重慶至貴陽鐵路選線中主要控制因素的應用

郭 強

(中鐵二院貴陽勘察設計研究院有限責任公司, 貴陽 550002)

鐵路選線設計是一項綜合性強、牽涉面廣，涉及多學科綜合應用的系統工程[1]，受規劃、地形地質、環保、工程投資等眾多因素影響。西南艱險山區鐵路沿線地形困難、地質條件復雜、礦產資源分布廣、環境敏感點多等特點極大地限制了鐵路走向的選擇。為確定合理的線路方案，設計中應充分考慮影響因素，綜合比選，確保線路方案工程可靠，投資合理。

重慶至貴陽鐵路擴能改造工程(以下簡稱“渝貴鐵路”)線路北起重慶市，南接貴州省省會貴陽市，正線全長約345 km[2]，是我國西南至華南地區快速鐵路通道的重要組成部分[3]。渝貴鐵路自川南低山丘陵區爬升至云貴高原，地形起伏大，線路橫穿涼風埡等區域性分水嶺，跨越長江、烏江等河流，沿線不良地質眾多，是一條地形、地質、環境極為復雜的鐵路。本文結合渝貴鐵路選線中遇到的具體問題，就復雜艱險山區鐵路選線主要控制因素的應用進行探討。

1 貫徹減災選線設計理念

朱穎等人提出，減災選線需根據地質控制因素，篩選技術可行、經濟合理、風險可控的線路和工程方案。西南山區地形陡峻，溝谷深切，斷裂、褶皺、構造發育，滑坡、巖溶、順層、礦產采空區、有害氣體、危巖落石、特殊巖土等分布范圍廣，嚴重制約著線路走向的選擇、重大工程的設置和運營的安全?？辈煸O計中應全面識別地質災害風險，貫徹減災選線設計理念，合理選擇線路方案，規避和有效防控地質災害，確保鐵路建設和運營的安全。

渝貴鐵路沿線煤礦資源豐富，采空區分布廣，極大地限制了線路走向的選擇?？尚行匝芯侩A段，重慶松藻礦區附近初始按不跨蘭海高速公路方案開展工作，但現場調查發現，線路所經地段為松藻礦區同華煤礦采空區影響范圍，故調整為以96 m連續鋼構(橋高約百米)跨越蘭海高速公路的線路方案，避開煤礦采空區，以確保鐵路運營安全。

渝貴鐵路巖溶段落約占正線的65%，是本線最為復雜、對工程影響最大的不良地質[4-6]。息烽至修文段巖溶強烈發育，初步設計階段經羅家壩方案巖溶通道與線路多次交叉，且巖溶通道標高位于隧頂10～40 m，工程風險極高，對其地災風險予以判識后，調整為以短隧和橋為主、兩跨既有川黔鐵路的經久長方案，繞避了巖溶發育地帶。同時，全線采用加力坡18.5‰的限制坡度，盡量拔高線路標高，縮短隧道單面坡長度及水平循環帶內的隧道長度，以規避巖溶、暗河和突水突泥等地質災害風險。

2 貫徹環保選線設計理念

近年來，環境保護愈來愈受到重視，環保部門在項目建設中甚至擁有一票否決權。故鐵路項目建設必須認真貫徹環保選線設計理念，高度重視環境敏感點，盡量避免破壞或影響自然保護區、水源保護區、風景名勝區、森林公園、人文景觀、文物古跡等環境敏感點，實現鐵路建設與環境保護的協調發展。當線路確實無法繞避環境敏感點時，應保證避開敏感點的核心區域，同時需取得相應主管部門的行政許可。

渝貴鐵路沿線分布有歌樂山、婁山關等風景名勝區，長江上游珍稀特有魚類自然保護區，息烽縣下紅馬水庫，貴陽北郊水廠水源保護區等環境敏感點。線路方案選取過程中，充分考慮環境影響，篩選出工程、社會經濟和環境效益最優的方案，并廣泛征求了沿線地方政府、環境敏感區主管部門意見。跨越長江上游珍稀特有魚類自然保護區線路方案進行了線位和長江橋孔跨的多方案研究，并與重慶市相關部門、原環保部多次溝通，最終于既有橋下游100 m左右新建長江橋、橋梁主跨采用432 m大跨跨越保護區、同時拆除既有長江橋的方案獲得批準。線路穿越貴陽北郊水廠飲用水源二級水源保護區的方案，充分考慮環保局水源保護區內不得設置站點的要求，將白云北站改為線路所。

