鐵路選線在義縣至葉柏壽擴能改造工程中的應用

李　偉

(沈陽鐵道勘察設計院有限公司，遼寧沈陽　110013)

1　項目概況和特點

1.1　項目概況

錦承線起自遼寧省錦州市，向北經義縣折向西至朝陽，經葉柏壽向南至河北省承德，與京承、京通、高新、大鄭和沈山線相通，是遼寧西部路網干線之一，可與東北三省、內蒙古東部以及關內各地區進行客貨交流，是東北地區進京的輔助通道以及東北與關內聯系的重要通道，同時也是蒙東煤炭外運至遼寧的主要通道之一。義縣至葉柏壽鐵路位于錦承線上，地處遼寧省西部，途徑錦州和朝陽兩個地級市及其所轄區縣，全長173.38 km。據記載，錦承線于1921年4月開工修建，1936年6月全線開通運營，全長436 km，其中錦州至葉柏壽段222 km。解放戰爭中受破壞嚴重，1953年1月1日錦承線正式營業。1961年進行過局部改線落坡工程。既有義縣至葉柏壽段技術標準低，為Ⅱ級單線鐵路，最大坡度為22.1‰，牽引質量1 800 t，到發線有效長550 m，最小曲線半徑300 m。大坡度、小半徑、過低的牽引質量嚴重地制約了沿線地區的資源開發和經濟發展，因此該段線路實施復線能力加強勢在必行。

1.2　項目特點

本線目前為單線，既有限制區間通過能力為33.5對，目前開行客車9對、貨物列車19對，能力利用率已經達到94.3%。既有線路標準低，小半徑曲線較多。據統計，800 m以下的曲線有140個，總長49.1 km，小半徑曲線長度占線路總長的28.34%；既有線坡度大，i>6‰的坡段長84.06 km，占線路總長的48.5%；車站到發線有效長為550 m，由于到發線較短，本線重載列車只能在車站通過或壓道岔作業，既有橋、隧大部分為日偽時期建造，鋼梁橋剛度不滿足要求，淺基礎，橋涵泄洪能力不足，隧道局部限界不滿足要求，漏水嚴重，襯砌破損，危及行車安全。

線路經過地段位于遼西低山丘陵區，次級地貌單元有丘間寬谷、河流階地、剝蝕低山丘陵，地勢西高東低，地勢起伏較大，相對高差為0～150 m，沿線地層普遍被第四系覆蓋，河流階地及河漫灘為第四系沖積、洪積、坡積黃土，黏性土，粉土，淤泥質土，砂類土及碎石類土。沿線不良地質現象主要有：崩塌、落石、泥石流、采空區、水庫坍岸、滑坡及不穩定斜坡等。

朝陽市山川壯美、名勝薈萃。古樸蒼茫的山川地理孕育了集山、水、林、泉、瀑、峽、洞為一體的壯麗自然景觀，構成了20多處風景名勝區，沿線經過6處化石自然保護區、5處水源地、多處文物遺址及大面積采空區。

2　主要技術標準的選擇

根據調查，近期區段貨流密度上行4 020萬t，下行2 445萬t；開行旅客列車7對，結合本線在路網中的功能與定位，本線鐵路等級定為Ⅰ級、雙線；考慮到本線客流較小且京沈客專正在籌劃當中，因此設計行車速度采用120 km/h；限制坡度采用6‰，電力牽引5 000 t，到發線有效長度按1 050 m設計。

圖1　北票南地區方案研究示意

3　主要設計原則

本項目為既有線能力加強改造工程，因此設計上要充分利用既有線，并對所利用部分的軌道進行加強，包括換軌、換枕、補充碎石。本線上行方向為重車，增建二線主要應選擇在重車方向。沿線經過大量的自然保護區、水源地、風景名勝區，為減少水土流失，保護自然環境，取、棄土場的位置要避開上述地點，并盡量縮短取、棄土的運距，以降低工程投資。本著強本簡末、以人為本的原則，鐵路與公路的交叉全部采用立交，并滿足村民及城鎮總體規劃。

4　主要工點的選線

本線地形較為復雜，在設計中涉及到了橫斷面選線、地質選線、左右線位置比選、樞紐方案比選、新建雙線與新增二線單繞方案比選等，其中以北票南地區樞紐方案比選及葉柏壽地區繞避采空區方案比選較為復雜。

