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摘要：通过对铁路桥梁水害进行原因分析,并进行水文计算，针对不同工点的受害程度与设备自身的抗洪能力，采取不同的整治方案，降低损失，保证铁路运营安全。
关键词：水害、水文、整治
中图分类号：U448文献标识码： A
近年来，随着极端异常天气的增多，部分铁路由于设备抗洪能力低，每年汛期都会发生不同程度的水害，对铁路运输构成了极大的威胁。如果发现不及时，可能造成行车中断，经济损失或人员伤亡。
文中以2012年京包铁路旗下营水害为背景，对水害原因进行深入的分析，并对水害整治进行研究与总结，为以后相关工程提供参考。
1 水害概况
2012年7月25日京包铁路（呼和浩特铁路局管辖范围内）沿线地区遭受强暴雨的侵袭，对京包铁路沿线部分桥涵、路基造成不同程度破坏，尤其是旗下营段（K591+500～K611+200），桥涵工程被冲，损失严重，路基边坡部分坍塌，对既有线行车造成安全隐患；个别地段（K605+478～K606+765）洪水漫上线路，一度造成行车中断，同时对铁路附近村民的生命财产构成了威胁，经济损失巨大。
2 原因分析
①气候与暴雨。大面积连续降雨，是造成铁路水害的直接原因，洪水猛涨猛落，虽历时甚短，但流速甚大破坏力很强。②设备本身的状况。与设备建造年代、设计标准和构筑质量等有关；因为其设计、施工等原因，不少线桥设备实际抗洪能力不足。③人类活动的影响。沿线村镇的发展，自然河道被侵占或改移，河道内倾倒矿渣、垃圾，或大量开挖沙石料，以及修建危害铁路路基和桥梁的导流、挑流或引水工程。 ④铁路部门对水害的严重性认识不足，铁路设备养护不到位，河道清淤不及时，洪水发生时，铁路设备行洪不畅。
3 水文计算
勘测期间，设计人员走访了沿线的三道营、大西村、头道营、五福堂、伏虎村及旗下营等村镇，同多位年龄在60岁以上的老者进行了交流沟通，并现场指认了洪痕，现场进行了测绘。根据水利部门提供的资料，本次暴雨确定为50年一遇。洪水等级划分为大洪水，重现期为50年≤t≤100年。
结合现场实际情况，共进行了4处小径流验证，验证地点集中于K592+000～K607+000段，本段沟槽相对规则，洪水冲刷痕迹明显。
研究利用内蒙古地方暴雨径流经验公式、“三院一法”和推理单位线法暴雨径流计算公式，分别计算出相应频率流量，与用形态法推算出的相应流量进行比较分析，以此确定小流域流量计算公式及采用的相关参数。
应用地方公式计算的最大偏差31.60％，最小偏差为3.39％，平均偏差为12.64％；应用“三院一法”计算的最大偏差为30.59%，最小偏差为0.59％，平均偏差为9.67％；应用推理单位线法计算的最大偏差为14.92％，最小偏差为1.17％，平均偏差为6.33％，故此确定采用推理单位线法进行小流域流量计算。见下表：
小径流验证成果表
验证
工点 流域
面积 流域坡度 流域
长度 形态法 地方
公式 误差率 三院一法公式 误差率 推理单位线法 误差率
F
(Km2) I
% L
(km) Qx
(m3/s) Qd
(m3/s) Δ% Qs
(m3/s) Δ% Qt
(m3/s) Δ%
K593+008 4.77 5.11 2.84 134.21 119.90 -10.65 135.01 0.59 132.63 -1.17
K602+334 0.44 8.23 1.28 21.30 14.78 31.60 18.12 -30.59 28.00 -14.92
K606+005 2.30 8.893 3.11 66.23 69.05 -3.39 61.68 4.26 64.00 -6.88
