新建蒙文鐵路線路方案研究

史小倫

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

鐵路建設是一項牽涉面廣，影響因素多，技術層次高的復雜的系統工程，線路方案是鐵路工程的關鍵，它的優劣關系到鐵路本身功能的發揮和在路網中是否能起到應有的作用。

我國幅員遼闊，地形復雜多變，資料顯示山區占國土面積的65%，目前東部地區路網建設日臻完善，西部偏遠山區的鐵路網絡欠完善，還需要大力建設，為實現全面小康社會鋪路。山區地形地貌條件復雜，地質災害頻發，生態環境脆弱等給鐵路選線帶來了技術挑戰，通過對蒙文鐵路的選線實踐進行綜合分析，總結出山區鐵路選線的主要影響因素，做好減災防災選線，確保鐵路運營的安全。

2 工程概況

2.1 工程概況

蒙自至文山鐵路是我國中長期鐵路網絡規劃建設的芒市-防城港西南沿邊鐵路的重要組成部分，是云南省十三五鐵路網規劃的重點建設項目，項目位于云南省紅河州和文山州，線路全長約112.01 km。沿線地質構造發育，區域地質作用強烈、巖性多變、地形復雜、坡陡谷深、氣候垂直分帶明顯，沿線各處水文地質條件差異較大，地表水及地下水發育。沿線另分布有水源保護區、自然保護區、國家級森林公園、大型工業廠礦，昆河米軌多次盤繞交叉，線路選線要求較高，需結合環保、地質、地形條件、經濟據點等綜合考慮，優化分析。

2.2 鐵路主要技術標準推薦意見

1）鐵路等級：國鐵Ⅰ級。

2）正線數目：雙線。

3）設計行車速度：160 km/h（預留 200 km/h平縱斷面條件）。

4）線間距：4.4 m。

5）最小曲線半徑：一般3 500 m，困難2 800 m。

6）限制坡度：12‰，雙機坡24‰。

7）牽引質量：3 000 t。

8）牽引種類：電力牽引。

9）機車類型：旅客列車（動車組、HXD3）；貨物列車（HXD2）。

10）到發線有效長：650 m（雙機680 m）。

11）閉塞類型：自動閉塞。

3 總體方案研究

3.1 線路走向方案研究

本項目行進于滇東南喀斯特中山地貌，地勢南高北低，地形陡峻，工程地質復雜。山脈主要呈北西-北北西向延展，谷嶺相間，起伏跌宕；主要通過蒙自湖積平原、巖溶化山地、構造侵蝕山地、巖溶溝谷區、峰叢洼地區、文山盆地等地貌，范圍內經濟據點較少。控制線路走向的因素有地下暗河徑路、文山國家級自然保護區老君山片區、那母果河礦區、水庫水源地保護區等方面，在確定紅河機場接軌和文山地區站位方案的基礎上，綜合比選了南線、中線、北線3個走向方案。如圖1所示。

1）南線方案

線路自紅河機場站引出，繞蒙自銦鋅冶煉廠至芷村設站，在中廠附近跨越那母果河，再以長隧方案南繞老君山國家級自然保護區至小街，沿暮底河水源保護區南側進入文山市。全線新建正線長度112.01 km，工程投資約122.56億元。重點工程主要是老君山隧道，隧道全長12.94 km，不均勻人字坡，工期約58.9個月。

圖1 線路走向方案示意圖Fig.1 Sketch map of railway trend scheme

2）中線方案

線路自紅河機場站引出，繞蒙自銦鋅冶煉廠至芷村設站，出站后線路向東北方向行進經老寨、薄竹，而后與在建蒙文硯高速并行，北繞暮底河水庫進入文山市。全線新建正線長度114.28 km，工程投資約120.49億元。重點工程主要是莊寨隧道，隧道全長11.56 km，不均勻人字坡，工期約57個月。

