重庆地震带

高烈度地震频发山区泥石流对成兰铁路的影响和防治对策

李明清;刘发明

【摘要】成兰铁路沿线,近百年经历了3次大地震,特别是2008年“5·12”汶川

地震作用非常明显,由于崩塌、错落、危岩落石、滑坡等不良地质,形成了众多泥石

流沟.泥石流具有多发性,破坏力强,对铁路设计影响巨大.文章根据各段线路泥石流成

因和分布特征,采取了不同的防治对策,对于大型泥石流,选线阶段采取绕避或隧道深

埋躲避通过；对于中小型泥石流沟,采取大跨桥梁跨越、拦挡、疏导、设置防护墩、

预警系统等综合整治工程措施,降低综合投资,减少安全隐患,确保铁路安全.

【期刊名称】《高速铁路技术》

【年(卷),期】2013(004)002

【总页数】5页(P61-65)

【关键词】成兰铁路;泥石流;桥梁设计;防治及整治措施

【作者】李明清;刘发明

【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031;中铁二院工程集团有

限责任公司,成都610031

【正文语种】中文

1成兰铁路概况

新建成都至兰州铁路位于四川省和甘肃省境内，始于成都，线路途经汶川“5·12”

大地震重灾区什邡、绵竹、安县、茂县，再通过灾区松潘、九寨沟等，向北延伸连

接在建兰州至重庆铁路的哈达铺车站，线路全长457.62km。沿线在地震的作用

下，由于崩塌、错落、危岩落石、滑坡等不良地质，形成了众多泥石流沟，由于泥

石流爆发频繁，破坏力强，地震后3～20年是爆发最严重的地质灾害时期，因此，

对泥石流防治是本线重要工程措施之一。

2泥石流爆发的客观条件

2.1地质条件

2.1.1地层及岩性

主要地层有元古界、古生界、中生界和新生界;岩性主要为变质砂岩、板岩、千枚

岩、页岩等，以及晋宁期花岗岩、花岗闪长岩。

2.1.2地质构造

本线地处成都平原向青藏高原边缘过渡区——川西北三角形断块区，即松潘－甘

孜地槽褶皱带东部和西秦岭地槽褶皱带南部与龙门山断裂带的交汇部位，地质构造

强烈而复杂。

2.1.3地震及活动断裂

该区域是我国活动断裂和地震发育的集中地带之一，有龙门山地震带、岷江地震带、

西秦岭断裂带，为高烈度地震多发区，属地震强烈和邻区强震波及区。沿线属于高

烈度地震强震频发区，据史料记载，西秦岭断裂带上文县发生过8级地震1次;龙

门山断裂带共发生过6级地震5次，5级地震13次;岷江断裂带为强震多发地带，

发生过4次7级以上地震及一系列5～6级地震，为1933年叠溪7.5级地震、

1976年松潘7.6级地震及2008年汶川8.0级大地震。综上所述，本线经过的区

域为软质岩，地质构造强烈而复杂，在近百年3次大地震作用下，尤其是汶川

“5·12”大地震效应作用明显，沿途形成大量的滑坡、坍塌、错落，此类不良地质，

形成了大量的物质源，是泥石流爆发不可缺少的条件。

2.2地形条件

线路穿越龙门山后沿岷江河谷至松潘，经九寨沟穿越岷山跨白龙江后至哈达铺站。

沿途山高坡陡，相对高差大，沟谷纵坡大，植被差等因素，在重力的作用下，是形

成泥石流的必要条件。

2.3水源条件

线路于安县海拔500m至松潘弓杆岭隧道3400m过渡，沿途是降水丰富地区向

高原区递减的区域。此区域降水多，且易形成暴雨，丰富的水资源，是形成泥石流

重要的条件。

3泥石流对成兰铁路的影响和防治对策

3.1安县至茂县段

3.1.1本段泥石流分布与地震的关系

成兰铁路经安县后顺雎水河而上，穿越龙门山前、中、后3个活动断裂带。龙门

山断裂带活动性主要有，1657年汶川6.5级地震及多次5级左右中强地震、2008

年汶川8.0级大地震。“5·12”汶川大地震后，区域内山河改观，面目全非，山坡

好像被削了一层皮似的，形成了很多泥石流沟，泥石流正处于发展旺盛期。2009

年7月成兰铁路勘测时，孙家沟爆发泥石流，一次淤积高10余m，最大石块重达

120t，勘察时地勘钻机冲走2台。因此成兰铁路在选线阶段，优化线路方案应绕

避该泥石流沟。

3.1.2泥石流成因和分布特征

(1)泥石流成因分析

2008年“5·12”大地震后，国土资源部对受灾区域中的41个县地质灾害的隐患

点进行过普查。查出地质灾害隐患点4929处，其中，特大型地质灾害隐患点

158处、大型地质灾害隐患点1271处、中型地质灾害隐患点1817处，这些地

质灾害，范围广，破坏力强。地质灾害中，尤其滑坡、崩塌、危岩落石等随处可见，

由于物质源非常丰富，山高坡陡，且此区域内降水丰富，在雨季来临时，极易爆发

泥石流。根历史统计，在地震后3～10年是泥石流爆发的高峰期，且规模巨大，

破坏力极强，属于泥石流爆发的发展期和旺盛期。按类型主要分为山坡型和沟谷型

泥石流，在强暴雨的作用下，随时随地可能爆发大规模泥石流。

(2)分布特征

①受汶川地震影响大，沟道和坡面松散物源丰富，极易爆发巨型泥石流，属于高频

泥石流;

