成昆铁路K295泥石流灾害特征分析及治理对策研究

刘 科, 李云鹏, 郦亚军, 罗 实, 谭 钢, 陈夕童, 邱敏捷, 姚中山

(1. 中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司, 四川 成都 610031; 2. 中国铁路成都局集团有限公司, 四川 成都 610082)

0 引言

山区铁路跨越不同的水文、地质单元,其结合部往往是地质、地形较复杂的区域,环境脆弱,通常是泥石流灾害发育的区域[1]。近年来,随着极端气候频发,山区铁路沿线泥石流暴发频率有增加的趋势。特别是西南地区川、滇等地震影响区内的山区铁路,受地震影响,物源丰富且泥石流暴发临界降雨量降低,致泥石流灾害频发[2-3]。

针对泥石流对运营铁路的影响及防治措施,目前有较多学者进行了研究。张俊德等[4]研究了南疆铁路K230段冻土区滑坡泥石流特征及成因,提出支挡、疏排、保温等综合整治措施。王金生[5]研究了兰渝铁路岷县境内的泥石流不良地质分布及形成机制、条件,提出了超前预注浆、管排引流、固结灌浆等具体工程措施。穆成林[6]研究了成昆线K494～K727段沿线泥石流分布情况并评价了其对铁路的危害程度,提出工程防治与生物防治等思路。李朝安等[7]以泥石流流域实时降雨量、物源区土体降雨入渗深度、次声信息、沟道泥位4个参数作为关键参数,建立了山区铁路沿线泥石流灾害的预警系统并应用于现场。穆成林等[8]研究了成昆铁路泸沽至西昌段位于安宁河大断裂带影响范围内泥石流的发育特征、形成机制以及发展趋势。然而,现有研究多集中于对泥石流自身的分析与防治,针对运营铁路本身的防护研究较少,且措施相对单一。

本文以成昆铁路K295+378发生的特大型泥石流灾害整治工程为背景,首次采用拱圈预制拼装技术,在运营铁路横穿泥石流沟谷区以新建明洞跨越的方式实现灾害整治。

1 工程背景

成昆铁路峨攀段为时速80 km的单线电气化铁路,发生泥石流灾害的K295+364.07～+421.64段57.57 m位于尼日—苏雄区间,该段线路位于曲线半径为450 m的小半径圆曲线上,包括两端隧道洞口段路基和黑西洛中桥,黑西洛中桥(见图1)为跨径32 m的简支梁桥,桥梁全长43.96 m,桥下净空约6 m,设有过水断面面积约为150 m2的排水槽。

图1 破坏前的黑西洛中桥Fig. 1 Heixiluo middle bridge before destruction

2020年8月30日19:05,黑西洛沟发生特大泥石流灾害,冲毁成昆线上的黑西洛中桥(见图2),掩埋并淤堵了大老姆坪隧道出口和黑西洛隧道进口间的全部线路,堰塞体阻断了尼日河,并毁坏了下游公路和大量民房,造成重大经济损失和严重社会影响。

图2 泥石流毁坏桥梁Fig. 2 Bridge damaged by debris flow

2 泥石流活动特征分析

2.1 灾害总体情况

黑西洛沟首次爆发的特大型泥石流,沟域总体分上、下2段(见图3)。1)泥石流在上段沟谷引发,由于沟谷狭窄、纵坡较陡、物源丰富,在极端强降雨条件下形成高动能泥石流,沿途冲切沟谷和岸坡坍塌。2)泥石流通过下段第2、3亚段2级缓坡平台(上游的堆积区和流通区),虽有消能阻缓作用,淤积部分泥石流物质,但大部分通过缓坡平台继续冲向下游;在古丘和第2亚段前沿冲切,形成最深达100 m的下切深沟,岸坡大规模坍塌,体积约180万m3,为泥石流进一步增加了物源区;泥石流在第2亚段前沿形成物质和能量的叠加,加速冲向下游; 通过第1亚段(下段流通区)时,由于坡降较大、沟谷狭窄,形成高动能、特大流量的泥石流冲向铁路、毁坏桥梁、阻断尼日河、掩埋村庄。