3）北線方案

線路自紅河機場站引出，與開河高速公路并行一段后上跨公路，北繞碧色寨國家文物保護單位后，穿越梨耙山至薄竹后接中線方案。全線新建正線長度123.68 km，工程投資約129.56億元。重點工程主要是沖寨隧道，隧道全長9.17 km，為單面坡隧道，工期約59個月。

3.2 方案綜合比選及推薦意見

從線路長度及工程投資分析：中線與南線兩個方案的長度差距不大，南線方案線路長度最短，但隧道工程量大，橋隧比高；中線方案薄竹至文山段線路多走行于巖溶洼地，需以橋梁形式通過，橋梁工程較大，較南線方案節省2.07億元；北線方案線路長度長，線形條件較差，工程投資增幅最大，較南線方案增加7.3億元。

1）從工程地質條件分析

南線方案經過的巖溶地段屬中等-強烈發育，隧道多處于垂直滲流帶，局部地段位于水平循環帶；其他主要不良地質問題為滑坡、危巖落石、順層、順層偏壓、軟土、膨脹土等，應通過工程措施處理。

中線方案主要的工程地質問題為順層、順層偏壓，順層段落較長；其次為巖溶，經過的巖溶地段屬強烈發育，隧道多處于垂直滲流帶，局部處于水平循環帶；此外為蝕變帶、煤層瓦斯、活動斷裂等。

北線方案主要的不良地質為巖溶，線路經過的巖溶地段長，隧道長段位于水平循環帶，巖溶及巖溶水風險極大；其次為順層、順層偏壓，順層段落較長；此外為蝕變帶、煤層瓦斯、活動斷裂等。

從工程地質角度考慮，北線方案工程條件差，工程風險大；南線方案和中線方案工程地質條件相對略好。

2）從對環境敏感點影響分析

三方案均繞避了碧色寨國家文物保護單位、老君山國家級自然保護區、暮底河水源保護區，但北線及中線方案受三一重工廠區及南方電網變電站控制，均正穿白沙坡溫泉礦區范圍，對環境影響較大，而南線方案對環境影響較小。

3）從工程風險及難易程度分析

南線方案以橋梁工程跨越那母果河方式，基本避開巖堆、滑坡、斷層等不良地質區域，并選取有利位置通過，工程風險可控。北線方案大部分區段均以隧道穿行于可溶巖區域，巖溶、瓦斯、采空區等不良地質分布廣泛，工程風險最大。中線方案部分區段以隧道穿行于可溶巖區域，受地形地物限制，薄竹至文山段與文麻活動斷裂并行，同時需正穿規劃白沙坡溫泉礦區范圍，地下泉走行徑流難以探查，工程風險相對較高。

綜上所述，南線方案雖橋隧工程較大，但線路長度最短，工程可實施性好，工程可行性高，工期可控，對環境影響較小；而北線方案及中線方案受控因素較多，部分區段與地質活動斷裂并行，工程風險較高。因此，推薦南線方案。

4 局部方案比選

4.1 紅河機場至芷村段線路走向方案

本段根據沿線地形、廠礦和地質條件，研究了11.56 km長隧、2.3 km高橋兩個方案。如圖2所示。

圖2 紅河機場至芷村段走向方案示意圖Fig.2 Sketch map of Honghe airport to Zhicun section

1）11.56 km 長隧方案

線路自紅河站引出，跨開河高速，于碧色寨南側下穿昆河米軌，以長11.56 km莊寨隧道穿頭塘至芷村為方案比較終點。線路長度30 km，工程投資約32.78億元。

2）2.3 km 高橋方案

線路自紅河站引出，跨開河高速，于碧色寨南側下穿昆河米軌，在黑龍潭附近以2.3 km高橋跨越X107縣道、下穿蒙文硯東山特大橋，南繞蒙自礦冶銀升冶煉廠，經下菲禿至芷村。線路長度30.7 km，工程投資約33.16億元。

