本站原创[摘 要]随着经济的快速发展,我国道路交通工程建设有了突飞猛进的提升,但泥石流地质灾害一直威胁着其桥梁工程安全.本文对泥石流灾害地区的桥梁工程选址、墩台基础、桥下净空设计等问题作了深入细致的分析,并就桥梁墩台防护问题进行了论述.
[关 键 词]泥石流铁路桥梁桥下净空
[中图分类号]TU997[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-9-244-1
随着我国西部山区经济的开发和交通线路的延伸,公路铁路遭遇泥石流地质灾害的情况亦随之增加.当道路交通工程不可避开泥石流发育区时,通过该灾害区的工程措施只有桥梁与涵洞.进行桥梁涵洞设计时要对工程选址、墩台基础、梁式选择以及桥下净空等关键环节予以高度重视,以避免或减轻泥石流灾害损失与危害.
1桥位选择
1.1泥石流流通区桥位.（1）桥址应与流通区河势、流向正交,不得已时斜交角不要大于10～20°.（2）桥位应选在沟道顺直、主流稳定、上下游无急弯、纵坡较一致或上缓下陡的沟段.（3）桥位不应选在上下游都有急弯、坡度由急变缓的变坡点附近或陡坎下面.（4）桥位紧接隧道、明洞洞口时,要桥隧结合考虑,留足桥下净空,防止泥石流堵桥时漫流进入隧道.
1.2泥石流堆积区桥位.（1）泥石流堆积区由于沟道不明显、水流分散、漫流淤积严重、流向极不稳定等原因,设桥宜分散,不宜集中.（2）针对各泥石流沟道水文、泥砂、冲淤特征,及上游流向与下游出口河流走势,分清主次,在泥石流扇上分别设主桥与备流桥.主桥按全部泥石流流量设计,备流桥按泥石流特点,因地制宜按50～70%泥石流流量设计.（3）沟道明显、河床稳定、上下游都接通流路时,应见沟设桥,不宜强行并沟设桥.（4）桥位应与泥石流扇辐射线正交.山前区泥石流桥位愈往下游愈好,山麓区泥石流桥位则越往下游越佳,并禁止桥位选在扇缘被主河切蚀影响范围内,避免主河冲切时基础要深、本沟淤积时净空要高的双重危害.（5）泥石流改沟并桥要慎重,应有充分科学依据,改沟后的水文、泥砂和地质地貌以及经济效益均应比未改前更好才有意义.（6）在泥石流堆积区设桥,桥下净空必须满足设计年限内的河床总淤积高,反对采用开挖沟床或清淤河床来满足桥下的虚拟净空的做法.（7）上下游和出口有较好的排导条件时,可集中设桥,可采用V型槽排放泥石流,但应在扇形地两翼洼地留设备险桥,排除积水,预防泥石流改道的灾害.
2桥梁孔跨
泥石流地区桥梁设计必须按照流势,顺其自然的原则,桥梁孔跨设计不能单凭流量,应结合地形、地质、河相与泥石流性质以及危害作用和发展走势等因素,综合考虑其孔跨.
2.1泥石流流通区孔跨.流通区沟道明显和稳定,桥孔设计不宜压缩沟床,不宜在沟中设墩,最好用单孔,大跨跨过主沟,以不改变泥石流的运动规律为原则,避免泥石流强大冲击危害.
2.2泥石流堆积区孔跨.（1）山麓区泥石流堆积扇孔跨.在有明显沟槽的扇形地上设桥时,孔跨不应仅凭流量确定,要参照地形、沟槽宽度和泥石流常年活动范围设桥,不宜过分压缩,主流中不应设墩,最好采用大跨跨过.在无明显沟槽的泥石流扇上设桥时,孔跨要分清流量、流势、流向与桥孔的主次,按泥石流的常年洪水宽度确定桥长.（2）山前区泥石流堆积扇孔跨.山前泥石流扇形地一般沟槽宽浅,经常漫流改道,主流不稳定.桥孔应分清流量、流势、流向与桥位的主次,按泥石流常年流水宽度确定桥长.在有条件压缩孔跨时,主桥和粘性泥石流的压缩度不宜小于0.8～0.9；备险桥和稀性泥石流的压缩度不宜小于0.7～0.8.
