泥石流堆积对铁路工程的影响及防治对策

刘维平

摘 要：铁路工程建设本来就是一项比较重要的工作，尤其是一些外界因素的影响更加重了建设难度，比如暗河、溶洞、滑坡、崩塌、泥石流、断层破碎等。以成兰铁路为例就泥石流造成影响和解决办法做一些归纳总结。

关键词：泥石流堆积；铁路工程；防治

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）09-0176-02

铁路工程的轨道建设关乎国家的发展，随着道路建设得成功也能带动一方地方经济的发展，铁路的建设也有许多外界影响，如果在平原上面修建一条铁路轨道，可能需要仅仅考虑地面能否承受重力，或者其他不是很困难的因素。但是在一些地质地貌比较特殊的地方就不会这么简单了，一方面如暗河、溶洞、滑坡、崩塌，我国造价第一的宜万铁路（湖北宜昌到重庆万州）全长仅仅377公里，总投资225.7亿元，时间上从2003年奠基仪式开始修建到2010年通车共耗费了7年的时间，其实最主要的倒不是金钱和时间上面的耗费，更是铁路修建过程发生多次施工人员牺牲。另一方面如泥石流、断层破碎带也会影响着铁路建设，比如成兰铁路（成都到九寨沟段）线路总长435.2km，地处高原与盆地的过渡带，具有特殊环境地质条件，泥石流发生的风险较大，特别是汶川地震以后，区段内的泥石流呈愈演愈烈的趋势，因此建设之初对成兰铁路沿线的容易爆发泥石流的地方进行调查总结，认识其基本特征以及爆发灾害的规律，从而能够结合实际分析堆积特征对铁路工程的影响是十分必要的。

成兰铁路通过的龙门山断裂带两侧各一区段，即雎水河段和茂县松潘段作为研究区，进行比较分析。在广泛收集前人研究资料和对研究区内泥石流发育的环境地质条件调查、观测、试验基础上，采用室内遥感解译、现场勘查以及工程地质类比等方法，分析归纳出研究区泥石流基本特征；探讨并比较国内外现有的四种泥石流冲出量的计算方法，评价冲出量与堆积的关系，最终找到适合计算研究区泥石流冲出量的计算公式，为进一步定量评价研究区泥石流堆积特征提供依据。

1 泥石流堆积对桥梁的影响

铁路跨越泥石流沟采用最多的工程措施是桥梁，成兰铁路更是大量采用桥梁。因此，研究泥石流堆积对过沟桥梁的影响，进而布设好桥梁工程，将有助于提高防御泥石流的灾害能力，是保障铁路运营安全的重要举措。但是桥梁架好，泥石流还是容易堆积在桥梁下面将桥梁柱包围，减小了桥梁净空。随着时间推移，泥石流堆积会越来越多，这就造成桥体会受到很大的冲击。桥下净空是桥梁设计的主要考虑因素，控制着桥梁通过山体沟的位置、与隧道的衔接、线路的标高。桥下的净空太小，泥石流可能会在长期的积累中掩埋铁轨和桥梁，桥下净空太大，这无疑增加的是桥横梁的高度，这就造成施工成本和危险系数的增加。因此，能够在架桥之前有效取得调研，能够预测泥石流积累厚度，就可以较为准确计算出桥梁净空，也就可以知道桥梁高度，泥石流这样情况主要发生在我国的丘陵山地，还有一个条件是经常有雨的地方，这就出现了这样事故的，如云南东川地区和甘肃武都地区。

泥石流在进入堆积扇之后便开始大量淤积，具体淤积厚度和大概的方量都是可以估算的，根据扇形区域的大小可以确定出淤埋范围便可以确定出来了，建设桥梁的地方可以按照预算进行了。

2 泥石流堆积对车站的影响

2.1 一次泥石流堆积范围预测模型

通过对刘希林的一次泥石流堆积（危险范围）范围模型的应用，再结合实际的参数特征以及当地的地形特征，预测泥石流沟最大堆积范围，以太平车站为例，评价泥石流堆积对铁路车站的影响。

2.2 泥石流堆积形态分析

通过借助影像解译技术以及现场调查这一系列手段方式，可以分析归纳得出，雎水河段形成的堆积扇的时间比较近，因此堆积规模比较小加上长期受到主河流冲刷，厚度就比较小了，堆积扇的平面形态也就不能发展完全，但是茂县泥石流堆积时间很长，堆积范围也就比较大了，而且堆积厚度也就很高了，堆积扇平面形态发育也就很完整，而且茂县这一段的泥石流堆积扇如此类的很多。

2.3 一次泥石流堆积范围预测

根据调查了解到，太平沟在1992年的时候爆发了50年一遇的泥石流，泥石流沉积堆积的最高高度达到了2260m，完全已经超过了一些大山的高度，像这样的不是桥能解决的，因此也就只能绕道而行。但是我们在其他地方总结一些以前发生的泥石流的规律。就现在而言，这样的灾害一般具有周期性，比如某一地方今年发生了泥石流，五年后再次发生，十年后再次发生，我们基本可以确定他的周期大约就是5年左右，这就对今后的工作展开有了很好的借鉴，同时可以通过之前发生的规模大致得出一些今后的态势，这就便于后续建造工程的进行。对一些规模较大的我们可以绕道而行，而对于那些比较规模较小的就可以完全作为参考的依据。