K606+765 2.96 12.21 2.38 105.02 110.20 4.92 101.63 -3.32 102.56 -2.35
根据本次勘测范围内的地形多为山丘区的实际情况，选用如下公式：
山丘区 当a p = S p / t n时：
式中C2 -----参数可按下式计算：
上式中β0、r0、m0、A4均为参数。
Sp-----频率为P的雨力(mm/min)
P0-----参数，可按下式计算：
上式中N0为参数。
g0-----参数，可按下式计算：
n-----为暴雨衰减系数。
L4-----流域长度，从分水岭算起(km)
I4-----流域坡度，从分水岭算起，用加权法计算。
F-----流域面积(km2)。
----为暴雨点面折减系数。
4.整治方案
桥梁水害技术复杂、抢修困难。根据各工点的水害具体情况，结合铁路相关部门的意见，依据水文分析成果，对各工点制定不同的整治方案，以下面三个工点为例进行研究。
①京包线K603+8858-16m普通钢筋混凝土低高度板梁桥
本桥跨越大黑河，为明挖基础。桥位附近河道内的非法采砂活动破坏了河床自然形态及泥砂冲淤平衡，导致洪水发生时河床严重下切而形成浅基桥梁。
整治方案：采用立体防护，方案采用旋喷钻机将加固浆液注入预定的区域（基础周围）内，均匀地进行加固，如下图：
本方案防护平面范围小，对桥下过水截面压缩量少，防护效果好。
②京包线K605+4783-4.5m普通钢筋混凝土板梁桥
本桥处于旗下营站范围内，位于旗下营镇，由于村镇的无序发展，改变了原始河道位置，压缩了河道，导致水系有所变化。7.25洪水期间，洪水漫上线路，造成行车中断，抬高的水位对铁路附近居民的生命财产构成了威胁，部分房屋被冲毁。
由于既有桥接近设计使用年限，梁体出现病害，铁路工务部门把本桥改造成了3-2.5米的框架箱涵。本桥设计Q2%=66.56 m3/s，实际排洪能力为32.33 m3/s，能力严重不足。
整治方案：对既有铁路架设Ｄ型施工便梁进行加固，拆除既有桥，原位顶入４-６.0m框架箱桥（结合当地村民的出行要求，按排洪兼立交考虑），达到扩孔的效果。对桥上、下游进行清淤，并做好河床铺砌与导流设施，保证箱桥下游排洪通畅。
③京包线K593+0083-4.0m盖板箱涵
本涵情况：涵洞上游地形陡峭，在7.25洪水期间涵洞主体结构未受到破坏，但是铺砌冲毁严重，出入口基础被冲出，经过验证本涵排洪能力基本满足50年一遇的标准。
整治方案：对上游河道进行整治，降低跌水高度，建设消能池，及时清理下游淤积，并把铺砌修复成钢筋混凝土铺砌，适当加长，同时加深垂裙。
結语
京包铁路旗下营水害整治的部分方案已经得到实施，水害治理取得了很好的效果。通过本次水害整治进行研究，总结如下，为以后相关工程提供参考。
铁路防洪工作以实行“预防为主，安全第一，全力抢修，当年复旧”的方针。从以下几个方面做好工作：①做好水工水文工作。加强与地方水利部门联系，减少水害隐患；制定相应的加固措施和防洪应急预抢方案。②认真做好雨季及洪水期间对线桥设备及沿线山体的巡（看）守与观测检查。③加强线路桥涵设备，提高抗洪能力。包括：整治河道，顺畅水流，提高泄洪能力；检定桥梁抗洪能力，对孔径不足的桥梁，应进行扩孔改造；对墩台基础类型或埋深不明的桥梁，应采用超声波、物探、遥感技术和钻孔、挖验等方法加以查明，对浅基墩台应加紧进行防护加固。④继续加强铁路设计洪水标准、设计流量、桥渡壅水、桥墩冲刷与防护、路基遭受洪水和雨水的冲刷、沿河路堤冲刷与防护等方面的研究。
参考文献：
[1]《防洪标准》(GB50201-94)
[2]《铁路桥梁检定规范》
[3]《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)
