通霍線水害整治

劉剛 楊鑫

1 概述

既有通霍線為單線鐵路，始建于1978年，1986年正式投入運(yùn)營。本線起自大鄭鐵路的通遼站，經(jīng)由舍伯圖、毛告吐、扎魯特、白音胡碩、吐列毛杜、西哲里木、珠斯花至霍林河站，線路全長約417 km。通霍線建成通車后未能經(jīng)受住洪水的考驗(yàn)，部分地段的橋涵及路基在汛期被沖毀。通霍線建成通車至今，每逢雨季均有水害發(fā)生，尤以1998年最為嚴(yán)重，共沖毀橋梁9座696延米，沖毀涵洞3座45.44延米，沖毀路堤17處1 518延米，路基(路塹)邊坡坍塌17處338延米，11座橋梁的錐體護(hù)坡及河床鋪砌被沖毀，44涵洞錐體及溝床鋪砌被沖毀，13處道床被淘空，計(jì)4 390延米，給既有線的運(yùn)營及安全造成了極大的影響。根據(jù)工務(wù)部門提供的有關(guān)資料顯示，其暴雨強(qiáng)度及歷時(shí)為本線所經(jīng)地區(qū)歷史上罕見，實(shí)測24 h最大降水量達(dá)195.9 mm，經(jīng)內(nèi)蒙古水利部門、松遼委有關(guān)部門的檢算，1998年的洪水重現(xiàn)期為102年。通霍線于2009年進(jìn)行增建二線的擴(kuò)能改造工程，為避免通霍二線建成后頻繁發(fā)生水害，應(yīng)結(jié)合擴(kuò)能改造工程對(duì)既有線水害進(jìn)行整治。

2 水害原因分析

通霍線沿線所經(jīng)地區(qū)可分為平原區(qū)(既有線里程起點(diǎn)K0～K140);山前平原區(qū)(既有線里程K140～K200)及低山丘陵區(qū)(既有線里程K200～K420)。平原區(qū)地形平坦、地勢開闊，沿線固定平沙地發(fā)育，局部有固定沙丘，零星分布有半固定沙丘，部分為耕地，個(gè)別地段有低洼濕地，微鹽漬化，地面相對(duì)高差一般小于10 m。山前平原區(qū)，地形較平坦，局部稍有起伏，局部分布固定沙丘及固定平沙地，地面相對(duì)高差約10 m～20 m。低山丘陵區(qū)，為大興安嶺南支余脈，地形起伏，地面相對(duì)高差約100 m～200 m，多被剝蝕成圓頂山，基巖多裸露，覆蓋層薄，珠斯花至霍林河段分布有固定沙丘和固定平沙地。經(jīng)調(diào)查，平原區(qū)少有水害發(fā)生，大都發(fā)生在山前平原區(qū)及低山丘陵區(qū)。山前平原區(qū)(既有線里程K140～K200)，既有線距離山區(qū)較近，一般為2 km～6 km，地表局部有固定沙丘，零星分布有半固定沙丘，部分為耕地，個(gè)別地段有低洼濕地。由于既有線距山區(qū)較近，汛期洪水進(jìn)入平原區(qū)時(shí)，洪峰快速塌平，洪水平面擴(kuò)散，當(dāng)受到路基約束，通過沿線設(shè)置的橋涵，將水排至線路下游側(cè)。但當(dāng)排洪橋涵的孔徑不足，過水?dāng)嗝娌荒軡M足要求時(shí)，洪水迅速漫出河(溝)槽，沿河(溝)槽兩側(cè)路基擴(kuò)散，遇有低洼地勢時(shí)則形成積水，隨著積水深度加深及水面擴(kuò)張，在風(fēng)浪的作用下，如路基邊坡無防護(hù)或防護(hù)較弱時(shí)，極易被淘空，否則，也會(huì)造成洪水淹沒路基。由于洪水進(jìn)入平原區(qū)水面擴(kuò)散，水位下降，流速減緩，其橫向擴(kuò)散寬度加長。這就要求山前平原區(qū)橋梁長度的確定，除考慮流量通過條件外，還應(yīng)考慮因地形地勢這個(gè)重要因素——擴(kuò)散寬度的影響。由于地表覆蓋層土質(zhì)松散，抗沖刷能力低，當(dāng)橋梁孔徑不足，壅水抬高后，則橋下流速增大，沖刷加劇，這對(duì)埋置深度不足的明挖基礎(chǔ)橋梁的威脅是顯而易見的。