繞避礦區如圖3所示。

3）方案比選及推薦意見

從線路長度及工程經濟性分析：兩個方案的長度差距不大，長隧較高橋方案投資節省0.38億元。11.5 km隧道繞避廠礦方案線路長度最短，隧道工程量大，橋隧比高。2.3 km特大橋南繞蒙自礦冶銀升冶煉廠，線路沿107縣道于溝谷中穿行，需要以橋梁通過，橋墩高度介于50～110 m間，橋梁工程較大，線路長度稍長，投資相對略高。

圖3 繞避礦區示意圖Fig.3 Sketch map of passing round mine area

從工程地質條件分析：兩大方案所經地形地貌、地層巖性及地質構造條件基本一致。11.56 km長隧方案不良地質主要為巖溶、危巖落石、順層偏壓等。2.3 km高橋方案線路傍山行走，危巖落石極其發育，處理困難；線路多次穿越昆河米軌，對既有線影響大；此外，線路壓礦，以及發育有滑坡、軟土、膨脹土。從工程地質角度考慮，11.56 km長隧方案較優。

從工程可靠性分析：兩方案線路長度相當，長隧方案較好的避開了廠礦、昆河米軌等控制性工程，地物對該方案影響較小，且輔助坑道條件好，但長隧中段左側經調查有廢棄暗河入口和人工修建的泄水洞入口，均與本線相交，經水頭計算，隧道于泄水洞下方約80 m，詳實資料有待進一步收集；橋梁方案南繞廠礦，與昆河米軌數次交叉，對既有線影響較大，危巖落石地段較多，地質條件復雜。且需下穿在建蒙文硯高速東山特大橋，正穿下菲禿村落，拆遷較大，且沿線有多處露天石礦。走行徑路內控制地物較多，且橋墩高度較大。

綜上所述，11.5 km長隧方案線路略短，地質條件好，對既有線影響小，控制地物干擾少，本次研究推薦采用11.5 km長隧方案。

4.2 那母果河至文山段線路走向方案

本段根據沿線經濟據點、步都河水源保護區、文山市城市整體規劃，研究了文山西側客站南側貨站、經小街取直方案、經平壩方案3個方案。如圖4所示。

圖4 那母果河至文山段方案示意圖Fig.4 Sketch map of Namuguo river to Wenshan section

1）文山西側客站南側貨站

線路跨那母果河后，以12.9 km隧道繞行老君山國家級自然保護區，經小街鎮者底村、暮底河水庫南側前行進入文山市內，于清水塘設文山客站、三七產業園北側設文山南貨站。線路長度44.58 km，工程投資約48.77億元。

2）經小街取直方案

線路跨那母果河后，以12.9 km隧道繞行老君山國家級自然保護區，經小街鎮者底村設站后，線路取直至文山南設客貨共站。線路長度41.56 km，工程投資約46.55億元。

3）經平壩方案

線路跨那母果河后，以14.9 km隧道經平壩，南繞步都河水源保護區至文山南設客貨共站。線路長度46.56 km，工程投資約53.54億元。

4）方案比選及推薦意見

從線路長度及工程經濟性分析：經小街取直方案線形順直，長度最短，工程最省；文山西側客站、南側貨站方案次之；經平壩方案線形最差，隧道工程量大，投資最高。

從工程地質條件分析：三大方案所經地形地貌、地層巖性及地質構造情況基本一致，三大方案經過的不良地質均比較發育。

從施工工期分析：經平壩方案為14.9 km單面坡隧道，輔助坑道條件差，施工風險大，工期長。而文山西側客站、南側貨站和經小街取直方案隧道短，施工風險小，工期短。

從文山南客貨共站工程條件分析：若考慮在地區內設客貨共站，四個方向引入要求車站地勢平坦開闊而文山地形很難滿足其要求，咽喉區交叉干擾大，客貨干擾嚴重，客貨運集中一處不利于客貨運集散且不利于城市經濟發展；從文山南客貨共站工程條件分析：由于文山地區巖溶洼地眾多，地形起伏較大，受地形條件限制，客貨共站需設置到發線6條（含正線），到發線兼調車線3條，預留3條，到發線有效長880 m。貨場設于線路右側，設貫通式貨物線2條，牽出線2條，預留貫通式貨物線4條，車站師宗(富寧)端線路右側設機務段，蒙自端線路左側設綜合維修工區，工程規模較大。

