復(fù)雜山區(qū)鐵路重大工程選線設(shè)計(jì)思路研究

王艷杰 閆紹輝 王楠楠

（1、中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司鄭州設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450001 2、杭州華成設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311199）

鐵路選線是鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)中決定全局的重要工作。選線工作要綜合考慮→址選擇、工程地質(zhì)條件、工程投資，妥善處理好各方面關(guān)系，做到所選線路技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。復(fù)雜山區(qū)鐵路選線尤為困難，選線過(guò)程中應(yīng)貫徹規(guī)劃選線、重點(diǎn)工程選線、地質(zhì)選線、環(huán)保選線等思想[2-6]，確定線路合理走向。本文通過(guò)對(duì)貴州地區(qū)鐵路選線設(shè)計(jì)研究，結(jié)合工程地質(zhì)、車→→址選取、長(zhǎng)大復(fù)雜橋位選址等因素，合理選擇線路走向。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于貴州省境內(nèi)，起于貴陽(yáng)市，經(jīng)黔南州、安順市，至黔西南州興義市。主要承擔(dān)著黔西南州與安順、黔南州、貴陽(yáng)間的客貨交流，是興義至永州至贛州鐵路一部分、貴陽(yáng)至河口鐵路的重要組成部分。填補(bǔ)了貴州省南部地區(qū)路網(wǎng)空白，增強(qiáng)路網(wǎng)運(yùn)輸靈活性和機(jī)動(dòng)性，是連接次級(jí)城市與省會(huì)城市的便捷通道。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：國(guó)鐵I 級(jí)、雙線、速度目標(biāo)值200km／h（預(yù)留250km/h），限制坡度9‰，加力坡18.5‰，電力牽引。區(qū)段貨流密度及旅客列車對(duì)數(shù)如表1 所示。

表1 區(qū)段貨流密度及客車對(duì)數(shù)匯總表 單位：104t

2 復(fù)雜山區(qū)選線控制因素及選線思路

本項(xiàng)目位于貴州省境內(nèi)，貴州地處云貴高原，且復(fù)雜山區(qū)選線主要有以下影響因素。

2.1 地形條件復(fù)雜

地處貴州高原侵蝕溶蝕構(gòu)造中低山丘陵區(qū)、侵蝕構(gòu)造低中山區(qū)等地貌單元。橋區(qū)河谷地形起伏較大，高差大，地形復(fù)雜。針對(duì)以上復(fù)雜地形，從河谷上游開(kāi)始，逐漸向下游處選擇合適的跨越點(diǎn)，充分用足限坡、局部展線等思路，盡量減小高墩大跨特大橋和長(zhǎng)隧工程，優(yōu)化工程條件。

2.2 不良地質(zhì)多

復(fù)雜山區(qū)往往地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造斷層破碎帶多，不良地質(zhì)多，巖溶、危巖落石、順層等不良地質(zhì)多，會(huì)引起路基地表塌陷、橋基失穩(wěn)、隧道突水突泥等不良影響。山區(qū)選線時(shí)應(yīng)強(qiáng)化地質(zhì)選線，為減小不良地質(zhì)的影響，盡量繞避不良地質(zhì)，當(dāng)無(wú)法繞避時(shí)，應(yīng)從規(guī)模較小的不良地質(zhì)段，加大角度，快速通過(guò)，并采取合理的工程形式、加強(qiáng)工程措施。

2.3 環(huán)境敏感區(qū)多

西南山區(qū)生態(tài)環(huán)境好，水源保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)較多。區(qū)域內(nèi)環(huán)境敏感區(qū)分布較密集，沿線分布自然保護(hù)區(qū)1 處，水源保護(hù)區(qū)6 處，風(fēng)景名勝區(qū)8 處，地質(zhì)公園2 處。在選線時(shí)進(jìn)行多方案比選，當(dāng)線路無(wú)法繞避環(huán)境敏感區(qū)的緩沖區(qū)時(shí)，盡量采用隧道或橋梁工程通過(guò)，以減小對(duì)環(huán)境敏感區(qū)的影響[8]。

3 線位布局及方案研究

本項(xiàng)目紫云至貞豐段地形起伏較大，紫云→標(biāo)高約1130m，北盤(pán)江峽谷及其支流白水河等谷底標(biāo)高約448m，貞豐→位標(biāo)高約1047m，沿線地形起伏較大，相對(duì)高差大，河谷深切形成“V”形峽谷地貌，鐵路工程艱巨，線路敷設(shè)難度大。區(qū)域地質(zhì)以紫云至白水河以砂泥巖為主，白水河至貞豐以灰?guī)r為主。灰?guī)r地段巖溶、巖溶水、暗河極其發(fā)育，危巖落石較為嚴(yán)重，加之地質(zhì)構(gòu)造縱橫交錯(cuò)，地質(zhì)情況極為復(fù)雜。