②地处暴雨频率较高地区，具备爆发泥石流的水源条件;

③具有暴发大规模泥石流的可能性，危险性大，破坏力强;

④泥石流容重相对较大，为粘性泥石流。

3.1.3地质选线和综合选线研究

段内泥石流沟破坏力极强，爆发时规模巨大，成兰铁路多次优化线路方案，采用绕

避或隧道深埋于稳定地层内通过，如绕避了孙家沟、甘沟、柿子园等大型泥石流区

域等，本段内线路已绕避大型泥石流沟。

3.1.4泥石流防治及综合整治措施研究

由于本段内采取全部绕避和躲避泥石流主沟的原则，跨河桥梁主沟均无泥石流。对

于支沟的小型泥石流，桥梁布置时尽可能避免支沟泥石流爆发影响桥梁，采取墩台

均跨越沟床，如睢水河双线特大桥，采用(43+2×72+43)m连续梁跨越睢水河，

岸上设置桥墩;高川四线大桥，采用32m简支梁跨越高川河，堤坝岸上设置桥墩;

羊记沟左右线大桥，分别采用(2×80+56)mT构连续梁、(42+80+80+48)m连续

梁跨越沟床，桥墩完全避开泥石流的影响范围。

3.2成兰铁路茂县至松潘川主寺段

3.2.1本段泥石流分布与地震的关系

成兰铁路沿岷江河谷左岸而上，距岷江活动断裂距离约1～10km，基本呈平行通

过，铁路工程均位于活动断层的下盘。岩体受地质构造影响强烈，岩体较破碎，节

理裂隙较发育。岷江断裂带为强震多发地带，发生过4次7级以上地震及一系列

5～6级地震，主要受1713年叠溪7级地震、1933年叠溪7.5级地震和1976年

8月16日松潘、平武7.6级地震的影响，其次2008年“5·12”汶川8.0级地震

有一定的影响。

3.2.2泥石流成因和分布特征

(1)泥石流成因分析

此区域为地震的频发区，近百年历史上发生了3次大地震。由于成兰铁路距离活

动断裂带近，属于近场地震活动，尤其在叠溪和松潘、平武地震作用下，区域内滑

坡、崩塌、危岩落石等不良地质分布较广。但是地震距今也近40年，不良地质规

模逐渐减小。区内植被较差，生长低矮灌木，坡面风化严重，平缓或低洼地带大部

分被开垦为旱地，降雨量较丰富。山谷间储藏着大量的堆积物，泥石流主要为沟谷

型，泥石流危害程度比较严重。成兰铁路跨越沟属于中型泥石流，且也处于泥石流

旺盛期，但近期受地震影响较小，泥石流规模小于上一段，如图1、图2所示。

图1东龙沟泥石流图

图2落石沟泥石流图

(2)分布特征:

①受汶川地震影响相对较小，主要受叠溪和松潘、平武地震影响，属于低频泥石流;

②降水相对减少，山高坡陡仍具有爆发泥石流条件;

③具有暴发较大规模泥石流的可能性，为中型泥石流，破坏力稍低;

④泥石流容重相对较小，大部分为稀性泥石流。

3.2.3地质选线和综合选线研究

区域内逢沟均为泥石流。对于特大型、大型泥石流采用线路绕避或隧道深埋通过;

对于中型泥石流不能绕避的，线路选择在流通区内通过，采用桥梁跨越。

3.2.4泥石流防治及综合整治措施研究

(1)采用桥梁跨越。根据泥石流流量和规模，合理选择桥梁孔跨，如甲竹寺大桥采

用1孔80m钢桁梁、太平四线大桥和解放村双线大桥分别采用(40+64+40)m连

续梁、核桃沟采用32m简支梁跨越主沟;

(2)根据泥石流流量和堆积高度确定铁路桥梁梁底标高，净空满足规范要求;

(3)对于宽浅型沟槽，主沟采用一跨跨越。位于泥石流沟边滩的桥墩设置防护墩，

如核桃沟大桥，3号～5号桥墩设置防护墩，如图3所示;

