文山至蒙自鐵路線路方案研究

劉劍飛 彭妮蘭 陳文榮

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

文山至蒙自鐵路位于“老少邊窮”多民族聚居區，經濟總量偏低，工業發展滯后；沿線坡陡溝深，地形地貌復雜，巖溶中等-強烈發育；環境敏感區眾多。選線時，應充分落實各項主要影響因素對選線的影響程度，有針對性地提出選線原則和工程處理措施，按照“舍小求大”的原則進行綜合比選分析，確定最優方案[1-2]。采用集成了衛星影像、航飛影像、三維地物模型等信息的數字地球軟件進行輔助設計[3]，其包含的數字化地理信息能夠滿足方案研究階段大面積選線的要求。

1 概述

文山至蒙自鐵路是西南沿邊鐵路的重要組成部分，向西銜接彌勒至蒙自鐵路、云桂鐵路通達昆明，向東銜接規劃的文山至富寧鐵路、云桂鐵路，其建設對于加強沿邊地區東西向聯系，擴大路網覆蓋面，完善區域鐵路網結構具有重要意義[4]。線路起自文山壯族苗族自治州首府文山市，終到紅河哈尼族彝族自治州蒙自市，線路長116.148 km。以下結合沿線自然特征，對線路方案進行研究。

2 沿線自然特征

2.1 地形地貌

文山至蒙自鐵路位于云貴高原南緣，東西兩端分別為文山構造溶蝕斷陷盆地和蒙自構造侵蝕湖積平原，中部為淺-深切割的中山山地高原地貌，沿線自然坡度較大，整體地勢中間高、兩端低，如圖1所示。

圖1 沿線地形地貌示意

2.2 地震

根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306—2015)，Ⅱ類場地下，場區地震動峰值加速度為0.05～0.10g，地震動反應譜周期為0.45 s。

2.3 工程地質

(1)復雜地質問題

①巖溶：沿線可溶巖地層分布較廣，占出露巖層的43.1%。易遭遇突水、突泥等地質災害。

②礦區與采空區：沿線礦產資源較豐富，開采年代久遠，形成了多個采空區。

③構造：沿線構造活動強烈，斷裂及褶皺構造發育，多組斷裂構造交匯，易導致滑坡、巖堆、危巖落石等各種重力地質災害。

(2)處理措施

①巖溶：查明越嶺區巖溶及巖溶水發育規律，選線時繞避或以大角度通過巖溶強烈發育帶、構造發育帶、可溶巖與非可溶巖接觸帶、大型富水溶蝕洼地、暗河。高程1 000～1 500 m為區域內巖溶地下水的主要排泄地帶，線路應盡量走行于巖溶侵蝕基準面以上。復雜巖溶隧道應做專項巖溶水文地質分析，并選擇在垂直循環帶中通過，以降低施工及運營風險。

②礦區與采空區：查明采空區分布，選線時應繞避規模較大的礦區及采空區。

③構造：選線時盡量以大角度通過斷裂，避免大段落與斷裂并行，并充分利用寬緩穩定坡面展線爬高，避免沿陡峻河谷斜坡展線。對繞避困難、穩定性較好、規模較小的復雜地質地段，應根據其性質、規模、工程地質條件、危害程度等因素，選擇合理部位通過。

2.4 環境敏感點

沿線共分布有1處國家級自然保護區、1處國家級濕地公園、2處地方風景名勝區及8處水源保護區。沿線地區歷史文化積淀深厚，人文環境特色濃郁，共有以碧色寨為代表的4處國家級傳統村落及數十處文物保護單位。

3 數字地球軟件輔助設計

Google Earth擁有全球高清衛星影像、高程數據、等高線等資源，百度地圖和高德地圖等軟件擁有較為精確的鐵路、公路、水系等信息。利用這些軟件實時批量提取數字地形與影像數據，在AutoCAD平臺下輔助鐵路選線設計，并將鐵路設計成果在Google Earth中形成三維立體圖像，實現大面積、高精度選線，不遺漏有價值的方案。

