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年正式投入運營。本線起自大鄭鐵路的通遼站，經由舍伯圖、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受住洪水的考驗，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生，尤以1998年最為嚴重，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4 390延米，給既有線的運營及安全造成了極大的影響。根據工務部門提供的有關資料顯示，其暴雨強度及歷時為本線所經地區歷史上罕見，實測24 h最大降水量達195.9 mm，經內蒙古水利部門、松遼委有關部門的檢算，1998年的洪水重現期為102年。通霍線于2009年進行增建二線的擴能改造工程，為避免通霍二線建成后頻繁發生水害，應結合擴能改造工程對既有線水害進行整治。

2 水害原因分析

通霍線沿線所經地區可分為平原區(既有線里程起點K0～K140);山前平原區(既有線里程K140～K200)及低山丘陵區(既有線里程K200～K420)。平原區地形平坦、地勢開闊，沿線固定平沙地發育，局部有固定沙丘，零星分布有半固定沙丘，部分為耕地，個別地段有低洼濕地，微鹽漬化，地面相對高差一般小于10 m。山前平原區，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，地面相對高差約10 m～20 m。低山丘陵區，為大興安嶺南支余脈，地形起伏，地面相對高差約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。經調查，平原區少有水害發生，大都發生在山前平原區及低山丘陵區。山前平原區(既有線里程K140～K200)，既有線距離山區較近，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，個別地段有低洼濕地。由于既有線距山區較近，汛期洪水進入平原區時，洪峰快速塌平，洪水平面擴散，當受到路基約束，通過沿線設置的橋涵，將水排至線路下游側。但當排洪橋涵的孔徑不足，過水斷面不能滿足要求時，洪水迅速漫出河(溝)槽，沿河(溝)槽兩側路基擴散，遇有低洼地勢時則形成積水，隨著積水深度加深及水面擴張，在風浪的作用下，如路基邊坡無防護或防護較弱時，極易被淘空，否則，也會造成洪水淹沒路基。由于洪水進入平原區水面擴散，水位下降，流速減緩，其橫向擴散寬度加長。這就要求山前平原區橋梁長度的確定，除考慮流量通過條件外，還應考慮因地形地勢這個重要因素——擴散寬度的影響。由于地表覆蓋層土質松散，抗沖刷能力低，當橋梁孔徑不足，壅水抬高后，則橋下流速增大，沖刷加劇，這對埋置深度不足的明挖基礎橋梁的威脅是顯而易見的。

低山丘陵區植被稀少，覆蓋層薄，汛期洪水夾持大量泥沙通過橋涵，當橋涵孔徑不足時，泥沙極易沉淀造成淤積，壓縮橋涵過水斷面，對橋涵及路基構成威脅;另外，洪峰末期，由于缺少后續動能，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，既有線水害發生的成因主要有以下三點:1)特殊的地形及地質條件;2)既有線排洪橋涵孔徑偏小及橋梁基礎形式選擇欠妥;3)個別地段的路基防洪高度不足及邊坡防護不完備等。

3 水害整治原則

1)根據歷年橋下水位觀測值，與設計水位進行對比，對于觀測值大于設計水位的，按觀測值抬高線路縱斷面。2)對洪水淹沒路基、道床沖空、路基沖毀地段及站區積水工點的水害原因進行分析研究，結合現場實際情況，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，可采取既有橋涵擴孔的工程措施;如因地形條件引起的，結合現場情況，增設排洪橋涵解決;如無條件增設排水橋涵，可考慮增設引排水設施，將水引排至附近的排水橋涵內(如孔徑不足時，要考慮擴孔);如以上條件都不具備時，則根據淹沒及積水深度抬高線路縱斷面。3)低山丘陵區泥沙淤埋線路地段，對于路基，要結合橋涵入口的地勢情況，在適當的區段增設擋墻;對于路塹，除要加大天溝的斷面外，還要結合現場實際情況，在必要的區段增設擋墻;此外，建議工務維修養護部門在每次的汛期過后，對易發泥沙淤埋線路地段的淤積物要及時進行清除，以免來年汛期對鐵路造成的不利影響。