图3 黑西洛沟泥石流沟谷全貌Fig. 3 Overview of debris flow gully in Heixiluo gully

2.2 规模等级及类型划分

2.2.1 规模等级

黑西洛沟主沟长7.6 km,最大高差2 300 m,流域面积12.3 km2,主沟床总体坡降55.43%,两侧岸坡整体坡度35°～50°,物源动储量达1 500万m3,静储量达2 000万m3。采用形态调查法计算泥石流峰值流量,此次泥石流在线路附近的过流断面面积Wc=240 m2,泥石流流速vc=7 m/s,计算得峰值流量Qc=1 680 m3/s; 据现场实测三维模型分析,本次泥石流一次性冲出总量约350万m3,历时约1 h进入尼日河或堆积在路线附近,沟内块石最大粒径达15 m。符合T/CAGHP006—2018《泥石流灾害防治工程勘查规范》(见表1): 一次冲出固体物质量在50万m3或峰值流量在200 m3/s以上,因而黑西洛沟泥石流规模等级为特大型泥石流。

2.2.2 类型划分

参考T/CAGHP006—2018《泥石流灾害防治工程勘查规范》,黑西洛沟泥石流类型确定如下: 1)按水源成因分类,因是在充分的前期降雨和局部极端强降雨的激发下形成,属暴雨型泥石流。2)按物源成因分类,因坡面侵蚀、沟谷冲切和沟两侧岸坡的坍滑体提供了泥石流形成的主要物源,固体物质多集中于沟道及附近,在一定水动力条件下形成泥石流; 同时,由于沟谷物源丰富,沟两侧滑坡和堆积体较多,一旦滑坡体和堆积体失稳后,将转化为崩滑型泥石流,固体物质主要由滑坡崩塌等重力侵蚀提供,甚至有形成局部堰塞湖可能,因此属于坡面侵蚀+崩滑混合型泥石流。3)按集水区地貌特征分类,以流域为周界,受沟谷地形限制,属于典型的沟谷型泥石流。4)按流体性质分类,则可划分为黏性泥石流。

计算该泥石流不同降雨频率下流速、流量等特征值,如表1所示。

表1 泥石流特征值计算表Table 1 Calculation of characteristic values of debris flow

2.3 分区描述

图4示出了黑西洛沟泥石流的纵坡分区,包含形成区、流通区和堆积区。

图4 黑西洛沟泥石流纵坡剖面Fig. 4 Longitudinal profile of debris flow in Heixiluo gully

1)形成区(见图5)位于沟上游“V”型沟谷区域,距沟口约5 km以上,形成区沟谷纵坡陡,支沟发育,汇水面积大,且两岸分布大量坍塌体、支沟洪积扇、沟床堆积物、古泥石流垅岗等松散堆积体,为泥石流的形成提供了丰富的物源条件和地形条件。

图5 黑西洛沟泥石流形成区Fig. 5 Formation area of debris flow in Heixiluo gully

2)流通区(见图6)位于上段下游及下段区域,与上段部分堆积区重合,流通区长度约为4 km,纵坡10°～30°,呈陡-缓-陡的“台阶状”,而沟谷横剖面呈“V-U-V”型,两岸边坡坡度40°～50°,局部较缓,构造影响导致坡面大多分布崩坡积层和滑坡,尽管植被较发育,但暴雨作用下坡面表层松散土体和滑坡体复活,极易被冲刷至主沟内,为泥石流的形成进一步增加物源和水源。

