頻發(fā)，由此經(jīng)常造成列車限速運(yùn)行，存在重大安全隱患。本次研究的既有隴海鐵路上行線YK1366+650～YK1371+100段線路長4.50 km，位于隴海上行線寶雞至天水段元龍至伯陽區(qū)間，地屬甘肅省天水市麥積區(qū)。

2 自然及地質(zhì)環(huán)境特征[8-9]

2.1 地形地貌

隴海上行線YK1366+650～YK1371+100段位于寶天段元龍至伯陽區(qū)間的渭河寬谷區(qū)北岸，河床寬100～500 m。渭河南岸有500多m寬河漫灘，地形平坦開闊；北岸為凹岸，長期受河水沖刷，山坡陡峻，自然坡度35°～45°，相對高差160～180 m，主要為基巖、黃土斜坡，溝谷發(fā)育。由于渭河沖刷旁蝕作用，河流階地發(fā)育不連續(xù)，區(qū)內(nèi)可見斷續(xù)成片的一至四級(jí)階地分布。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

隴海線寶天段地處秦嶺褶皺帶北部邊緣，構(gòu)造復(fù)雜，沿渭河河谷斷裂構(gòu)造十分發(fā)育。渭河斷層為縱貫全區(qū)的主干斷層，基本上沿渭河發(fā)育，全長大于百公里，斷層性質(zhì)和活動(dòng)特征十分復(fù)雜，活動(dòng)期次多，切割了古生代及其以前的變質(zhì)巖、海西期和燕山期花崗巖、中生代和新生代的沉積巖，走向?yàn)镹70°W～EW向，順渭河發(fā)育。隴海線寶天段恰于元龍一帶通過斷層，斷層帶寬度3.5～4 km，由碎裂片巖、碎裂花崗巖、斷層泥礫和部分糜棱巖組成[10]。斷層產(chǎn)狀N85°W～EW/70°～80°N。元龍段的大型滑坡、錯(cuò)落、泥石流溝及工程病害的發(fā)生均與渭河斷層存在密切關(guān)系。

2.3 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)主要地層為形成基巖斜坡的斷層破碎帶物質(zhì)，以碎裂巖、斷層角礫、泥礫等為主，分布于斜坡上的第四系風(fēng)積黃土，沖、洪積和坡積松散覆蓋土層，以砂黏土、砂類土、卵礫石及角礫土等為主；另有位于河床內(nèi)的沖積砂類土和卵礫石土等近代沖積層。

2.4 不良地質(zhì)

YK1366+650～YK1371+100段不良地質(zhì)主要為滑坡、溜坍、泥石流、崩塌落石和河岸沖刷等，其中滑坡發(fā)育數(shù)量多且規(guī)模較大，溜坍和泥石流往往伴隨滑坡而生。沿既有隴海上行線YK1368+500～YK1367+000段，由東向西發(fā)育5處滑坡[10](編號(hào)由東向西為1～5號(hào)滑坡，見表1)，其中在1～3號(hào)滑坡所在斜坡頂部又發(fā)育另外三處滑坡。

3 既有線病害特征

既有線運(yùn)營以來，產(chǎn)生了邊坡溜坍、基床下沉、河岸沖刷、風(fēng)化剝落、塹頂排水不良、路基下沉、崩塌落石、泥石流頻發(fā)和漫道等一系列危及行車安全的病害。如YK1366+650～YK1371+100段既有線北側(cè)古滑坡、溜坍及圍巖落石等不良地質(zhì)現(xiàn)象十分發(fā)育。2013年7～8月天水地區(qū)50年一遇強(qiáng)降雨和“7·22定西地震”期間，受強(qiáng)降水影響，該段線路發(fā)生塹坡大面積溜坍6處，路堤邊坡開裂、溜坍、下沉2處，路堤滑移1處，橋涵泥石流淤積4座，斷道水害2起，中斷行車7 h53 min，多次嚴(yán)重危及列車安全和影響運(yùn)輸秩序(見表1)。

表1 YK1366+650～YK1371+100段病害情況[8-9]

受地質(zhì)構(gòu)造和河流對凹岸的旁蝕影響，沿既有線集中發(fā)育一系列滑坡。隴海鐵路上行線修建中，該段線路傍山開挖半堤半塹的線路工程設(shè)置形式改變和打破了自然坡面平衡狀態(tài)，在雨季強(qiáng)降水和河流侵蝕等日積月累的共同作用下，加劇了不良地質(zhì)現(xiàn)象的產(chǎn)生和發(fā)展。后期經(jīng)數(shù)次改建和治理，但沿線病害并未根治。不良地質(zhì)現(xiàn)象持續(xù)發(fā)展，每年雨季病害問題尤為嚴(yán)重。