(4)对于部分泥石流采用综合整治措施。上游采用拦挡，下游采用疏导等措施，且

对泥石流设置检测预警系统。

3.3成兰铁路松潘川主寺至九寨沟段

3.3.1本段泥石流分布与地震的关系

本段内属于高原地形地貌，植被发育，受活动断裂带影响小。1933年叠溪7.5级

地震，1976年8月16日松潘、平武7.6级地震，对该区域内有一定影响，2008

年“5·12”汶川8.0级地震对该区域影响甚微。

3.3.2泥石流分布特征

(1)泥石流成因分析

此区域距近年的几次大地震震中稍远，地震对该区域内影响、破坏逐渐减弱。局部

分布滑坡、崩塌等不良地质，虽然海拔从2500～4000m，但地形相对高差变小，

相对平缓，降水在逐渐减少，有高山冻融现象，碎屑泥石流增多，泥石流危害程度

轻微，泥石流处于间隙期，如图4所示。

(2)分布特征

①受地震影响相对较小，部分为碎屑泥石流，泥石流出于衰退期;

②降水相对减少，流域内堆积物源少，山高坡陡，具有爆发泥石流条件;

图3核桃沟大桥桥址平面图

图4川主寺站泥石流沟图

③具有暴发泥石流的可能性，为小型泥石流，破坏力低;

④泥石流容重相对较小，大部分为稀性泥石流。

3.3.3地质选线和综合选线研究

本段选线时，根据泥石流特征，该区域内泥石流均为稀性、低频率泥石流，且属于

衰退期，一般不需绕避，从泥石流流通区或堆积区采用桥梁方案跨越。

3.3.4泥石流防治及综合整治措施研究

(1)针对泥石流规模小的特征，均采用一跨24m、32m简支梁跨越。对桥下泥石

流沟进行铺砌防护，爆发泥石流时迅速排走，减少桥下淤积;

(2)根据泥石流流量和堆积高度确定铁路桥梁梁底标高，净空满足规范要求;

(3)对于部分泥石流采用综合整治措施，上游采用拦挡，下游采用疏导或设置停淤

场等措施。

3.4成兰铁路九寨沟至哈达铺段

3.4.1本段泥石流分布与地震的关系

成兰铁路经九寨沟县后，进入甘肃境内，穿越东昆仑断裂、迭部－白龙江断裂、光

盖山－迭山南缘断裂、光盖山－迭山北缘断裂及临潭－宕昌断裂。据史料记载，

1654年7月21日甘肃天水南发生8.0级地震，1879年7月1日甘肃文县发生

过8级地震，1976年8月16日松潘、平武7.6级地震对该区域内有一定影响。

3.4.2泥石流分布特征

(1)泥石流成因分析

此区域为地震的强震区，在几次大地震作用下，区域内大型滑坡、崩塌、危岩落石

等不良地质分布于山谷间。山大沟深是这区域的主要地形特征，且植被较差，坡面

风化严重，降雨量较少，泥石流危害程度较严重，规模大，处于泥石流旺盛期。巴

藏沟泥石流沟距著名的舟曲泥石流沟约40km，舟曲县是汶川地震的重灾区之一，

地震导致舟曲县城周边山体松动、岩层破碎，舟曲泥石流沟爆发破坏力极强，爆发

时给人民生命和财产造成了巨大的损失，如图5、图6所示。

图5巴藏沟泥石流沟图

(2)分布特征

①受几次大地震影响大，由于距最近1879年甘肃文县大地震也是133年，泥石

流属于间隙期;

图6舟曲泥石流图

②山高坡陡，具有暴发大规模泥石流的可能性，为大中型泥石流;

③区域内滑坡、崩塌规模大，物质源丰富，泥石流危害严重，破坏力极强;

④泥石流容重相对较大，大部分为粘性泥石流。

3.4.3地质选线和综合选线研究

段内泥石流沟破坏力极强，爆发时规模巨大，成兰铁路线路多次优化方案，采用绕

避或隧道深埋稳定地层内通过。如绕避了多尔沟、池沟泥石流等大型泥石流，唯独

巴藏沟采用桥梁方案跨越，线路选择在流通区和淤积区交界处跨越，选择宽浅、顺

直河段、河谷纵坡平缓段落跨越。

3.4.4泥石流防治及综合整治措施研究

(1)采用桥梁跨越，根据泥石流流量和规模，合理选择桥梁孔跨，采用3×32m简

支梁跨越主沟;若采用1孔96m简支钢桁梁跨越该沟，工程投资要增加近2000

万元人民币。

(2)根据泥石流流量和堆积高度确定铁路桥梁梁底标高，净空满足规范要求;

(3)两主墩设置位于泥石流沟边滩上，桥墩如前所述核桃沟大桥桥墩设置防护墩。

4结束语

成兰铁路地质环境复杂，泥石流问题突出。成兰铁路选线阶段充分考虑了泥石流的

影响，多次优化线路方案，尽可能的绕避或隧道深埋躲避泥石流。在施工图设计中，

根据泥石流特征，合理确定了桥梁孔跨和对泥石流采取综合整治措施。目前本线已

开工建设，在后期的施工过程中，可根据现场实际情况，进一步细化工程措施。在

运营过程中，对于泥石流沟严重区域，设置预警监控系统，做到早发现、早预防和

及时防治，确保运营阶段的安全。

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