图6 黑西洛沟泥石流流通区Fig. 6 Circulation area of debris flow in Heixiluo gully

3)堆积区(见图7)可分为2段: 第1段位于沟谷下段的第2、3亚段平台上,2级平台地形相对平缓开阔,上游的小规模泥石流到达该段后,迅速散开,泥水分离,固体物质不断停留堆积,造成该段沟谷卵(碎)石夹漂(块)石土层呈巨厚层状,长期堆积形成了2级宽缓平台;第2段位于黑西洛沟汇入尼日河的沟口区域,因堆积区物质堰塞阻断尼日河谷,造成尼日河谷向左岸改道,但沟口仍位于凹岸侧,粗大颗粒较多,无分选性。

图7 黑西洛沟泥石流堆积区Fig. 7 Accumulation area of debris flow in Heixiluo gully

2.4 成因分析

通过前述黑西洛沟泥石流类型及区段划分可知,爆发此次特大型泥石流灾害的直接原因包括汇水面积大、沟谷纵坡陡、物源丰富和极端强降雨等。

1)从区域地质构造角度分析。黑西洛沟所在区域受王帽山断层和东西向构造影响,断层和构造共同点是以“北-北西”与“北-北东”走向辗转反折的折线式延伸,其实质是构造运动近东西向水平挤压并复合在古老隐伏追踪断层上的间接结果。强烈的地质构造作用造成区域内山体遭受侵蚀切割和局部下降堆积,岩体极破碎,沟谷及两岸形成大量崩塌、滑坡、支沟洪积扇、沟床堆积物、古泥石流垅岗等松散堆积体。

2)从泥石流物源角度分析。黑西洛沟谷内堆积体巨厚,多大于50 m,在下段第1、2亚段冲切后的坡面陡坎最高达80 m,均为碎块石土。因此,中部2级平台区段沟内松散物质丰富,沟谷下段两岸滑坡、岩堆和坍塌体规模大、数量多、稳定性差,上游区段沟谷两侧主要为崩坡积体,厚度不大,但数量多、块径大。

3)从地形地貌角度分析。黑西洛沟域面积约12.3 km2,已成型的支沟达20余条,造成沟内多处堆积体被集中冲蚀。沟谷纵坡呈陡-缓-陡的形态,两侧岸坡较陡,上游两侧岸坡失稳土体自坡顶冲下山坡,裹挟土石使得高位溜坍体发展成坡面型泥石流,两侧支沟多处泥石流和坍滑体汇聚叠加; 由于主沟纵坡陡,能量和物源不断聚集,在上游区段形成了泥石流“龙头”,形成后的高动能泥石流具有“流速快、动能大、冲切能力强”的特点,在沿途每一级陡坎处又增大了流速,加强了泥石流沿沟侧及沟底的侵切能力; 而裹挟沿途松散堆积体加大了泥石流沟下半段沟底两侧土体临空面,又降低了土体稳定性,进而引发泥石流沟两侧更多土石块体垮塌,使泥石流规模、方量、动能、面积、宽度在短时内急剧增加,破坏力逐级增大,最终形成特大规模泥石流。

4)从自然降雨角度分析。极端强降雨具有直接激发作用。8月29日的特大暴雨,1 h雨量达135 mm、24 h雨量达419.4 mm,相应降雨频率为1%,暴雨使得沟内巨厚层松散堆积物和两侧岸坡大面积堆积体充分浸泡呈饱水状态,岸坡和沟谷内的松散堆积物的稳定性降至临界点; 而8月30日一场雨量不大且历时很短的降雨(11 h雨量18.7 mm)进一步激发形成了本次特大型泥石流。

2.5 危害程度及发展趋势

根据T/CAGHP006—2018《泥石流灾害防治工程勘查规范》,结合黑西洛沟堆积扇大小、尼日河河道变化、泥石流补给长度、松散物储量、松散体变形量大小及暴雨强度指标,综合判定黑西洛沟泥石流活动强度为“很强”,灾害严重性为“极严重”,如表2所示。同时,由于黑西洛沟此次爆发的高动能泥石流对沟床和岸坡的强烈冲切形成了多处且稳定性极差的陡峻边坡,且坡面均以松散堆积体为主,加之高差达100 m,具备形成大型—特大型泥石流的物质和地形条件; 其次,此次泥石流的爆发使该沟的泥石流再次进入旺盛期,在发生强降雨的条件下可能再次形成大型—特大型沟谷型泥石流。

