陇海铁路上行线病害频发段改线方案研究

2016-12-30权董杰

铁道勘察 2016年6期

关键词：渭河滑坡断层

权董杰

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043)

陇海铁路上行线病害频发段改线方案研究

权董杰

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043)

陇海铁路上行线宝天段YK1366+650～YK1371+100段不良地质和铁路病害频发，病害整治无法从根本上改善铁路运营环境安全。从工程地质条件角度对该段线路进行改线方案比选，研究了并行陇海下行线方案(AK)、顺渭河桥方案(A1K)及隧道方案(A2K)，推荐采用AK方案。

陇海铁路上行线病害改线

1 概述

陇海上行线宝鸡至天水段修建于20世纪30年代中期，宝鸡至甘谷段20世纪60年代曾进行改造，后又进行了电气化技术改造。陇海线宝天段受历史条件制约，技术标准低，线路依山伴水修筑，坡度大，弯道多，以半堤半堑、高填方、小桥涵等工程为主，经过多年的运营及自然环境的影响，病害众多，沿线滑坡、错落、泥石流、崩塌落石等不良地质十分发育[1-7]。该段地形、地质复杂，病害频发，由此经常造成列车限速运行，存在重大安全隐患。本次研究的既有陇海铁路上行线YK1366+650～YK1371+100段线路长4.50 km，位于陇海上行线宝鸡至天水段元龙至伯阳区间，地属甘肃省天水市麦积区。

2 自然及地质环境特征[8-9]

2.1 地形地貌

陇海上行线YK1366+650～YK1371+100段位于宝天段元龙至伯阳区间的渭河宽谷区北岸，河床宽100～500 m。渭河南岸有500多m宽河漫滩，地形平坦开阔；北岸为凹岸，长期受河水冲刷，山坡陡峻，自然坡度35°～45°，相对高差160～180 m，主要为基岩、黄土斜坡，沟谷发育。由于渭河冲刷旁蚀作用，河流阶地发育不连续，区内可见断续成片的一至四级阶地分布。

2.2 地质构造

陇海线宝天段地处秦岭褶皱带北部边缘，构造复杂，沿渭河河谷断裂构造十分发育。渭河断层为纵贯全区的主干断层，基本上沿渭河发育，全长大于百公里，断层性质和活动特征十分复杂，活动期次多，切割了古生代及其以前的变质岩、海西期和燕山期花岗岩、中生代和新生代的沉积岩，走向为N70°W～EW向，顺渭河发育。陇海线宝天段恰于元龙一带通过断层，断层带宽度3.5～4 km，由碎裂片岩、碎裂花岗岩、断层泥砾和部分糜棱岩组成[10]。断层产状N85°W～EW/70°～80°N。元龙段的大型滑坡、错落、泥石流沟及工程病害的发生均与渭河断层存在密切关系。

2.3 地层岩性

研究区内主要地层为形成基岩斜坡的断层破碎带物质，以碎裂岩、断层角砾、泥砾等为主，分布于斜坡上的第四系风积黄土，冲、洪积和坡积松散覆盖土层，以砂黏土、砂类土、卵砾石及角砾土等为主；另有位于河床内的冲积砂类土和卵砾石土等近代冲积层。

2.4 不良地质

YK1366+650～YK1371+100段不良地质主要为滑坡、溜坍、泥石流、崩塌落石和河岸冲刷等，其中滑坡发育数量多且规模较大，溜坍和泥石流往往伴随滑坡而生。沿既有陇海上行线YK1368+500～YK1367+000段，由东向西发育5处滑坡[10](编号由东向西为1～5号滑坡，见表1)，其中在1～3号滑坡所在斜坡顶部又发育另外三处滑坡。

3 既有线病害特征

既有线运营以来，产生了边坡溜坍、基床下沉、河岸冲刷、风化剥落、堑顶排水不良、路基下沉、崩塌落石、泥石流频发和漫道等一系列危及行车安全的病害。如YK1366+650～YK1371+100段既有线北侧古滑坡、溜坍及围岩落石等不良地质现象十分发育。2013年7～8月天水地区50年一遇强降雨和“7·22定西地震”期间，受强降水影响，该段线路发生堑坡大面积溜坍6处，路堤边坡开裂、溜坍、下沉2处，路堤滑移1处，桥涵泥石流淤积4座，断道水害2起，中断行车7 h53 min，多次严重危及列车安全和影响运输秩序(见表1)。

表1 YK1366+650～YK1371+100段病害情况[8-9]