低山丘陵區(qū)植被稀少，覆蓋層薄，汛期洪水夾持大量泥沙通過橋涵，當(dāng)橋涵孔徑不足時(shí)，泥沙極易沉淀造成淤積，壓縮橋涵過水?dāng)嗝?，?duì)橋涵及路基構(gòu)成威脅;另外，洪峰末期，由于缺少后續(xù)動(dòng)能，洪水中夾持的大量泥沙淤積于橋涵入口附近，容易造成泥沙淤埋線路。

綜上所述，既有線水害發(fā)生的成因主要有以下三點(diǎn):1)特殊的地形及地質(zhì)條件;2)既有線排洪橋涵孔徑偏小及橋梁基礎(chǔ)形式選擇欠妥;3)個(gè)別地段的路基防洪高度不足及邊坡防護(hù)不完備等。

3 水害整治原則

1)根據(jù)歷年橋下水位觀測值，與設(shè)計(jì)水位進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于觀測值大于設(shè)計(jì)水位的，按觀測值抬高線路縱斷面。2)對(duì)洪水淹沒路基、道床沖空、路基沖毀地段及站區(qū)積水工點(diǎn)的水害原因進(jìn)行分析研究，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，確定水害整治及改建的工程措施。如因排洪橋涵的孔徑不足引起的上述水害，可采取既有橋涵擴(kuò)孔的工程措施;如因地形條件引起的，結(jié)合現(xiàn)場情況，增設(shè)排洪橋涵解決;如無條件增設(shè)排水橋涵，可考慮增設(shè)引排水設(shè)施，將水引排至附近的排水橋涵內(nèi)(如孔徑不足時(shí)，要考慮擴(kuò)孔);如以上條件都不具備時(shí)，則根據(jù)淹沒及積水深度抬高線路縱斷面。3)低山丘陵區(qū)泥沙淤埋線路地段，對(duì)于路基，要結(jié)合橋涵入口的地勢情況，在適當(dāng)?shù)膮^(qū)段增設(shè)擋墻;對(duì)于路塹，除要加大天溝的斷面外，還要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，在必要的區(qū)段增設(shè)擋墻;此外，建議工務(wù)維修養(yǎng)護(hù)部門在每次的汛期過后，對(duì)易發(fā)泥沙淤埋線路地段的淤積物要及時(shí)進(jìn)行清除，以免來年汛期對(duì)鐵路造成的不利影響。

4 典型水害地段和工點(diǎn)整治

1)抬高線路、增設(shè)橋涵和擋墻:K191～K194水漫路基地段。

本段線路位于山前平原區(qū)，地勢較平坦，線路上游匯水面積較大，既有線路基以低填淺挖通過，路基邊坡大部分未設(shè)防護(hù)，路塹兩側(cè)未設(shè)天溝及側(cè)溝、路堤兩側(cè)未設(shè)排水溝等引排水設(shè)施。本段既有涵洞大部分為1-1 m圓涵，且涵洞分布不均。

1998年洪水時(shí)洪水漫過線路，造成路基坍塌和道床沖空。增建二線設(shè)計(jì)時(shí)，通過勾繪匯水面積和調(diào)查洪水位，檢算通過流量，確定抬高線路，在 K191+462，K191+884，K192+277和 K193+400分別增設(shè)1-4 m框架涵，將既有K191+676和K192+766 1-1 m圓涵擴(kuò)孔改建為1-3 m框架涵，同時(shí)在涵洞間設(shè)置擋墻將洪水引至涵洞處，通過上述水害整治措施，使洪水分散均勻下泄，消除水害。

2)橋梁擴(kuò)孔:K273+863.1霍林河1號(hào)大橋。

橋梁主要跨越霍林河，橋位處地勢平坦，主河槽狹窄，河灘寬闊，河床多為沙土，河灘上部分已辟為耕地。

既有橋?yàn)?7-16 m低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁，橋中心里程K273+888.0，全橋長298.1 m，T 形橋臺(tái)，圓形橋墩，原為明挖基礎(chǔ)，1998 年發(fā)生特大洪水，將2號(hào)橋墩沖倒，1號(hào)，3號(hào)橋墩傾斜下沉，通方臺(tái)后路基沖開約30 m缺口，洪水過后，既有橋橋墩全部采用鉆孔樁基礎(chǔ)加固，兩側(cè)橋臺(tái)上游設(shè)混凝土板防護(hù)，4號(hào)墩包箍。橋上下游河道設(shè)漫水石籠導(dǎo)流堤，導(dǎo)流設(shè)施及防護(hù)設(shè)施較完備。