表2 黑西洛沟泥石流活动强度判别表Table 2 Identification of activity intensity of debris flow in Heixiluo gully

3 治理对策

综合8月30日泥石流灾害情况分析,黑西洛沟上游发生泥石流的各种要素较齐全,极易再次形成泥石流,极端强降雨后短时间内再次爆发特大型泥石流的可能性极大,因此必须采取彻底整治措施,杜绝再次对铁路造成破坏。

1)灾害发生后,考虑到快速抢通线路需要,该段采用路基形式恢复列车运行(见图8),即在清除黑西洛中桥两端桥台间泥石流堆积体后,采用重型碾压机压实地基,并设置0.5～1.0 m厚的钢筋混凝土板作为路基基础。其中,近两侧桥台端混凝土底板厚0.5 m,沟心15 m范围底板厚1 m,混凝土板上设置6根φ150 cm钢筋混凝土管作为排水设施,基床采用土工格栅加固,分层填筑,同时对铁路靠山侧两侧斜坡不稳定体采用堆压等防护措施。

图8 临时路基过渡Fig. 8 Temporary roadbed transition

2)在永久治理对策方面,单纯的泥石流治理重在切断泥石流物源或水源等形成泥石流的必要条件,而该工程治理的目的是确保铁路线不受泥石流的再次破坏。从源头大范围彻底整治泥石流或将铁路进行线路改移是可供选择的2种主要治理方案。但考虑到泥石流汇集区域范围大,短时间内彻底整治极为困难,且泥石流的冲击力巨大,采用切断源头治理、逐级抵抗泥石流的消能治理思路势必导致造价高昂且时间跨度长;同时,由于线路傍山行走且泥石流上游距离较长,若进行铁路线路改移,则只能往山体内部改线,将形成一长段新建隧道,对既有线影响范围较长,治理工期难以保障且投资巨大。因此,综合各种因素,遵循“以疏为主、兼顾防护”的治理思路,即重在疏导隔离泥石流; 同时,兼顾对既有铁路的永久防护功能,设置主要由明洞、洞顶渡槽、拦石坝、导流墙、急流槽等组成的组合措施与结构[9-13],对该段57.57 m范围被泥石流掩埋的铁路明线段采用明洞方式进行过渡连接,组合结构见图9—11。

图9 组合结构平面示意图(单位: m)Fig. 9 Schematic plan of composite structure (unit: m)

图10 组合结构断面示意图(单位: cm)Fig. 10 Schematic of composite structure cross-section (unit: cm)

图11 组合结构实图Fig. 11 Photograph of composite structure

受既有铁路设施控制及工程地质条件限制,明洞采用直边墙-无仰拱结构型式,桩基筏板基础,明洞顶上设置泥石流渡槽。为利于泥石流排导,在上游靠山侧明洞结构以外设置拦石坝,坝后回填土石至渡槽沟底面,坝顶及回填土石上方设导流墙,导流墙基础采用桩基托梁基础;靠河侧明洞结构以外设急流槽,急流槽基底采用φ76 mm钢花管注浆加固。

3.1 明洞结构设计

3.1.1 明洞主体结构

新建明洞工程的拱圈衬砌结构通常结合衬砌内模板台车采用现浇方法施工,如兰新第二双线铁路拼装式防风明洞工程[14]、铁科院京沈客专星火枢纽铁科试车线预制装配式明洞等工程[15]均采用特制的衬砌模板台车再配合龙门吊或吊车进行拱圈拼装。但在运营铁路线上采用常规衬砌模板台车进行拱圈混凝土浇筑施工势必需要拆除净空范围内的接触网高压带电线缆、接触网立柱等既有设施; 同时,模板台车势必长时间占据净空并中断铁路列车运行,对运营繁忙的线路将造成极大影响。对于铁路运营部门来说,在非紧急特殊情况无法采用常规衬砌模板台车方案;若为了不影响铁路运营而采用天窗时间进行施工,其工期则无法保证,几乎不具备可行性。因此,寻求一种既不影响或微影响列车正常运行,又能解决明洞快速施工的技术方案,是该工程需首要解决的技术问题,也是面临的最大挑战。

