隴海鐵路上行線病害頻發段改線方案研究

權董杰

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安 710043)

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隴海鐵路上行線病害頻發段改線方案研究

權董杰

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安 710043)

隴海鐵路上行線寶天段YK1366+650～YK1371+100段不良地質和鐵路病害頻發，病害整治無法從根本上改善鐵路運營環境安全。從工程地質條件角度對該段線路進行改線方案比選，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30年代中期，寶雞至甘谷段20世紀60年代曾進行改造，后又進行了電氣化技術改造。隴海線寶天段受歷史條件制約，技術標準低，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，經過多年的運營及自然環境的影響，病害眾多，沿線滑坡、錯落、泥石流、崩塌落石等不良地質十分發育[1-7]。該段地形、地質復雜，病害頻發，由此經常造成列車限速運行，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間，地屬甘肅省天水市麥積區。

2 自然及地質環境特征[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間的渭河寬谷區北岸，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，溝谷發育。由于渭河沖刷旁蝕作用，河流階地發育不連續，區內可見斷續成片的一至四級階地分布。

2.2 地質構造

隴海線寶天段地處秦嶺褶皺帶北部邊緣，構造復雜，沿渭河河谷斷裂構造十分發育。渭河斷層為縱貫全區的主干斷層，基本上沿渭河發育，全長大于百公里，斷層性質和活動特征十分復雜，活動期次多，切割了古生代及其以前的變質巖、海西期和燕山期花崗巖、中生代和新生代的沉積巖，走向為N70°W～EW向，順渭河發育。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]。斷層產狀N85°W～EW/70°～80°N。元龍段的大型滑坡、錯落、泥石流溝及工程病害的發生均與渭河斷層存在密切關系。

2.3 地層巖性

研究區內主要地層為形成基巖斜坡的斷層破碎帶物質，以碎裂巖、斷層角礫、泥礫等為主，分布于斜坡上的第四系風積黃土，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；另有位于河床內的沖積砂類土和卵礫石土等近代沖積層。

2.4 不良地質

YK1366+650～YK1371+100段不良地質主要為滑坡、溜坍、泥石流、崩塌落石和河岸沖刷等，其中滑坡發育數量多且規模較大，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，由東向西發育5處滑坡[10](編號由東向西為1～5號滑坡，見表1)，其中在1～3號滑坡所在斜坡頂部又發育另外三處滑坡。

3 既有線病害特征

既有線運營以來，產生了邊坡溜坍、基床下沉、河岸沖刷、風化剝落、塹頂排水不良、路基下沉、崩塌落石、泥石流頻發和漫道等一系列危及行車安全的病害。如YK1366+650～YK1371+100段既有線北側古滑坡、溜坍及圍巖落石等不良地質現象十分發育。2013年7～8月天水地區50年一遇強降雨和“7·22定西地震”期間，受強降水影響，該段線路發生塹坡大面積溜坍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，多次嚴重危及列車安全和影響運輸秩序(見表1)。

表1 YK1366+650～YK1371+100段病害情況[8-9]

受地質構造和河流對凹岸的旁蝕影響，沿既有線集中發育一系列滑坡。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置形式改變和打破了自然坡面平衡狀態，在雨季強降水和河流侵蝕等日積月累的共同作用下，加劇了不良地質現象的產生和發展。后期經數次改建和治理，但沿線病害并未根治。不良地質現象持續發展，每年雨季病害問題尤為嚴重。

4 改線方案研究

依據該段線路以往病害治理經驗，病害的治理只能解一時之需，無法從根本上規避沿線不良地質帶來的影響，為此對該段進行改線研究意義較大。根據該段線路的工程地質條件，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、二級階地，地形平坦，地層單一，層位穩定。階地表層為砂質黃土，局部覆蓋風積黃土，下部為卵石層；河床及漫灘表層局部為砂質黃土，厚度小于3 m，其下為卵石層，厚度大于40 m，地下水位淺，無不良地質現象。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，跨渭河特大橋基礎條件不受斷層影響。AK方案線路遠離既有上行線不良地質和病害集中發育區，工程地質條件較好。

4.2 順渭河橋方案(A1K方案)

A1K方案為順渭河北岸連續設橋方案，線路右側為高陡斜坡，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變形階段，性質復雜，處理困難，并且5號滑坡體已形成次生小型活動土體滑坡，并多次發生滑塌[10]。A1K順河橋方案將橋墩置于1號和5號滑坡體上，均會對既有邊坡平衡產生破壞，加速滑坡滑動，危害極大；同時，橋墩置于滑坡前緣及滑坡體上，長期受滑坡體側向剪切作用，對橋梁基礎穩定性造成威脅。若采用A1K順渭河橋方案，需要對5處滑坡進行專項治理，該方案隱患較大，工程地質條件差。

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斜坡體內，以隧道形式繞避不良地質及病害集中發育區，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，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級為主。且隧道進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，工程地質條件較差。

5 結束語

YK1366+650～YK1371+100段改線A1K順渭河橋方案走行于滑坡影響區，工程地質條件差；A2K隧道方案受構造影響圍巖以Ⅴ級為主，隧道進、出口段及洞身工程地質條件較差；AK并行隴海下行線方案，以特大橋形式跨渭河，遠離病害發育區，且隴海下行線特大橋運營良好，該方案優于A1K和A2K方案，建議采用AK改線方案。

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[8] 中鐵第一勘察設計院集團有限公司.改建鐵路隴海上行線改線工程預可行性研究總說明書[R].西安:中鐵第一勘察設計院集團有限公司，2014

[9] 中鐵第一勘察設計院集團有限公司.改建鐵路隴海上行線地質災害隱患地段改線工程可行性研究[R].西安:中鐵第一勘察設計院集團有限公司，2014

[10]車曉明.隴海鐵路寶天段增建第二線55次跨越渭河地質原因分析[J].鐵道工程學報，2005(S1)：192-197

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

QUAN Dongjie

2016-09-18

權董杰(1984—)，男，2011年畢業于中國地質大學(武漢)地下水科學與工程專業，工學碩士，工程師。

1672-7479(2016)06-0050-03

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