3 泥石流防治对策

3.1 选路

尽量避开一些多泥石流爆发的区域，对一些能够避免的地方尽量避免出现，对一些确实不能回避的地方，尽量跨越泥石流的流通区或者扇形的弧顶，因为弧顶区基本已经收不到泥石流的威胁了，流通区由于经常受到河水冲刷，泥石流与铁路的接触面也就小了很多，就相对比较容易预防。由于坡度比较大的地方泥石流速度很快，就容易造成更大的威胁，尽量选择坡度比较缓和的地方进行，就爆发时还能够有时间做出相应的对策和防止造成事故的措施。

3.2 架桥

铁路跨越泥石流沟采用最多的工程措施是桥梁，因此，研究泥石流堆积对过沟桥梁的影响，进而布设好桥梁工程，将有助于提高防御泥石流的灾害能力是十分必要的。但是桥梁架好，泥石流还是容易堆积在桥梁下面将桥梁柱包围，减小了桥梁净空。随着时间推移，泥石流堆积会越来越多，这就造成桥体会受到很大的冲击。桥下净空是桥梁设计的主要考虑因素，控制着桥梁通过山体沟的位置、与隧道的衔接、线路的标高。这就需要后面一些对策措施：（1）一般来说铁路需要穿越流通区或扇顶区时，因为泥石流弧顶的稳定系数还是很高的，为了节约成本和保障桥体稳定尽可能采用一桥跨越，但是这一个桥体还是必须保证有足够的跨度和高度因为后面的外界的因素还是比较多，必须采用一次性做好预防措施，做好“未雨绸缪和居安思危”；（2）桥墩建材使用，对于支撑桥面的桥墩采用很好的建材是十分必要的，不仅仅考验上面桥主体的重量更主要能承受泥石流的冲击，不能因为泥石流冲击导致桥面坍塌，用句俗语“只能站着死，不能躺着活”，桥墩的跨度也必须合理，一般泥石流前面遇见阻隔就很容易造成堆积，因此在条件承受范围之内，尽可能加大桥墩间的跨度。

如果铁路确实需要穿过泥石流扇区的中腰部地区，就必须要承受更大的冲击，因此就必须有很好的解决办法：（1）桥墩建材使用，对于支撑桥面的桥墩采用很好的建材是十分必要的，不仅仅考验上面桥主体的重量更主要能承受泥石流的冲击，比一般要求更高，加粗或者使用一些特质材料加固桥墩；（2）采用升高桥面的高度然后将泥石流轨迹归集到一起，将扇形通过修建沟槽将他变成长方形通过如图1或者V形通过如图2，这就避免了较强的冲击，甚至于不能冲击到桥墩；（3）泥石流在该区以淤积为主，排导过程尽量使用窄深V型槽，消除泥石流淤积；（4）对于线位标高和线路已经确定的既有线路，在地形条件允许的情况下，可使用渡槽涵洞排导或在上游修建拦挡措施。典型实例为成兰铁路落石沟段，采用松潘1号和松潘2号两座特大桥通过，经过泥石流堆积扇的前缘，线路受泥石流威胁的距离较大，鉴于两座桥梁的连接处位于泥石流堆积扇上，并且落石沟的泥石流活动强度较大，桥梁受到泥石流和主河的双重威胁，建议在堆积扇上修建排导槽。又考虑到该段主河流量较小，挟砂能力较小，为了增强防治效果，在落石沟沟口设置一座拦砂坝。

4 结论

泥石流堆积对铁路工程造成很多方面的影响，不仅仅造成的是成本上面增加，更威胁乘客安全，因此这是对施工人员技术的考验，铁路跨越泥石流沟采用最多的工程措施是桥梁，但是就架桥而言也是一个比较有考验的活动更需要大量的实际操作的经验和总结，再能对此有一个更好的处理办法。

通过刘希林的一次泥石流堆积范围模型可以得出，以太平沟堆积区的太平车站为例，结合实地勘查成果，计算出频率为0.2‰、0.33‰、0.5‰、1‰和2‰一次泥石流冲出距离和最大堆积宽度，再根据堆积区微地形的变化，并充分考虑泥石流堆积扇将向下游侧偏移这一特点，最终确定泥石流在各个频率下的堆积范围。从预测的范围来看，频率为0.2%和0.33%堆积范围较大，如若暴发，极有可能淤埋车站，甚至大规模泥石流堆积体可能堵塞沟道所诱发的洪水冲毁太平车站。频率为0.5%的堆积范围大部分集中在较狭窄的沟口位置，堵塞所诱发的洪水可对太平车站构成威胁。频率2%和1%的堆积范围分布在现有较为宽缓的山前堆积扇上，对太平车站的影响较小。

参考文献

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[3]田连权，吴积善等.泥石流侵蚀搬运与堆积[M].成都：成都地图出版社，2013.

[4]刘希林，唐川.泥石流危险性评价[M].北京：科学出版社，2012.