既有铁路水害整治方案研究

既有铁路水害整治方案研究

王学明

王学明

中铁二院西北勘察设计有限责任公司甘肃省兰州市730000

摘要：既有铁路由于修建年代久远，存在桥涵孔、跨，路基支挡、附属等铁路设施标准低等问题，汛期降雨量集中的时候造成铁路中断。本文结合图佳线图们至鹿道段水害整治应急工程的水害桥工点，深入分析研究既有同类型铁路水害原因及治理方案，提出了原位建桥、线路抬道、修建便线等整治方案彻底整治水害，保障铁路运输的安全。同时也为同类工程设计提供参考。

关键词：铁路水害；水害原因；治理方案

1.概况

水是威胁铁路路基稳定的最大危险源，是引发铁路路基和桥梁病害的根源，特别是对于路基填料标准较低的铁路，病害路基不仅需要投入很大的资源去维修来保证正常运营，其对运营安全也是重大隐患之一。铁路上通常说的水害，是指因路基设计高程或桥涵设计水位及孔径设计未满足水文计算要求而导致铁路被水浸泡的现象。本文结合图佳线图们至鹿道段水害整治应急工程中水害桥进行分析研究。

根据沈阳铁路局提供的相关资料显示，由其图们工务段管辖内的图佳线2017年7月18降雨持续时间长，降雨量大，平均降雨量为96.1mm，最大降雨量主要集中在汪清、春阳、老松岭地区，其中汪清降雨量为229.6mm、老松岭降雨量为120.8mm。降雨量之大，降雨量过于集中，造成图佳线石岘至老松岭间共计发生严重水害12处，造成图佳线2168次旅客列车中断运行23天，停运46列，货运列车中断运行15天，停运60列，车辆积压堵塞，装卸运输受限。阻断了图们至牡丹江方向唯一的铁路线。

2.水害成因分析

图们至鹿道段依山而建，路基填挖交错，最大填方高度约13m，最大挖方深度约14m。路基边坡大部分无防护，局部采用植物防护、浆砌片石护坡及坡脚墙防护。由于线路修建时间较长，特别是日伪时期所建线路标准低，路基经过多年运营，产生很多病害，主要有排水不良、冻害、翻浆冒泥、边坡溜塌、崩塌落石、基床下沉外挤、路基冲空、道床冲空、水漫线路等。

既有铁路行进于洼地内，既有铁路为降低工程投资，线路纵断面按适应地形为原则亦设计为凹形，?嘎呀河流域内流水面与既有铁路高程相差较小，遇到汛期水库泄洪，导致水流形态改变后，短时间内涵洞与桥梁基本泄洪能力不足，造成河内洪水位急剧增加，淹没、冲刷既有铁路路基和桥梁墩台、护底冲毁等现象。

3.水害治理水文资料确定

图们工务段管内主要水系是图们江，图们江发源于中朝边境白头山东麓，除入海口附近一小段为朝鲜和俄罗斯界外，其余均为中国与朝鲜界河。图们江从东北流至图们市转向东南，流入日本海，流域全长520km；流域面积为33000km2；其中中国境内流域面积为22000km2。主要支流有布尔哈通河、嘎呀河、海兰江、珲春河等。图们江水系中布尔哈通河、嘎呀河、海兰江与图们工务段防洪有直接关系。

结合现场勘察、工务段提供的水文资料，确定水害治理区段采用的水文控制参数如下：

桥涵设计洪水频率按1/100采用。

线路路肩高程控制：以百年设计水位+涵前积水+0.5m控制，并不低于2017年7月水害时最高水位。

4.水害治理方案研究（以图佳线K84+027第九嘎呀河大桥水害整治工点为例）

（1）既有桥概况

既有桥为第九嘎呀河大桥，始建于1934年，桥全长132.4m，耳墙式桥台，圆端型桥墩，墩台身材料均为混凝土，墩台基础均为扩大基础。本桥跨越嘎呀河，桥位处设计流量Q1%=3090m3/s，H1%=281.36m。