3 與規劃相協調

鐵路選線首先應符合綜合交通網、鐵路網等相關規劃[7]。國家鐵路網規劃宏觀指導鐵路選線的走向和技術標準，線路方案應確保滿足國家鐵路網規劃目標要求。渝貴鐵路先后進行了200 km/h客貨共線、250 km/h客貨共線、350 km/h客運專線方案的比選研究，最終采用與中長期鐵路網規劃(2008年調整)功能定位一致的200 km/h客貨共線方案。

鐵路選線還需與行經城市的總體規劃、發展及產業布局相協調。渝貴鐵路連接重慶、貴陽兩個西南地區中心城市，沿線人口稠密，社會經濟發達，線位選擇上盡量考慮靠近城鎮和主要經濟點，并與城市規劃部門積極溝通，在滿足技術標準條件下，避免與地方其他建設項目的規劃發生干擾，達到既能滿足鐵路自身發展需要，又能帶動地方經濟發展的目的。

渝貴鐵路遵義東站站位最先推薦引入既有車站方案，但因方案穿越中心城區，對城市規劃干擾較大，后又研究了忠莊站位方案、遵義南站位方案、禮儀(田灣)站位方案、禮儀(顏村)站位方案和南宮山站位方案，最后采用位于新蒲新區與老城區銜接處的禮儀(顏村)站位方案，在滿足技術標準要求的同時，與地方建設規劃相協調，且有利于遵義市新蒲新區的開發與建設。

4 合理選擇主要技術標準

4.1 速度目標值

速度目標值是鐵路建設項目設計施工的關鍵參數，是鐵路選線設計中的重要任務，也是影響旅客出行方式選擇和運輸企業經濟效益的重要因素。其影響因素包括項目功能定位、相關路網協調匹配、客貨需求、綜合交通競爭力、機車車輛及動車組技術條件、工程投資等，設計中應認真梳理速度目標值影響因素間的相互關系，準確把握功能定位及客貨運需求，科學合理地選擇速度目標值，最大限度地發揮鐵路運輸優勢。

結合渝貴鐵路運輸需求及項目地形、地貌、地質條件，先后對200 km/h、250 km/h、350 km/h速度目標值方案進行了研究。3個方案在線路平縱斷面條件、軌道類型、橋涵、隧道及站后工程等基礎設施建設標準上有所不同，如表1所示。

表1 不同速度目標值方案采用主要技術標準表

主要工程數量及投資上200 km/h方案較250 km/h、350 km/h方案線路分別增長1.352 km、3.832 km，橋隧總長減少8.497 km、19.517 km，靜態投資減少15.369億元、88.128億元。

在功能定位上，渝貴鐵路為以客為主、客貨兼顧，具有城際功能的快速、大能力區際干線鐵路。作為西北、西南至華南通道的重要組成部分，占整個通道長度的20%，需考慮整個通道的整體性和一致性，且與銜接的蘭渝(200 km/h)、貴廣(250 km/h)等線路相匹配。結合路網規劃及功能定位，渝貴鐵路宜為客貨共線鐵路，考慮與相鄰線路相匹配，速度目標值應在200～250 km/h之間；從客、貨列車速度匹配分析，200 km/h和120 km/h的客貨列車速度匹配方案最有利于運輸組織；從工程投資分析，200 km/h方案最經濟節省，較250 km/h和350 km/h方案靜態投資分別減少15.369 億元和88.128 億元。故線路最終采用200 km/h速度目標值。

4.2 最小曲線半徑

鐵路設計規范對不同速度等級的鐵路規定了列車可安全通過的圓曲線最小半徑，合理選用最小曲線半徑對繞避不良地質、環境敏感點及障礙物等有直接作用，決定著線路走向以及站場、橋隧等重點工程，對工程投資有顯著影響。