在此段線路方案研究中，充分貫徹了“重大工程選線”和“地質(zhì)選線”的原則。針對(duì)“V”形峽谷地貌，沿北盤(pán)江峽谷，從河谷上游開(kāi)始，逐漸向下游處選擇合適的跨越點(diǎn)，充分用足限坡、局部展線等思路實(shí)現(xiàn)工程的優(yōu)化以及工程條件的改善；紫云至貞豐段線路方案，綜合考慮本段地形條件、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)，結(jié)合跨越北盤(pán)江、白水河大橋重大工程，兼顧沿線地方政府設(shè)→需求，重點(diǎn)研究了北盤(pán)江上游橋位方案、中游橋位方案和下游橋位方案。

3.1 方案設(shè)計(jì)

圖2 白水河雙線特大橋（162+310+162）m 矮塔斜拉組合梁布置圖

3.1.1 上游橋位方案（方案I）

紫云出→后向南于六馬鎮(zhèn)北側(cè)大屯村設(shè)六馬→，出→后跨白水河于板貴鎮(zhèn)設(shè)板貴→，出→后跨越北盤(pán)江，出鄭家隧道向南于豐縣城東側(cè)設(shè)貞豐→，線路長(zhǎng)73.652Km，橋隧比86.3%。

此段方案線路地質(zhì)概況如下：紫云至白水河主要以軟質(zhì)巖為主，白水河至貞豐以灰?guī)r為主。主要不良地質(zhì)為軟質(zhì)巖受構(gòu)造影響褶曲發(fā)育，危巖級(jí)別差，個(gè)別段存在順層。可溶巖段巖溶、地下暗河、危巖落石發(fā)育。

重點(diǎn)橋隧工程：白水河特大橋：（162+310+162）m 矮塔斜拉橋、北盤(pán)江特大橋：24m+32m+24m 簡(jiǎn)支梁+1-325m 中承式鋼筋混凝土箱型拱，重點(diǎn)隧道工程：鄭家隧道：12458m。詳見(jiàn)圖1- 圖3。

圖1 白水河雙線特大橋現(xiàn)場(chǎng)圖

圖3 北盤(pán)江雙線特大橋孔跨布置圖

3.1.2 中游坡蟬橋位方案- 方案II

紫云出→后向南于六馬鎮(zhèn)北側(cè)大屯村設(shè)六馬→，出→后向南采用主跨（155+310+155）m 矮塔斜拉橋跨白水河，于坡蟬村設(shè)坡蟬→，出→后采用主跨（41+330+41）m中承式鋼管混凝土拱橋跨北盤(pán)江，于貞豐縣城東側(cè)設(shè)貞豐→，線路長(zhǎng)71.468Km。

本方案由于北盤(pán)江橋位小里程端位于300 余m 高的陡壁下方，危巖落石嚴(yán)重，施工及運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)高，工程難以實(shí)施，故給予放棄。

3.1.3 下游橋位方案- 方案III

紫云出→后向南于良田鎮(zhèn)設(shè)良田→，出→后線路采用主跨（283+513+283）m 中承式鋼管混凝土拱跨北盤(pán)江，以隧道穿蔡家灣等地至貞豐縣城東側(cè)于者村設(shè)貞豐→，線路長(zhǎng)64.509Km，橋隧比90.13%。

此段方案線路地質(zhì)概況如下：紫云至白水河主要以軟質(zhì)巖為主，白水河至貞豐以灰?guī)r為主。主要不良地質(zhì)為軟質(zhì)巖受構(gòu)造影響褶曲發(fā)育，危巖級(jí)別差，個(gè)別段存在順層。可溶巖段巖溶、地下暗河、危巖落石發(fā)育。北盤(pán)江特大橋橋位受斷層影響嚴(yán)重，隧道部分線路下穿地表暗河明流段有打漏地表水的風(fēng)險(xiǎn)。

重點(diǎn)橋隧工程有：北盤(pán)江特大橋：（283+513+283）m中承式鋼管混凝土箱型拱，重點(diǎn)隧道工程：茅坪村隧道：9128m。

以下對(duì)上游橋位方案及下游橋位方案進(jìn)行比選。

3.2 方案比選

比選方案工程地質(zhì)條件、重大橋梁工程及隧道工程對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 優(yōu)缺點(diǎn)比較

下游橋位方案雖線路長(zhǎng)度短，工程投資節(jié)省，但重點(diǎn)橋隧工程施工難度大，工程風(fēng)險(xiǎn)較高，上游橋位方案工程安全可靠，工程實(shí)施難度小。推薦采用上游橋位方案。

4 結(jié)論

4.1 針對(duì)山區(qū)復(fù)雜地形，從河谷上游開(kāi)始，逐漸向下游處選擇合適的跨越點(diǎn)，充分用足限坡、局部展線等思路，盡量減小高墩大跨特大橋和長(zhǎng)隧工程，優(yōu)化工程條件。

4.2 針對(duì)山區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件，選線時(shí)應(yīng)強(qiáng)化地質(zhì)選線，為減小不良地質(zhì)的影響，盡量繞避不良地質(zhì)，當(dāng)無(wú)法繞避時(shí)，應(yīng)從規(guī)模較小的不良地質(zhì)段，加大角度，快速通過(guò)，并采取合理的工程形式、加強(qiáng)工程措施。

4.3 復(fù)雜山區(qū)選線應(yīng)貫徹“工程優(yōu)先、兼顧→位”的思路，確定重大橋位，合理選擇線路走向。