4 線路方案

方案比選思路：根據區域經濟據點、運輸組織、工程地質、環境敏感區、建設條件及工程投資等因素，形成北線、中線、南線三大走向方案，納入綜合比選。方案構成見圖2，線路方案示意見圖3。

圖2 方案構成

圖3 全線線路方案示意

4.1 北線方案

(1)文山至薄竹段

該段推薦沿高速公路方案，具體研究見“4.2中線方案文山至老寨段”說明。

(2)薄竹至紅河段

根據巖溶、地下暗河發育狀態，以及線形、設站條件等因素，研究了繞避南洞暗河方案和取直方案。

①繞避南洞暗河方案：線路長62.58 km，橋梁長13.076 km，隧道長38.165 km，最長隧道為10 580 m ，橋隧比為81.88%，工程投資為44.32億元。優點：繞避了南洞巖溶地下暗河系統中的大黑水洞暗河和小黑水洞暗河，地質條件相對較好，隧道工程相對簡單。缺點：向北展線13.21 km，投資最多。

②取直方案：線路長49.37 km，橋梁長6.655 km，隧道長37.875 km，最長隧道為15 605 m，橋隧比為90.20%，工程投資為39.41億元。優點：線路較短，工程投資更省。缺點：走行于南洞巖溶地下暗河系統中的大黑水洞暗河和小黑水洞暗河的流域范圍，巖溶水文地質條件復雜，施工風險大；最長隧道達到15 605 m，工期最長。

經比較，繞避南洞暗河方案地質條件相對較好，隧道工程相對簡單，設站條件較好，站間距布局合理，故推薦繞避南洞暗河系統方案。

北線方案走向綜述：線路自新建文山南站引出，向西北經文山老城區西側設文山站，沿蒙文硯高速公路，經馬塘鎮、薄竹鎮、開遠大莊鄉、草壩鎮，終到蒙自市在建彌蒙鐵路紅河站。線路全長121.983 km，橋梁長25.134 km，隧道長63.495 km，橋隧總長88.629 km，橋隧比為72.66%，工程投資為86.39億元。

4.2 中線方案

(1)文山至老寨段

結合公路交通廊道走向及文山國家級自然保護區老君山片區、暮底河水庫水源保護區等環境敏感區域分布，研究了沿高速公路方案和老君山取直方案，見圖4。

圖4 文山至老寨段方案(中線)

①沿高速公路方案：線路長42.8 km，橋梁長8.543 km，隧道長16.145 km，橋隧比為57.68%，工程投資為31.32億元。優點：沿蒙文硯高速公路走廊走行，橋隧比重低；所經經濟據點多，可促進鄉鎮經濟發展。缺點：線路繞長2.8 km，投資多。

②老君山取直方案：線路長39.992 km，橋梁長6.067 km，隧道長24.745 km，橋隧比為77.05%，工程投資28.33億元。優點：線形順直。缺點：帶動地方鄉鎮經濟發展方面較差。

經比較，沿高速公路方案線路走行于既有交通廊道，橋隧比重低，施工便利，工程相對簡單，完全繞避了環境敏感點，所經經濟據點較多，文山站址更靠近城區，故推薦沿高速公路方案。

(2)老寨至紅河段

結合地形、地質條件和水源保護區范圍，研究了經芷村北方案和經芷村南方案，見圖5。

①經芷村北方案：線路長49.129 km，橋梁長6.207 km，隧道長32.115 km，橋隧比為78.0 %，工程投資為34.80億元。優點：地質條件相對較好; 線路長度短，工程投資省。缺點：芷村至紅河段高程相對較高；且方案穿越莊寨水庫二級水源保護區。

②經芷村南方案：線路長51.592 km，橋梁長7.046 km，隧道長35.440 km，橋隧比為82.35 %，工程投資為36.54億元。優點：芷村至紅河段高程相對較低。缺點：芷村站附近構造發育，地質條件相對較差。