增建二線位于既有線左側(cè)，既有橋上游，線間距20 m。

通過勾繪匯水面積及現(xiàn)場調(diào)查的1998年洪水位及實(shí)測地面點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合既有橋設(shè)計(jì)資料，1998年橋址處通過流量與原設(shè)計(jì)流量接近，故確定采用原設(shè)計(jì)流量Q1%=817 m3/s。經(jīng)過計(jì)算，流量不控制橋梁孔跨布置。根據(jù)橋址處地形地貌、水害情況和河道現(xiàn)狀等綜合分析，霍林河在橋址處屬于寬淺游蕩河段，發(fā)生水害的主要原因是洪水對(duì)橋墩臺(tái)沖刷嚴(yán)重，將既有明挖基礎(chǔ)基底淘空所致。根據(jù)河道游蕩的趨勢及水害情況判定，增二線橋需向小里程擴(kuò)孔，孔跨式樣為20-16 m簡支T梁。橋中心里程K273+863.1，橋全長342.2 m。既有橋?qū)?yīng)二線橋同樣向小里程擴(kuò)孔3-16 m簡支T梁，擴(kuò)孔后孔跨式樣為20-16 m簡支T梁，中心里程為K273+863.1(見圖1)。

圖1 K191～K194水漫路基地段整治示意圖

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式及工程水文地質(zhì)條件，同時(shí)結(jié)合既有橋下沖刷情況，增二線橋基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)。

增二線橋施工完畢后，對(duì)在增二線過程中破壞的導(dǎo)流和防護(hù)設(shè)施進(jìn)行移位恢復(fù)。

5 結(jié)語

既有通霍線由于歷史原因，在防洪方面存在先天不足，故在增建二線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分調(diào)查既有線水害狀況，分析水害原因，總結(jié)歷年工務(wù)部門水害治理經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地確定水害整治措施和增建二線的設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)既有線進(jìn)行水害整治，筆者有如下設(shè)計(jì)體會(huì)，供今后同類工程設(shè)計(jì)時(shí)參考:

1)既有線位于無明顯溝槽的平坦草原、鹽堿地等地區(qū)時(shí)，暴雨形成的徑流在天然情況下水流分散成片，經(jīng)過線路時(shí)，若線路低矮，洪水直接漫過線路，造成道床沖空、路基沖毀等水害。因此需要根據(jù)收集的水害資料，抬高線路，設(shè)置擋水墻，并結(jié)合水流出路在地形低洼處較均勻的設(shè)置橋涵，使洪水均勻分散下泄，同時(shí)橋涵布置不宜過稀，以避免上游壅水較高，下游集中沖刷過大。

2)在游蕩河段上布設(shè)橋梁時(shí)，應(yīng)綜合考慮地形、地貌、洪水泛濫寬度、河道演變趨勢和水流分支等情況，增二線橋梁還應(yīng)考慮既有線橋梁孔跨布置、基礎(chǔ)形式及歷年水害情況，全面分析比較，從而確定橋梁孔跨布置和水害整治措施。橋梁孔跨不宜有過多河灘，同時(shí)適當(dāng)考慮在河道游蕩范圍內(nèi)，結(jié)合地方治河規(guī)劃，采用上下游設(shè)置丁壩、橋頭設(shè)置導(dǎo)流堤等導(dǎo)流措施，使主槽的擺動(dòng)有所約束，而趨于歸槽。

[1]TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S］.

[2]TB 10017.1-99，鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范[S］.

[3]鐵道部第三勘測設(shè)計(jì)院.橋渡水文[M］.北京:中國鐵道出版社，1993.

[4]鐵路工務(wù)技術(shù)手冊(cè)《防洪》[M］.北京:中國鐵道出版社，2003.

[5]趙 麗.淺談路基工程地下水害治理[J］.山西建筑，2010，36(16):276-277.