受地质构造和河流对凹岸的旁蚀影响，沿既有线集中发育一系列滑坡。陇海铁路上行线修建中，该段线路傍山开挖半堤半堑的线路工程设置形式改变和打破了自然坡面平衡状态，在雨季强降水和河流侵蚀等日积月累的共同作用下，加剧了不良地质现象的产生和发展。后期经数次改建和治理，但沿线病害并未根治。不良地质现象持续发展，每年雨季病害问题尤为严重。

4 改线方案研究

依据该段线路以往病害治理经验，病害的治理只能解一时之需，无法从根本上规避沿线不良地质带来的影响，为此对该段进行改线研究意义较大。根据该段线路的工程地质条件，研究了并行陇海下行线(AK)方案、顺渭河桥(A1K)方案和隧道(A2K)方案(如图1)。

图1 改线方案平面示意

4.1 并行陇海下行线方案(AK方案)

该方案采用桥梁过河绕避方式与既有陇海二线并行，线路通过渭河河床，漫滩及一、二级阶地，地形平坦，地层单一，层位稳定。阶地表层为砂质黄土，局部覆盖风积黄土，下部为卵石层；河床及漫滩表层局部为砂质黄土，厚度小于3 m，其下为卵石层，厚度大于40 m，地下水位浅，无不良地质现象。线路两跨渭河，河床下伏基岩为渭河断裂带中的断层泥砾、角砾，由于表层卵砾石覆盖层厚度大，跨渭河特大桥基础条件不受断层影响。AK方案线路远离既有上行线不良地质和病害集中发育区，工程地质条件较好。

4.2 顺渭河桥方案(A1K方案)

A1K方案为顺渭河北岸连续设桥方案，线路右侧为高陡斜坡，左临渭河，斜坡基岩由断层泥砾和碎裂岩组成，斜坡上覆厚度不等的黄土，既有上行线沿线路方向发育滑坡5处。目前，滑坡坡面已伸至既有上行线路基面以下，部分滑坡还仍处于蠕动变形阶段，性质复杂，处理困难，并且5号滑坡体已形成次生小型活动土体滑坡，并多次发生滑塌[10]。A1K顺河桥方案将桥墩置于1号和5号滑坡体上，均会对既有边坡平衡产生破坏，加速滑坡滑动，危害极大；同时，桥墩置于滑坡前缘及滑坡体上，长期受滑坡体侧向剪切作用，对桥梁基础稳定性造成威胁。若采用A1K顺渭河桥方案，需要对5处滑坡进行专项治理，该方案隐患较大，工程地质条件差。

4.3 A2K方案

A2K方案为隧道方案，线路走行于既有上行线北侧斜坡体内，以隧道形式绕避不良地质及病害集中发育区，隧道长度2 360 m。渭河大断裂北边界距离既有上行线约500 m，隧道洞身将全部位于渭河断裂带内，地层岩性以碎裂岩为主，夹断层泥砾，隧道围岩整体较差，以Ⅴ级为主。且隧道进口和出口段位于渭河北岸斜坡处，基岩边坡以碎裂岩等为主，岩体破碎，存在偏压和崩塌落石等问题，工程地质条件较差。

5 结束语

YK1366+650～YK1371+100段改线A1K顺渭河桥方案走行于滑坡影响区，工程地质条件差；A2K隧道方案受构造影响围岩以Ⅴ级为主，隧道进、出口段及洞身工程地质条件较差；AK并行陇海下行线方案，以特大桥形式跨渭河，远离病害发育区，且陇海下行线特大桥运营良好，该方案优于A1K和A2K方案，建议采用AK改线方案。

[1] 车晓明.陇海线宝天段主要工程地质问题及认识[J].西部探矿工程，2002(3)：135-136

[2] 方利，车晓明.宝天铁路增建二线滑坡与崩塌调查中的遥感技术应用[J].铁道工程学报，2006(S1)：243-247

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[7] 董芸，王昆.陇海线宝天段山体滑坡[N].陕西日报，2000-09-04

[8] 中铁第一勘察设计院集团有限公司.改建铁路陇海上行线改线工程预可行性研究总说明书[R].西安:中铁第一勘察设计院集团有限公司，2014

[9] 中铁第一勘察设计院集团有限公司.改建铁路陇海上行线地质灾害隐患地段改线工程可行性研究[R].西安:中铁第一勘察设计院集团有限公司，2014

[10]车晓明.陇海铁路宝天段增建第二线55次跨越渭河地质原因分析[J].铁道工程学报，2005(S1)：192-197

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QUAN Dongjie