經比較，經芷村北方案線路長度短，工程投資省，地質條件相對較好，對昆河鐵路(米軌)影響較小，故推薦經芷村北方案。

中線方案走向綜述：線路自新建文山南站引出，向西北經文山老城區西側設文山站，沿蒙文硯高速公路，經馬塘鎮、薄竹鎮、老寨苗族鄉、芷村鎮，終到蒙自市在建彌蒙鐵路紅河站。線路全長114.029 km，橋梁長15.053 km，隧道長65.8 km，橋隧總長80.853 km，橋隧比為70.91%，工程投資為80.77億元。

4.3 南線方案

(1)文山至屏邊北段

結合礦區、不良地質和環境敏感區分布、那母果河橋位，研究了120 m高橋方案、90 m高橋方案和取直方案，見圖6。

圖5 老寨至紅河段方案(中線)

圖6 文山至屏邊北段方案(南線)

①120 m高橋方案：線路長28.4 km，工程投資為21.24億元。優點：完全繞避采礦區和自然保護區，遠離地下暗河，線形較順，長度適中，工程投資適中。缺點：那母果河橋高118 m，采用(110+196+110) m連續鋼構，工程復雜。

90 m高橋方案：線路長28.969 km，工程投資為21.48億元。優點：那母果河橋高90 m，采用64 m大跨簡支梁，工程較簡單。缺點：線路最長，線形較差，走行于地下暗河下方300 m，存在較大的施工風險。

②取直方案：線路長27.413 km，工程投資為19.85億元。優點：線路最短，線形最為順直，工程投資最省；那母果河橋高19 m，工程簡單。缺點：以隧道穿越自然保護區的核心區和緩沖區，存在法律障礙，線路走行于地下暗河下方300 m，存在較大的施工風險。

經比較，120 m高橋方案線路長度較短，線形順直，工程投資適中，可完全繞避文山國家級自然保護區老君山片區和采礦區，不與地下暗河交叉，故推薦120 m高橋方案。

(2)屏邊北至蒙自段

結合地形地質條件、鄉鎮經濟據點分布、布站及越嶺條件等因素，研究了經新安所方案、經沙壩方案、取直局部雙插方案，見圖7。

圖7 屏邊北至蒙自段方案(南線)

①經新安所方案：線路長44.87 km，橋梁長6.425 km，隧道長25.985 km，橋隧比為72.23%，工程投資為32.45億元。

②經沙壩方案：線路長48.182 km，橋梁長5.015 km，隧道長29.855 km，橋隧比為72.37%，工程投資為34.84億元。

③取直局部雙插方案：線路長41.617 km，橋梁長6.68 km(其中單線橋3.731 km，雙線橋2.949 km)，隧道長26.87 km(其中單線隧道11.705 km，雙線隧道15.165 km)，橋隧比為80.62%，工程投資為35.29億元。

經比較，經新安所方案全線技術標準統一，線路長度適中，線形較為順直，布站均衡，所經鄉鎮據點最多，工程投資最省，不良地質和環境敏感區影響小，故推薦經新安所方案。

南線方案走向綜述：線路自新建文山南站引出，向西北經文山老城區西側設文山站，后折向西南，經小街鎮，穿老君山，跨那母果河，經屏邊縣和平鄉、新華鄉、芷村鎮、新安所鎮，引入昆玉河鐵路蒙自站，后沿昆玉河鐵路增二線，終至在建彌蒙鐵路紅河站。線路全長116.148 km，其中新建線路長101.670 km，橋梁長8.967 km，隧道長69.605 km，橋隧比為77.28%；昆玉河鐵路增建二線線路長14.478 km，橋梁長0.465 km，無隧道；工程總投資為77.66億元。