4.1　北票南地區樞紐方案研究

(1)既有概況

北票南站是錦承線上的中間站，也是北票支線的接軌站，位于白石水庫保護區內，按環評要求該站應封閉。北票支線起始于北票南站，止于北票站，全長13.4 km。設計研究了北票支線下穿疏解方案和北票支線中穿疏解方案(如圖1所示)。

(2)北票支線下穿疏解方案

錦承線：線路自CK94+300雙線并行向西至CVK95+850設北票南線路所，在CVK96+800和CVK97+588分別跨越大凌河和既有錦承線后折向西南，在既有線右側傍山前行至CVK98+800設北票西線路所，出北票西線路所后折向南至比選方案終點CK99+600。

北票支線：自北票南線路所(錦承線CVK95+800)18號道岔側向引出，與改建后的錦承線并行350 m后，以550 m半徑折向北，在分別跨越大凌河、下穿改建錦承線和上跨既有錦承線后，至BCK3+400設大老虎溝線路所(比選方案終點)。

聯絡線：自北票西線路所(錦承線CVK98+800)18號道岔側向引出后，沿既有錦承線向東前行，以550 m半徑折向北，在BLCK1+383處下穿新建錦承線后，與北票支線并行至大老虎溝線路所(BCK3+400)。

(3)北票支線中穿疏解方案

錦承線：線路左線自CK94+300起，以800 m半徑折向西北至CK95+550設北票南線路所，于CK96+300跨越大凌河后折向西南，沿既有線向西前進至CK98+450設北票西線路所，出北票西線路所后折向南至比選終點CK99+600。右線自CK94+300，以800 m半徑折向西至CK95+550設北票南線路所，在分別跨越大凌河和既有錦承線后折向西南，于既有線右側傍山前行至CK98+450設北票西線路所，出北票西線路所后折向南至比選終CK99+600。

北票支線：由北票南線路所(錦承線CK95+500)18號道岔側向引出，與新建錦承線并行350 m后，以550 m半徑折向北，在分別跨越大凌河、下穿新建錦承線和上跨既有錦承線后，至BCK3+400設大老虎溝線路所(比選終點)。

聯絡線：由北票西線路所(錦承線CK98+450)18號道岔側向引出，沿既有線向西前行，以550 m半徑折向北，在BLCK1+445處下穿新建錦承線后，與北票支線并行至老虎溝線路所(BCK3+400)。

(4)方案分析及推薦

雖然北票支線中穿疏解方案較北票支線下行疏解方案投資多2 768.42萬元，橋梁長度長，路基土石方量大，但北票支線至義縣方向及朝陽至駱駝營方向行車不切割正線，不會產生敵對進路，行車較安全。因此從保證運輸安全方面考慮，北票支線中穿疏解方案更為合理。

4.2　葉柏壽地區繞避采空區方案研究

(1)既有概況

既有線K211+590～K219+500段線路長度雖然僅為7.91 km，但線路高差為39.15 m，平均坡度達5.5‰。該段地形較為復雜，既有線北側為牤牛河，牤牛河北側分布有兩處一級水源保護區、建平縣城鎮規劃新區、寶山鐵礦及小平房村的多個礦區，既有線南側零星分布有建平縣南山鐵礦和小平房五家溝鐵礦，在既有線南側約2 km處有京四高速公路與之平行，并在K213處既有線與高速公路交叉。

較短的距離，較大的高差以及周邊環境的限制，使得該段線路選線難度加大。設計過程中先后調查了縣規劃局、國土資源局、交通局、水利局，并到相關的村鎮調查采空區的情況，充分調查并收集了大量詳實的采空區資料，現場采用物探加鉆探相結合的技術手段，初步探明了采空區的位置、傾向寬度及深度，為設計方案的比選打下了良好的基礎。

在這些詳細資料的基礎上，設計選用了兩胯牤牛河方案、沿既有線方案，高速公路南、北等四個方案對該段線路進行了分析比較，最終確定了對礦區影響小、投資省、線路最為安全的設計方案(如圖2所示)。

(2)方案研究

兩跨牤牛河方案：該方案線路由CK214+000引出后折向西北先后跨越既有線、長深高速公路和牤牛河，繞避建平縣第二水源地一級保護區后折向西南再次跨越牤牛河和既有線，線路在小平房五家溝鐵礦和小平房鐵礦牤牛河采礦區中間穿過，經南溝北側到達葉柏壽站，比選方案終點里程為K222+300。