综合分析衬砌模板台车现浇、小模板现浇等施工方法的利弊与可行性,以及施工现场大型吊机进出与操作的条件,经过多方案比选,设计创新采用明洞拱圈预制拼装技术,即将明洞拱圈结构进行场内分节段预制、运抵现场进行拼装的技术方案。同时,考虑到本段明洞位于小半径圆曲线之上、明洞拱圈内外侧存在弧长不一致问题,为此,在矩形截面拱圈节段两侧创新设置20 cm宽的上、下翼缘板结构,在现场拼装时通过调节上、下翼缘板交叉宽度,巧妙消除曲线内外侧弧长差,如图12和图13所示。

图12 明洞衬砌横断面(单位: cm)Fig. 12 Cross-section of open-cut tunnel lining (unit: cm)

(a) 拱圈节段立面

(b) 拱圈节段平面

(c) 拱圈节段横断面图13 明洞拱圈尺寸(单位: cm)Fig. 13 Size of open-cut arch ring (unit: cm)

3.1.2 结构连接设计

节点连接即预制拱圈节段之间、拱圈节段与现浇边墙之间的连接设计是明洞结构受力的薄弱环节。因本明洞工程承担荷载较大,包括泥石流冲击或危岩落石冲击,为保证承载结构的整体性,连接节点处需能同时传递轴力、剪力与弯矩,即节点固结。

1)拱圈节段连接(见图14)。创新利用桥梁梁体结构的“湿接缝”原理将每一片拱圈节段连接为一个整体,即相邻拱圈预制时在不同位置预留直径不小于16 mm、环向间距@300 mm的闭环交叉连接钢筋,采用微膨胀的细石混凝土进行填充,同时设置环向φ22 mm的加强钢筋,新旧混凝土接触面采用水泥基渗透结晶型防水涂料。

图14 拱圈节段连接示意Fig. 14 Connection of arch ring segment

2)拱圈节段与边墙连接。预制拱圈节段与现浇边墙连接,创新采用“上、下拱座”结构来实现,即将整个明洞拱圈及边墙区域视为“类拱桥”结构,分为拱圈、上拱座、下拱座以及边墙。各结构通过先后浇筑预留的连接钢筋加以连接,其中的“L”型下拱座可为预制好的拱圈吊装提供支撑点,如图15和图16所示。

图15 拱座结构Fig. 15 Schematic of arch structure

图16 拱座节点连接细部图(单位: mm)Fig. 16 Detail of arch joint connection (unit: mm)

3.1.3 结构防排水

考虑到与现浇拱圈衬砌施工缝防水方法不同,拱圈环向施工缝宜结合预制拱圈的拼装接缝防水联合设置,采用“水泥基渗透结晶型防水涂料+聚硫密封膏嵌缝”防水措施;拱圈变形缝采用“外缘聚硫密封膏嵌缝+缝间聚乙烯硬质泡沫塑料板填充+中埋钢边橡胶止水带+内缘聚硫密封膏嵌缝+缝间聚乙烯硬质泡沫塑料板填充”防水措施。边墙处变形缝防水类似拱圈变形缝,但不设置中埋钢边橡胶止水带。考虑到新建明洞全部覆盖明线段,因此原两隧道洞门端墙连接,明洞与既有洞门端墙间的接缝按照拱圈的变形缝防水处理,并于靠近既有洞门端墙2 m范围内明洞衬砌外缘设沥青+1.5 mm的EVA防水板+水泥砂浆保护层防水。拱圈接缝段防水构造见图17。