5 線路方案比選

5.1 經濟據點方面

北線方案：途經文山、蒙自、開遠3縣市及馬塘鎮、薄竹鎮、鳴鷺鎮，距離開遠市區及鳴鷲鎮較遠，沿線站點吸引人口59.43萬人。

中線方案：途經文山、蒙自2縣市及馬塘鎮、薄竹鎮、老寨苗族鄉、芷村鎮，沿線站點吸引人口60.43萬人。

南線方案：途經文山、蒙自、屏邊3縣市及小街鎮、和平鄉、新華鄉、芷村鎮、新安所鎮，沿線站點吸引人口63.23萬人。

5.2 運輸組織方面

北線方案：運營長度較南線方案長5.835 km，平均每年增加運營費約700萬元，客運旅行時間增加約3 min；旅客列車在蒙自地區只能停靠紅河站，距主要生活居住區相對較遠，客流出行便利性不足。

中線方案：運營長度最短，較南線方案短2.119 km，平均每年節約運營費約250萬元，客運旅行時間縮短約1 min；旅客列車在蒙自地區只能停靠紅河站。

南線方案：本線旅客列車既可停靠紅河站，也可經停蒙自站，蒙自至紅河間增建二線后，通過能力將有較大幅度提升，大大改善了地區客運組織的靈活性(可根據需要組織部分蒙自站與昆明間的始發車)。

5.3 工程地質方面

北線方案：穿越典型的巖溶峰叢洼地和溶丘洼地區，巖溶地下水以管道流為主，巖溶泉和暗河的流量較大且動態變化大，巖溶強烈發育。沿線可溶巖長約98.6 km，占全線80.8%。線路走行于斷層較密集發育區，線路23次與斷層相交，工程地質條件很差。

中線方案：穿越的典型巖溶地貌主要為老寨巖溶槽谷峰叢洼地和石門洞溶丘洼地，巖溶中等-強烈發育。沿線可溶巖長約68.7 km，占全線60.2%。線路走行于斷層密集發育區，線路30次與斷層相交，斷裂與褶皺發育，全線整體工程地質條件差。

南線方案：典型巖溶地貌較少，主要為石門洞溶丘洼地，巖溶地下水以巖溶裂隙水為主，地下水以泉排泄為主，巖溶弱-中等發育。沿線可溶巖長約50.0 km，占全線43.1%。線路走行于斷層密集發育區，線路36次與斷層相交，斷裂與褶皺發育。全線巖溶地貌分布較少，地下暗河少見，巖溶水文地質條件較復雜，整體工程地質條件相對較好。

5.4 環境敏感區方面

北線方案：線路對環境影響最小，基本繞避水源保護區、自然保護區、風景名勝區等環境敏感點。

中線方案：線路穿越暮底河水庫水源保護區準保護區600 m，穿越蒙自五里沖水庫水源保護區11.03 km(其中二級保護區4.69 km、準保護區6.34 km)。

南線方案：線路穿越文山國家級自然保護區(老君山片區)實驗區315 m；穿越暮底河水庫水源保護區準保護區1.79 km；穿越蒙自五里沖水庫水源保護區準保護區16.0 km，對環境的影響小。

5.5 建設條件及工程投資方面

北線方案：文山南至薄竹段分布蒙文硯高速公路，薄竹至紅河段道路較少，建設條件一般，工程投資較南線方案多8.73億元。

中線方案：沿線分布蒙文硯高速公路，建設條件最好，工程投資較南線方案多3.11億元。

南線方案：沿線分布縣道，建設條件相對較好，工程投資最省。

6 研究結論

根據三大走向方案的綜合比選，南線方案新建線路最短，投資最省，客貨運輸徑路最優，基本繞避了環境敏感點、礦區、暗河發育區，行經可溶巖地帶最短，設站兼顧鄉鎮經濟據點最多，站址符合文山、蒙自兩市政府意見。另一方面，該線的建設可促進老君山、暮底河水庫、新安所等地方特色旅游資源開發，因此，推薦南線方案。