本桥位于庙岭至天桥岭区段，所在平面为直线，线路纵坡为7.8‰，钢轨为50kg/m，木枕，无缝线路。

（2）水害情况

①百年设计水位高于梁底0.92m，桥下净空不足。

②1960年洪水冲刷图方桥头路基，3～5#桥墩冲断，钢梁全部落水，水位超梁底4.33m；

③2017年水位与墩顶齐平，洪水冲毁1、2#墩底石笼；

④墩台基础均为扩大基础，落于风化岩上，0～7#墩设有石笼护底，石笼护底破损，基本失效；河床冲刷下切严重，抱箍漏筋腐蚀；

⑤钢梁腐蚀严重，有多处裂缝；

⑥该桥建于1934年，距今83年，为老龄桥。

结合既有线条件及铁路两侧现状，现场调查测量洪水位标高，通过水文计算，图佳线水害桥K84+027汇水面积F=2592km2，设计水位为281.36m，设计流量为3090m3/s，为满足百年洪水位设计的要求，彻底解决水害问题，对既有线最小需要抬高1.3m。

K84+027上承式钢板梁水上墩顶河床下切严重，抱箍底部外露、护底冲毁

结合上述情况，为解决图佳线K84+027桥水害问题形成两种分案，便线和移位新建方案，现将方案分述如下：

1）便线方案

本桥既有长度为132.4m，桥高均在9.0m左右，跨越噶呀河处河道较宽，日常水量较大。首先如原位建新桥，设临时便线、便桥过渡时，由于便桥较长，便线路基较高，临时工程量大，产生大量废弃工程，且存在一定的安全隐患；其次原位建桥处需抬道1.3m，抬道范围大，对既有线运营有一定影响，因此便线方案虽然通过施工，对既有线进行多次抬道后能达到设计高程，但对于便线长度超过1km不合理。

2）移位新建桥梁方案

既有桥位所在线路平面条件及地形地势，根据既有桥附近线路及地形条件，本次改线起点为K83+300线路左转设半径600m曲线，在既有桥左侧15m处移位新建7-24m简支T梁，改线长度1.605km。

K84+027桥线路改建方案示意图

2）方案优缺点分析见表1。

表1方案优缺点分析表

从以上分析可以看出，便线方案和移位新建方案原则上都可行。便线方案对既有线运营干扰大、临时工程量大、后期产生大量废弃工程、施工难度高、对既有铁路防护困难等缺点。移位新建方案对既有线运营干扰小、施工难度低、工程投资省等优点。因此，本次方案研究采用移位新建桥梁为推荐方案。

5.结语

铁路水害桥研究应结合既有桥现状、桥位所在线路平面条件、地形地势、运营安全、施工过渡、工程投资、优化线路条件等方面综合分析比较。本文案例结合图佳线水害桥K84+027研究推选了便线和移位新建两种方案，通过分析比较原位建新桥，设临时便线、便桥过渡时，便桥较长，便线路基较高，临时工程量大，产生大量废弃工程，施工难度高。移位新建桥梁方案优势明显，具备不干扰行车、施工难度低、投资省等优点，同时移位新建方案可以彻底整治水害问题。

参考文献：

[1]TB10001-2016，铁路路基设计规范

[2]铁路工程设计技术手册路基.中国铁道出版社.北京

[3]TB10098-2017，铁路线路设计规范

[4]铁路工程设计技术手册线路.中国铁道出版社.北京

[5]TB10002-2017，铁路桥涵设计规范

[6]吉林铁道勘察设计院有限公司．图佳线图们北至老松岭段水害整治应急工程可行性研究总说明书［Ｒ］．吉林：吉林铁道勘察设计有限公司，2017．

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理的调整相关设备，同时还需要严格控制好摊铺的厚度。摊铺施工应该连续进行，这样能够很好地避免接缝的出现。如果不得不分成两幅来进行施工，那可以使用两台摊铺机前后同步进行摊铺。同时还需要实时关注混合料离析的现象，一旦混合料出现离析的情况，那就应该马上停止施工，然后找出引起问题发生的原因并且进行有效的解决，之后将发生离析的部分进行铲除，最后采取换料回填的措施来处理。