[4]《铁路工程水文勘测设计规范》（TB10017-99）
[5] 金发良，通霍铁路既有线水害原因分析及对策研究，铁道建筑 PKU，2011, (3)
关键词：水害、水文、整治
中图分类号：U448文献标识码： A
近年来，随着极端异常天气的增多，部分铁路由于设备抗洪能力低，每年汛期都会发生不同程度的水害，对铁路运输构成了极大的威胁。如果发现不及时，可能造成行车中断，经济损失或人员伤亡。
文中以2012年京包铁路旗下营水害为背景，对水害原因进行深入的分析，并对水害整治进行研究与总结，为以后相关工程提供参考。
1 水害概况
2012年7月25日京包铁路（呼和浩特铁路局管辖范围内）沿线地区遭受强暴雨的侵袭，对京包铁路沿线部分桥涵、路基造成不同程度破坏，尤其是旗下营段（K591+500～K611+200），桥涵工程被冲，损失严重，路基边坡部分坍塌，对既有线行车造成安全隐患；个别地段（K605+478～K606+765）洪水漫上线路，一度造成行车中断，同时对铁路附近村民的生命财产构成了威胁，经济损失巨大。
2 原因分析
①气候与暴雨。大面积连续降雨，是造成铁路水害的直接原因，洪水猛涨猛落，虽历时甚短，但流速甚大破坏力很强。②设备本身的状况。与设备建造年代、设计标准和构筑质量等有关；因为其设计、施工等原因，不少线桥设备实际抗洪能力不足。③人类活动的影响。沿线村镇的发展，自然河道被侵占或改移，河道内倾倒矿渣、垃圾，或大量开挖沙石料，以及修建危害铁路路基和桥梁的导流、挑流或引水工程。 ④铁路部门对水害的严重性认识不足，铁路设备养护不到位，河道清淤不及时，洪水发生时，铁路设备行洪不畅。
3 水文计算
勘测期间，设计人员走访了沿线的三道营、大西村、头道营、五福堂、伏虎村及旗下营等村镇，同多位年龄在60岁以上的老者进行了交流沟通，并现场指认了洪痕，现场进行了测绘。根据水利部门提供的资料，本次暴雨确定为50年一遇。洪水等级划分为大洪水，重现期为50年≤t≤100年。
结合现场实际情况，共进行了4处小径流验证，验证地点集中于K592+000～K607+000段，本段沟槽相对规则，洪水冲刷痕迹明显。
研究利用内蒙古地方暴雨径流经验公式、“三院一法”和推理单位线法暴雨径流计算公式，分别计算出相应频率流量，与用形态法推算出的相应流量进行比较分析，以此确定小流域流量计算公式及采用的相关参数。
应用地方公式计算的最大偏差31.60％，最小偏差为3.39％，平均偏差为12.64％；应用“三院一法”计算的最大偏差为30.59%，最小偏差为0.59％，平均偏差为9.67％；应用推理单位线法计算的最大偏差为14.92％，最小偏差为1.17％，平均偏差为6.33％，故此确定采用推理单位线法进行小流域流量计算。见下表：
小径流验证成果表
验证
工点 流域
面积 流域坡度 流域
长度 形态法 地方
公式 误差率 三院一法公式 误差率 推理单位线法 误差率
F
(Km2) I
% L
(km) Qx
(m3/s) Qd
(m3/s) Δ% Qs
(m3/s) Δ% Qt
(m3/s) Δ%
K593+008 4.77 5.11 2.84 134.21 119.90 -10.65 135.01 0.59 132.63 -1.17
K602+334 0.44 8.23 1.28 21.30 14.78 31.60 18.12 -30.59 28.00 -14.92
K606+005 2.30 8.893 3.11 66.23 69.05 -3.39 61.68 4.26 64.00 -6.88
K606+765 2.96 12.21 2.38 105.02 110.20 4.92 101.63 -3.32 102.56 -2.35