4 改線方案研究

依據(jù)該段線路以往病害治理經(jīng)驗(yàn)，病害的治理只能解一時(shí)之需，無法從根本上規(guī)避沿線不良地質(zhì)帶來的影響，為此對該段進(jìn)行改線研究意義較大。根據(jù)該段線路的工程地質(zhì)條件，研究了并行隴海下行線(AK)方案、順渭河橋(A1K)方案和隧道(A2K)方案(如圖1)。

圖1 改線方案平面示意

4.1 并行隴海下行線方案(AK方案)

該方案采用橋梁過河繞避方式與既有隴海二線并行，線路通過渭河河床，漫灘及一、二級(jí)階地，地形平坦，地層單一，層位穩(wěn)定。階地表層為砂質(zhì)黃土，局部覆蓋風(fēng)積黃土，下部為卵石層；河床及漫灘表層局部為砂質(zhì)黃土，厚度小于3 m，其下為卵石層，厚度大于40 m，地下水位淺，無不良地質(zhì)現(xiàn)象。線路兩跨渭河，河床下伏基巖為渭河斷裂帶中的斷層泥礫、角礫，由于表層卵礫石覆蓋層厚度大，跨渭河特大橋基礎(chǔ)條件不受斷層影響。AK方案線路遠(yuǎn)離既有上行線不良地質(zhì)和病害集中發(fā)育區(qū)，工程地質(zhì)條件較好。

4.2 順渭河橋方案(A1K方案)

A1K方案為順渭河北岸連續(xù)設(shè)橋方案，線路右側(cè)為高陡斜坡，左臨渭河，斜坡基巖由斷層泥礫和碎裂巖組成，斜坡上覆厚度不等的黃土，既有上行線沿線路方向發(fā)育滑坡5處。目前，滑坡坡面已伸至既有上行線路基面以下，部分滑坡還仍處于蠕動(dòng)變形階段，性質(zhì)復(fù)雜，處理困難，并且5號(hào)滑坡體已形成次生小型活動(dòng)土體滑坡，并多次發(fā)生滑塌[10]。A1K順河橋方案將橋墩置于1號(hào)和5號(hào)滑坡體上，均會(huì)對既有邊坡平衡產(chǎn)生破壞，加速滑坡滑動(dòng)，危害極大；同時(shí)，橋墩置于滑坡前緣及滑坡體上，長期受滑坡體側(cè)向剪切作用，對橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定性造成威脅。若采用A1K順渭河橋方案，需要對5處滑坡進(jìn)行專項(xiàng)治理，該方案隱患較大，工程地質(zhì)條件差。

4.3 A2K方案

A2K方案為隧道方案，線路走行于既有上行線北側(cè)斜坡體內(nèi)，以隧道形式繞避不良地質(zhì)及病害集中發(fā)育區(qū)，隧道長度2 360 m。渭河大斷裂北邊界距離既有上行線約500 m，隧道洞身將全部位于渭河斷裂帶內(nèi)，地層巖性以碎裂巖為主，夾斷層泥礫，隧道圍巖整體較差，以Ⅴ級(jí)為主。且隧道進(jìn)口和出口段位于渭河北岸斜坡處，基巖邊坡以碎裂巖等為主，巖體破碎，存在偏壓和崩塌落石等問題，工程地質(zhì)條件較差。

5 結(jié)束語

YK1366+650～YK1371+100段改線A1K順渭河橋方案走行于滑坡影響區(qū)，工程地質(zhì)條件差；A2K隧道方案受構(gòu)造影響圍巖以Ⅴ級(jí)為主，隧道進(jìn)、出口段及洞身工程地質(zhì)條件較差；AK并行隴海下行線方案，以特大橋形式跨渭河，遠(yuǎn)離病害發(fā)育區(qū)，且隴海下行線特大橋運(yùn)營良好，該方案優(yōu)于A1K和A2K方案，建議采用AK改線方案。

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Relocation Plan of Frequent Problem Section in Longhai Railway Up-line

QUAN Dongjie

2016-09-18

權(quán)董杰(1984—)，男，2011年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地下水科學(xué)與工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2016)06-0050-03

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