水泥稳定碎石基层为半刚性材料，其施工过程，需要摊铺机进行摊铺，要想得到平整密实的路面基层，必须控制摊铺机和振捣器。具体操作步骤：水泥稳定碎石基层的摊铺分为两个方面，分上、下基层两个的摊铺层。从施工角度来讲，通常需要人工、摊土机、平整机等人机设备。对于先下层后上层的顺序，为了更好的保护下基层。施工材料首先要与施工场地有一定的距离，为以后摊铺工作腾出工作空间。通过水准仪放线，对高程严格把控路面有较高的平整度，按照规范要求的下基层的松铺系数进行摊铺。在碾压完成之后还应该进行相关的检验，然后检验合格之后就应该马上进行养护。在养护的过程中，每天酒水的次数应结合当天的气候来进行决定，前提是必须保证基层表面一直处于湿润的状态。通常情况下，养护的时间最少持续一周以上。此外，必须注意的就是在进行路面养护期间，必须封锁该段道路的交通，以免车辆行人对基层造成破坏。如果局部出现“软弹”的情况，那就应该立即将其挖开，然后将新的混合骨料填进去，以此保证过往车辆的行驶安全。

混合料碾压主要可以分为三个阶段，每一个阶段所使用的压路机都是不同的。在进行碾压施工过程中，碾压的步骤应该是从外侧向中心逐渐的进行碾压，同时必须保证相邻碾压带之间的重叠部位在1/3~1/2轮宽的范围中，并且不能够出现碾压空白的区域。此外，还应该将驱动轮的方向调整为面向摊铺机，这样能够避免碾压路线突然改变的问题。除此之外，还必须严格控制好压路机碾压的速度，一般控制在1.5km/h最为合适，这样能够很好地避免基层出现凸起或者是凹陷的情况。

3.4养护的加强

施工作业完毕后，主要做的工作就是对水泥稳定碎石基层进行养护。可以将固有的工作问题有效解决，在很多工作的实施过程中，都能够将工作的可靠性、可行性大幅度的提升。但是，水泥稳定碎石基层施工技术的养护工作，仍然是不能放松的内容。

4结束语

通过水泥稳定碎石基层施工技术在市政道路中的应用展开讨论，知道水泥稳定碎石基层具备整体性、稳定性及耐久性。因此，在市政道路的施工过程中，应加强水泥稳定碎石基层施工技术的推广。加大高科技含量可靠性、可行性。同时应使水泥稳定碎石基层施工技术和其他施工技术相结合。使其创造出更高的经济效益、社会效益。

参考文献：

[1]吕海明.浅谈市政道路施工中水泥稳定碎石基层施工工艺[J].建设科技，2018（5）：117.

[2]薛振富.浅谈影响公路基层水泥稳定级配碎石强度的因素[J].工程技术研究，2017，（12）：34-35.

[3]陈强.抗裂性水泥稳定基层施工技术[J].工程技术研究，2017，（8）：58-59.

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丢失的问题，进而对运营效率和安全带来隐患。对此类设备的维护重点工作应放在对GPS接收单元的日常维护和设备检测上。以及尽量减少接收单元装置附件干扰源的出现。

对GPS设备接收信息的高容错处理也是解决这类问题的一种途径，这需要在系统设计上预先进行合理的考虑。引入更加有效的算法，或者增加定位卫星的数量。

另外，在系统的初期设计和集成过程中，也可以考虑采用我国的北斗系统，或双系统芯片共用来提高信息安全和可靠性。目前，很多的汽车车载导航仪已经采用了类似的方案，在技术上也已很成熟。而且在设备投入方的增加也基本上可以忽略不计。

4结束语

文主要是在分析现代有轨电车信号系统特点的基础上对有轨电车信号系统应用过程中容易出现的问题及从维护角度出发可采取的技术和管理措施提出一些解决方案。

现代有轨电车作为新兴产业，维护工作也是新的空间和领域，尤其信号系统的技术维护存在相当大的挑战。希望通过这方面的探讨对专业维护提出新的思路。