(a) 环向施工缝防水示意图

(b) 环向变形缝防水示意图

(c) 接缝防水结构实图图17 拱圈节段接缝防水构造Fig. 17 Waterproof structure of arch joint segments

3.2 泥石流疏导结构设计

3.2.1 洞顶渡槽

明洞顶部渡槽尺寸设计依赖于该沟槽的泥石流洪峰流量参数。依据表1得出降雨频率为1%时的泥石流最大洪峰流量为1 114.6 m3/s。考虑1.5的安全系数,渡槽设计时应满足的最小洪峰流量为1 672 m3/s。结合地形及明洞布置,渡槽采用“V型束流槽”结构形式,总长27.8 m,设计泥深为7 m,中心宽度为27 m,槽身横坡20%,设计流量为1 760 m3/s,满足泥石流峰值流量要求。槽底处于长期受泥石流冲击、冲刷以及摩擦状态,为增加渡槽沟心耐磨性,于渡槽中心10 m范围内嵌入式铺设废旧50 kg/m钢轨作为滑床,钢轨底面朝上,轨间距25 cm,如图18和图19所示。因渡槽与明洞主体结构间施工先后顺序不同且渡槽纵坡较陡,存在结构整体滑移风险,为确保结构稳定,在渡槽底部与明洞顶部连接处设置4处抗滑槽,并设置连接钢筋使之成为整体,利于结构受力,如图20所示。

图18 渡槽横断面(单位: m)Fig. 18 Cross-section of aqueduct (unit: m)

图20 渡槽与明洞抗滑槽Fig. 20 Aqueduct and open-cut tunnel anti-slide channel

3.2.2 上游导流槽

为将上游可能再次发生的杂散泥石流流体进一步汇集,于明洞渡槽上游设置导流槽。导流槽一侧顺接明洞顶渡槽边墙,另一侧伸入两侧山体边坡内。导流槽两侧挡墙底各设4片C35钢筋混凝土桩基托梁,托梁底部设直径1.8 m的钻孔桩。导流槽槽底设置1.0 m厚C25混凝土铺砌(设上下2道钢筋网片),底面水平,顶面设3%沟心坡度,混凝土铺砌底设15 cm厚中粗砂,铺砌底部的沟谷区采用土石材料填筑。但与明洞衔接处的导流槽底部回填深度达到近15 m,若采用常规土石回填,高填方体压实不足或长期固结沉降极有可能引起导流槽不均匀沉降,产生裂缝导致水流下渗。因此,与明洞渡槽衔接30 m范围导流槽底部回填区采用干砌片石(块径≥300 mm)作为基础,如图21所示。

图21 沟谷上游导流槽断面Fig. 21 Cross-section of upstream diversion channel in the gully

3.2.3 下游急流槽

急流槽与明洞顶部渡槽顺接,槽底横向10 m范围设置间距为0.3 m的50 kg/m钢轨滑床加强耐磨性。因所处位置属“V”型沟谷内,利用挖出沟两侧高端的堆积物以回填沟心,整平后作为急流槽基础,但未固结的堆积物承载力较低,可能引发急流槽不均匀沉降。故对本段线路中线右侧11.65～52.65 m内地表采用φ76 mm钢花管注浆加固,间距1.2 m×1.2 m(横×纵),钢花管最小长度3 m,伸入碎石土夹块石(中密)以下不小于1 m,急流槽尾端处钢花管伸入碎石土夹块石(中密)层以下不小于10 m,见图22。由于此种堆积层钻孔易塌孔,故钢花管采用跟管钻进工艺,以利于成孔。

图22 沟谷下游急流槽(单位: cm)Fig. 22 Gully downstream rapid flow trough (unit: cm)

3.3 施工方案

3.3.1 总体施工方案

考虑到本治理工程的特殊性,首先按照邻近营业线、营业线施工,同步按照非邻近营业线施工的原则执行。总体施工顺序按照“场地整平及拱圈预制—降低接触网承力索高度和接触网防护—施作内外侧桩基—筏板—分节灌注明洞外内边墙混凝土—吊装拱圈结构(由小里程往大里程)—接触网迁改与过渡—吊装剩余拱圈结构—施作明洞背后防排水系统—明洞内边墙背后回填—明洞上方渡槽—导流槽—急流槽—各部分土石回填”执行。