2.3设V型槽排导泥石流的桥孔.在有条件设计V型槽排泄泥石流的沟道上,桥孔则不宜过长,通常跨度大于槽宽的3～4倍,桥下净空高出槽顶2.0m,为泥石流留有余地,而V型槽标准则按主体工程设计.
3桥梁净空与梁式选择
3.1桥下净空高度控制条件.（1）山前区（宽谷段）泥石流桥下净空受设计年限、河床累计淤积高度控制.（2）山麓区（峡谷段）泥石流桥下净空受一次性极限最大淤积高度控制.（3）遇泥石流出口主河流上涨时,则桥下淤积值应加上主河流在设计年限内的累计淤积值,受主、支流淤积值之和控制.（4）泥石流淤积值,随地形条件、堆积扇部位、区域转换条件和桥位不同而异,需综合分析确定.（5）在有条件设计V型槽的泥石流沟,其桥下净空不考虑淤积值.（6）严禁采用开挖河床、清淤河床等办法来增大桥下净空.
3.2梁底最低标高计算.桥下净空是泥石流地区桥梁设计的主要控制条件,其梁底最低标高根据设计规范,由以下公式计算确定,以宁高勿低为原则.Hp等于hb+hc100+hn+hd+hw+hz+c式中：Hp-梁底最低标高；hb-沟底地面平均标高；hc100-百年一遇的泥石流水深；hn-设计时限内的河床淤积高；hd-巨石漂浮泥面的数值；hw-泥位弯道外侧超高值；hz-泥石流受阻的冲起爬高值；c-安全高,按桥型选用.
3.3梁式选择.为了尽可能提高受泥石流控制的桥下净空,应选择使用低高度钢筋混凝土梁或下承式栓焊梁.
4桥墩及基础
利于排泄、防止泥石流撞击墩台和冲刷基础是泥石流沟上的桥梁墩台设计原则.
4.1墩台形式.在泥石流沟中要尽量减少设计桥墩.设墩时不允许用轻型桥墩,最好是用圆端形或圆形实体桥墩,以适应多变的流向和强大的冲击力.在颗粒粗大、冲击力强的泥石流沟中,桥墩迎水面要加强结构的整体性和建材的耐磨性.实践证明,现行的墩台定型设计大多不能抗御泥石流的冲击力.因此,在泥石流沟主流线上的桥墩设计应作泥石流冲击力的特别验算.
4.2桥墩基础.尽管桥梁设计常受泥石流沟道累计性淤积控制,然而在未完成累计性淤积之前,仍有被泥石流集中冲刷的风险.因此,泥石流冲刷常和地理位置、泥石流密度、泥石流运动特征以及建筑物形状位置等有关联.（1）山麓区泥石流桥基,要考虑堆积扇常遭主河水流冲刷、切蚀、搬运的影响.当形成泥石流排泄基面低落凌空时,将产生揭底拉槽式溯源冲刷下切.如成昆线迤步苦泥石流沟1966年爆发泥石流时,恰遇金沙江处于低水位,形成陡降凌空的排泄基面,导致揭底拉槽式冲刷,将泥石流沟一次切深13.0m.利子依达泥石流1981年一次性拉沟揭底冲深3～5m,长达3000m.由此可见,山麓区泥石流桥基常受一次性揭底冲刷控制.（2）当桥墩处于泥石流堆积扇扇缘,有直接遭受主河水流割切冲刷危害时,桥墩基础有可能跌落入主河床中,其桥基应按河床床面和水流计算桥基冲刷深度.（3）山前区以淤为主的泥石流沟上的桥基埋置深度,一般按泥石流沟现状计算桥基冲刷,并适当考虑在一定使用时段内,可能产生的累计性淤积高度的作用,恰当地减小部分冲刷线以下的安全值.（4）在有条件设计V型槽排泄泥石流时,其桥基深度不考虑冲刷与淤积的作用.
5小结
对于西部泥石流灾害发育的山区,公路铁路工程跨越泥石流沟谷采用最多的工程措施是桥.在选定公路铁路方案的条件下,布设好桥梁工程,计算关键参数,将有助于提高防御泥石流灾害的能力,是保障公路铁路运营安全的重要举措.