根据本次勘测范围内的地形多为山丘区的实际情况，选用如下公式：
山丘区 当a p = S p / t n时：
式中C2 -----参数可按下式计算：
上式中β0、r0、m0、A4均为参数。
Sp-----频率为P的雨力(mm/min)
P0-----参数，可按下式计算：
上式中N0为参数。
g0-----参数，可按下式计算：
n-----为暴雨衰减系数。
L4-----流域长度，从分水岭算起(km)
I4-----流域坡度，从分水岭算起，用加权法计算。
F-----流域面积(km2)。
----为暴雨点面折减系数。
4.整治方案
桥梁水害技术复杂、抢修困难。根据各工点的水害具体情况，结合铁路相关部门的意见，依据水文分析成果，对各工点制定不同的整治方案，以下面三个工点为例进行研究。
①京包线K603+8858-16m普通钢筋混凝土低高度板梁桥
本桥跨越大黑河，为明挖基础。桥位附近河道内的非法采砂活动破坏了河床自然形态及泥砂冲淤平衡，导致洪水发生时河床严重下切而形成浅基桥梁。
整治方案：采用立体防护，方案采用旋喷钻机将加固浆液注入预定的区域（基础周围）内，均匀地进行加固，如下图：
本方案防护平面范围小，对桥下过水截面压缩量少，防护效果好。
②京包线K605+4783-4.5m普通钢筋混凝土板梁桥
本桥处于旗下营站范围内，位于旗下营镇，由于村镇的无序发展，改变了原始河道位置，压缩了河道，导致水系有所变化。7.25洪水期间，洪水漫上线路，造成行车中断，抬高的水位对铁路附近居民的生命财产构成了威胁，部分房屋被冲毁。
由于既有桥接近设计使用年限，梁体出现病害，铁路工务部门把本桥改造成了3-2.5米的框架箱涵。本桥设计Q2%=66.56 m3/s，实际排洪能力为32.33 m3/s，能力严重不足。
整治方案：对既有铁路架设Ｄ型施工便梁进行加固，拆除既有桥，原位顶入４-６.0m框架箱桥（结合当地村民的出行要求，按排洪兼立交考虑），达到扩孔的效果。对桥上、下游进行清淤，并做好河床铺砌与导流设施，保证箱桥下游排洪通畅。
③京包线K593+0083-4.0m盖板箱涵
本涵情况：涵洞上游地形陡峭，在7.25洪水期间涵洞主体结构未受到破坏，但是铺砌冲毁严重，出入口基础被冲出，经过验证本涵排洪能力基本满足50年一遇的标准。
整治方案：对上游河道进行整治，降低跌水高度，建设消能池，及时清理下游淤积，并把铺砌修复成钢筋混凝土铺砌，适当加长，同时加深垂裙。
結语
京包铁路旗下营水害整治的部分方案已经得到实施，水害治理取得了很好的效果。通过本次水害整治进行研究，总结如下，为以后相关工程提供参考。
铁路防洪工作以实行“预防为主，安全第一，全力抢修，当年复旧”的方针。从以下几个方面做好工作：①做好水工水文工作。加强与地方水利部门联系，减少水害隐患；制定相应的加固措施和防洪应急预抢方案。②认真做好雨季及洪水期间对线桥设备及沿线山体的巡（看）守与观测检查。③加强线路桥涵设备，提高抗洪能力。包括：整治河道，顺畅水流，提高泄洪能力；检定桥梁抗洪能力，对孔径不足的桥梁，应进行扩孔改造；对墩台基础类型或埋深不明的桥梁，应采用超声波、物探、遥感技术和钻孔、挖验等方法加以查明，对浅基墩台应加紧进行防护加固。④继续加强铁路设计洪水标准、设计流量、桥渡壅水、桥墩冲刷与防护、路基遭受洪水和雨水的冲刷、沿河路堤冲刷与防护等方面的研究。
参考文献：
[1]《防洪标准》(GB50201-94)
[2]《铁路桥梁检定规范》
[3]《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)
[4]《铁路工程水文勘测设计规范》（TB10017-99）
[5] 金发良，通霍铁路既有线水害原因分析及对策研究，铁道建筑 PKU，2011, (3)