3.3.2 明洞拱圈预制

明洞拱圈通常按照工厂化预制模式制作,但考虑到该工程在偏远山区,公路交通运输不便,若采用轨道运输则调度组织工作繁重,因此,结合现场地形地貌,在冲沟下游河滩地设置1座拱圈节段露天预制场,占地面积1 500 m2。选择的预制场地基整体稳固,预制前对场地进行必要的整平、碾压和硬化。本段明洞共计46块拱圈节段,为加快拱圈预制速度,预制场内设12个预制台座,并采用定型钢模板,可同时进行4批次拱圈预制。为尽可能减小结构提前受力,采用平卧预制法。拱圈预制示意图和现场图分别如图23和图24所示。

图23 预制台座(单位: cm)Fig. 23 Prefabricated pedestal (unit: cm)

(a)(b)图24 拱圈预制现场图Fig. 24 Prefabrication of arch rings

3.3.3 明洞拱圈吊装施工

单个拱圈节段跨度达9.55 m,节段混凝土方量达9.22 m3,质量达23 t,因拱圈节段属细长型拱形梁,吊点设置位置应能使梁体每一个截面上下部应力相对均匀,不至因出现过大集中应力而产生裂缝,故在节段1/4、3/4处各预埋2处φ32 mm螺纹钢吊环(见图25)。预制完成待混凝土强度达到设计要求后进行试吊装,以检测吊点施工质量,以防正式吊装时出现事故。

图25 拱圈节段吊环布置(单位: cm)Fig. 25 Arrangement of lifting rings for arch ring segments (unit: cm)

该项目明洞一侧具备相对开阔位置,故可直接采用汽车吊装。为不妨碍列车运行,利用天窗期吊装明洞拱圈节段,单个天窗期封锁时长为230 min;从小里程开始往大里程吊装,每次施工吊装3～4块,46块拱圈节段连续15个天窗期可完成全部节段吊装。当施工至K295+397附近时在线路左侧拱圈内侧合适位置设置化学锚栓,并连接迁改接触网立柱; 待接触网迁改后,继续往大里程吊装直至完成全部吊装作业,见图26。

(a)(b)图26 拱圈吊装施工Fig. 26 Arch ring lifting construction

4 结论与建议

4.1 结论

1)成昆线K295发生的特大型泥石流同时具有“暴雨型泥石流”“坡面侵蚀+崩滑混合型”“沟谷型泥石流”“黏性泥石流”等综合特征,其直接形成原因包括汇水面积大、沟谷纵坡陡、物源丰富和极端强降雨等,灾害严重性为极严重等级,且具备再次形成大型—特大型沟谷型泥石流的可能性,因此必须进行整治。

2)基于成昆线K295泥石流整治工程中创新采用的明洞拱圈预制拼装技术是其在国内既有铁路的首次应用。从实际实施效果来看,明洞拱圈预制拼装工法是一种高效安全的施工工法,不仅减少了施工作业和铁路运输之间的干扰,还缩短工期1/2以上; 拱圈预制和下部结构施工同步进行,变串联施工为并联施工,且46块拱圈吊装施工仅耗时15个天窗,相比拱圈现浇施工无需占道作业,节约50个天窗以上,施工效率远高于现浇施工,为既有线类似泥石流或崩塌落石灾害治理提供了较完善的解决方案。

4.2 建议

明洞拱圈预制拼装技术在既有铁路崩塌落石增设防护设施上具有良好的应用前景,如何采用更经济合理的设计方案和施工措施是后续研究的重点; 尤其针对道路狭窄不具备大型吊装设备进场的条件下,采用何种有轨运输及拼装设备,以及采用明洞拱圈、边墙全预制拼装技术方面是进一步研究的方向。