4 典型水害地段和工點整治

1)抬高線路、增設橋涵和擋墻:K191～K194水漫路基地段。

本段線路位于山前平原區，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防護，路塹兩側未設天溝及側溝、路堤兩側未設排水溝等引排水設施。本段既有涵洞大部分為1-1 m圓涵，且涵洞分布不均。

1998年洪水時洪水漫過線路，造成路基坍塌和道床沖空。增建二線設計時，通過勾繪匯水面積和調查洪水位，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1-4 m框架涵，將既有K191+676和K192+766 1-1 m圓涵擴孔改建為1-3 m框架涵，同時在涵洞間設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)橋梁擴孔:K273+863.1霍林河1號大橋。

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。

既有橋為17-16 m低高度預應力混凝土梁，橋中心里程K273+888.0，全橋長298.1 m，T 形橋臺，圓形橋墩，原為明挖基礎，1998 年發生特大洪水，將2號橋墩沖倒，1號，3號橋墩傾斜下沉，通方臺后路基沖開約30 m缺口，洪水過后，既有橋橋墩全部采用鉆孔樁基礎加固，兩側橋臺上游設混凝土板防護，4號墩包箍。橋上下游河道設漫水石籠導流堤，導流設施及防護設施較完備。

增建二線位于既有線左側，既有橋上游，線間距20 m。

通過勾繪匯水面積及現場調查的1998年洪水位及實測地面點，同時結合既有橋設計資料，1998年橋址處通過流量與原設計流量接近，故確定采用原設計流量Q1%=817 m3/s。經過計算，流量不控制橋梁孔跨布置。根據橋址處地形地貌、水害情況和河道現狀等綜合分析，霍林河在橋址處屬于寬淺游蕩河段，發生水害的主要原因是洪水對橋墩臺沖刷嚴重，將既有明挖基礎基底淘空所致。根據河道游蕩的趨勢及水害情況判定，增二線橋需向小里程擴孔，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。既有橋對應二線橋同樣向小里程擴孔3-16 m簡支T梁，擴孔后孔跨式樣為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

根據上部結構形式及工程水文地質條件，同時結合既有橋下沖刷情況，增二線橋基礎采用鉆孔樁基礎。

增二線橋施工完畢后，對在增二線過程中破壞的導流和防護設施進行移位恢復。

5 結語

既有通霍線由于歷史原因，在防洪方面存在先天不足，故在增建二線設計時，應充分調查既有線水害狀況，分析水害原因，總結歷年工務部門水害治理經驗，有針對性地確定水害整治措施和增建二線的設計方案。通過對既有線進行水害整治，筆者有如下設計體會，供今后同類工程設計時參考:

1)既有線位于無明顯溝槽的平坦草原、鹽堿地等地區時，暴雨形成的徑流在天然情況下水流分散成片，經過線路時，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。因此需要根據收集的水害資料，抬高線路，設置擋水墻，并結合水流出路在地形低洼處較均勻的設置橋涵，使洪水均勻分散下泄，同時橋涵布置不宜過稀，以避免上游壅水較高，下游集中沖刷過大。

2)在游蕩河段上布設橋梁時，應綜合考慮地形、地貌、洪水泛濫寬度、河道演變趨勢和水流分支等情況，增二線橋梁還應考慮既有線橋梁孔跨布置、基礎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，同時適當考慮在河道游蕩范圍內，結合地方治河規劃，采用上下游設置丁壩、橋頭設置導流堤等導流措施，使主槽的擺動有所約束，而趨于歸槽。

[1]TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設計基本規范[S］.

[2]TB 10017.1-99，鐵路工程水文勘測設計規范[S］.

[3]鐵道部第三勘測設計院.橋渡水文[M］.北京:中國鐵道出版社，1993.

[4]鐵路工務技術手冊《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.