沿既有線方案：線路由CK208+000引出后向西北走行，在CIK210+440處下穿長深高速公路后靠近既有線，在CIK213+230、CIK214+225處以1 550 m長特大橋跨越既有線，經南溝北側到達葉柏壽站，該方案壓覆小平房五家溝鐵礦和建平縣南山鐵礦，在CIK214+500處以橋梁形式跨越南山鐵礦采空區，至比選方案終點K222+300。

高速公路北方案：線路由CK208+000引出后折向西北先后跨越既有線、上跨長深高速后沿長深高速走行，設東南山隧道后擇向北，經南溝新村北側至比選終點K222+300。

高速公路南方案：線路由CK208+000引出后直線延伸，在CK209+500處轉向東，沿高速公路南側前行，在CK212+200折向北，設東南山隧道后擇向北，前行經南溝新村北側至比選終點K222+300。

(3)方案分析及推薦

圖2　葉壽柏地區繞避采空區方案研究示意

兩跨牤牛河方案：線路在小平房五家子鐵礦區和南山鐵礦區中間穿越，雖然線路沒有穿越采空區，但線位離礦區最近距離僅為50 m，本方案勢必會對礦區資源造成很大的浪費，而且特大橋長度達到2 531 m，為四個方案中最長的；沿既有線方案：線路穿越采空區，采空區的處理難度極大，工程費用也較大；沿高速公路南、北方案遠離采空區及礦區，有利于礦產的開發和利用，可以保護礦產資源，符合國家產業政策，這兩個方案相比，隧道長度基本一樣致，但沿高速公路北方案橋梁長度要長1.6 km，工程投資上沿高速公路北方案要多1.1億元，而且沿高速公路北方案兩跨既有線，施工過程中對既有線干擾大。沿高速公路南方案雖然運營長度略長，但壓覆礦產資源面積少，而且線位不經過采空區，工程實施難度不大，工程投資少，因此該方案作為最終的貫通方案。

5　環保選線

大凌河是遼西最大河流，流經朝陽市、北票市、義縣、凌海市。白石水庫位于遼寧省北票市境內的大凌河干流上，是一座防洪、灌溉、城市供水為主，兼顧發電、養魚等綜合利用的大型水利樞紐，既有鐵路穿越白石水庫二級保護區。牤牛河發源于內蒙古敖漢旗南營子，是大凌河中游左側的多沙支流。既有線經過化石自然保護區六處，即：義縣古生物化石省級自然保護區、金陵寺-羊山古生物化石市級自然保護區、趙戶溝-校花吐古生物化石市級自然保護區、朝陽市龍城區上河首化石市級自然保護區、朝陽市波羅赤-勝利化石市級自然保護區及南公營子古生物化石市級自然保護區。既有線附近現有水源地五處，義縣市政水源地、白石水庫水源地、朝陽市中山水源地、地閻王鼻子水庫水源地及建平縣第二水源地。

設計選線中，以少占耕地為原則，對上述水源地附近線路的選線以繞避為主，距離滿足環保要求，對化石保護區及其他的風景名勝區進行繞避，必需穿越的時候，線位選在從緩沖區和實驗區范圍內經過，避免穿越核心區，并要求在施工前應在科學指導下對化石保護區進行保護性挖掘，進行全程監控，及時進行搶救性挖掘。

線路盡量利用地形、地貌，與周圍環境協調配合，少占耕地、少拆遷，合理調配土方，盡量少占良田，節約用地。為減少水土流失、保護自然環境，針對不同路基工點類型采取不同工程措施，對路基邊坡采取綠化、防護措施，合理規劃取棄土場，盡量減少占用農田，并及時恢復植被或復耕，不能利用時，棄土場的選擇，結合地方規劃，盡量少占耕地。同時，棄土場結合當地的實際情況，采取復耕、造地、種草、植樹等綠化措施，邊坡做好工程防護。

6　結束語

從本項目的設計過程來看，一個項目的成功和設計方案的合理，需要在設計前期收集大量翔實而準確的資料，對項目的特點進行準確細致的分析，確定合理的技術標準，對設計方案進行多方案比選，在比選過程中要從經濟效益、社會效益、運輸組織、工程實施難度等多方面進行分析，并注重環保選線，從而保證鐵路項目的建設服務于廣大民眾，服務于社會。

[1]GB50091—99 鐵路車站及樞紐設計規范[S]

[2]劉其斌，馬桂貞.鐵路車站及樞紐[M].北京：中國鐵道出版社，1997