從運輸組織分析：清水塘設文山客站，三七產業園設文山南貨站，地區客貨分站布置，客貨作業無交叉干擾，客運組織和貨運組織順暢，在城市內實現人、物分流對城市綜合交通組織影響小。

從與城市規劃結合分析：文山市為南北走向盆地，主城區集中于城市北側，東西向發展空間較小，未來城市規劃往南發展，城市南側有在建大型三七產業物流園區。城區內車流較大，交通擁擠。清水塘設文山客站，城區居民出行較為便捷，且未來城市西側有正在籌備選址的通用機場，客站建成后，將形成公路、鐵路、航空集中的交通樞紐。文山南側設貨站，可有效解決三七輕快貨物運輸，馬塘工業園等重型貨物可采用物流方式沿環城公路運至貨站，交通便捷。而文山南設客貨共站方案，北側居民出行需至少40 min穿城至城市南側。城市交通壓力較大，居民出行不便。

從帶動地方經濟發展和國土資源開發方面分析：文山西側客站、南側貨站方案于城市人口密集區域附近設站，能較好的帶動清水塘至城市帶土地利用，能較好的帶動城市發展，提升沿線土地利用價值，帶動地方經濟；經平壩方案及小街取直方案遠離城市人口密集的北側，僅于文山南設站，僅能帶動該點城市發展，帶動地方經濟發展及國土資源開發條件略差。

綜上所述，文山西側客站、南側貨站方案重點工程可實施性高，工期可控，線路文山地區客貨分站方案與文山市的設站要求相吻合，故本次研究推薦采用經文山西側客站、南側貨站方案。

5 推薦方案

線路自紅河機場站引出，跨開河高速，于碧色寨南側下穿昆河米軌，以長11.56 km莊寨隧道繞蒙自銦鋅冶煉廠至芷村設站，而后跨越四岔河以及紅河州和文山州分界點那母果河，南繞老君山國家級自然保護區至小街，沿暮底河水源保護區南側進入文山市，于城市西側清水塘設文山客站后折向南，在三七產業園北側設文山南貨站，而后與規劃文富、師文鐵路銜接，線路全長112.01 km。如圖5所示。

6 總結

山區鐵路的選線是復雜的循序漸進過程，首先根據工程地質條件、環境敏感點、工程風險及難易程度大的方面確定線路走向，其次根據工程造價、壓覆礦產、運輸組織、帶動地方經濟發展和國土開發等各方面進行局部方案比較，將線路走向落到實處，最終形成推薦線路方案，本文通過對蒙文鐵路線路走向綜合分析得出以下結論。

1）從線路綜合交通銜接、公共服務能力、施工方法、工程造價、環境保護等方面對線路進行多方案比選。綜合考慮工程地質、水文地質、施工方法對周邊交通和環境的影響、工程造價等諸多因素，選出經濟合理、技術可行的線站布設方案，力求線路順直，確保方案技術可行、效益最優。

2）老君山隧道為全線控制性工程，輔助坑道條件受限，受大里程端小街站標高影響，線路拉坡需在優化小街站位基礎上，反向拉坡設計，并結合隧道長度，合理規劃施工組織方案及土建工期，確保工程按時完工。

3）本項目的建設無論是對西南沿邊鐵路通道的建設，還是對完善云南省鐵路網布局均具有重要作用和意義。

圖5 推薦方案平縱斷面示意圖Fig.5 Sketch map of recommendation scheme plane and profile section