渝黔鐵路初步設計為250 m/h客貨共線標準，最小曲線半徑為 5 500 m，修改初步設計調整為200 km/h客貨共線標準，最小曲線半徑變為 3 500 m。與 5 500 m半徑方案相比，3 500 m半徑方案線路長度增加1.352 km，橋隧總長減少8.497 km，投資減少8.649 億元。其中桐梓東至婁山關南區段的工程變化明顯，較 5 500 m半徑方案，3 500 m半徑方案繞避了垮山巖堆，減少與蘭海高速公路(2次)、210國道(2次)、既有川黔線(2次)共6次交叉干擾，取消了跨越蘭海高速公路88 m的大跨連續橋梁，降低了工程風險，縮減了工程投資。

4.3 限制坡度

限制坡度對線路走向、線路長度、車站分布、工程投資、運輸能力、運營指標等都有著決定性的影響，是關系線路全局的主要技術標準之一。設計應根據路網構成、運量需要、自然條件、牽引動力、投資效益等條件綜合分析、合理選用。

渝貴鐵路有限坡6‰、限坡9‰、加力坡13‰、加力坡18.5‰共4個可能的限坡方案。限坡6‰和限坡9‰方案對地形條件的適應性差，線路長，高橋長隧多且長隧多處于水平循環帶以下，存在明顯缺點，前期研究后予以舍棄。與加力坡13‰方案相比，加力坡18.5‰方案長大巖溶單面坡隧道減少5座(共計30.164 km)，處于水平循環帶內隧道減少2座(共計8.205 km)，建設工期縮短約6 個月，工程投資節省7.071 億元[8]，故推薦采用加力坡18.5‰限坡方案。

綜上所述，鐵路主要技術標準是鐵路建筑物和設備類型、能力及規模的基本標準[9]，對鐵路能否滿足國家運輸需求、運營效率的高低、投資規模和經濟效益的大小有著重要影響，因此需對與線路密切相關的速度目標值、最小曲線半徑、限制坡度等進行充分比選。

5 正確處理重點工程與選線的關系

車站、橋梁、隧道等重點工程是鐵路選線應考慮的重要因素，常常影響線路的局部走向。故在滿足線路總體走向情況下，宜先考慮重要站點、橋梁、隧道等的最優設置，兩端線路局部調整以滿足重點工程設置需求。

渝貴鐵路趕水至桐梓段位于黔北中山區，地形陡峻，河谷深切。線路需穿越堯龍山分水嶺，跨越夜郎河。段內主要為灰巖，巖溶發育，構造復雜，沿線煤礦密布，開采年代久遠，重點工程為天坪隧道和夜郎河特大橋。根據煤礦采空區規模及開采標高，并結合越嶺隧道及跨河橋位選擇等，研究了松坎長隧方案、松坎短隧方案、經太白方案共3個方案，方案平面示意如圖1所示。

圖1 趕水至桐梓段線路方案平面示意圖

經太白方案中，天坪隧道長 14 132 m，為人字坡巖溶隧道，最長單面坡長度為7.336 km，通過設置斜井、橫洞解決工期和排水問題；夜郎河特大橋基本與河流正交，主跨為330 m上承式鋼筋混凝土拱橋。經松坎長隧方案中，天坪隧道長 12 142 m，為人字坡巖溶隧道，隧道長度雖較經太白方案有所縮短，但線路需在小煤窯采空區附近通過。經松坎短隧方案中，線路多次與蘭海高速公路交叉，夜郎河特大橋與河流斜交角度大，橋梁主跨雖與經太白方案相同，但拱座兩端地面高程相差超過20 m，施做難度大。經比選，最終采用經太白方案。確定天坪隧道隧址和夜郎河特大橋橋位之后，再布設車站及兩端線路。

6 合理繞避大型基礎設施

在滿足技術標準的前提下，鐵路力求線路順直，但當線路走向上有軍事設施、大型水利電力設施、大型廠礦企業、高速公路、高壓電力走廊、輸油輸氣管道、易燃易爆品倉庫等大型基礎設施時，應予以繞避，困難條件下亦要盡量減少拆遷。

可行性研究階段，渝貴鐵路趕水東站設于綦江縣趕水鎮梅子口處，后現場調查發現，綦江縣已規劃在此處修建藻渡河水電站(重慶市后備水源)，電站正常蓄水位標高為430 m，車站線路設計標高也為430 m，在電站回水范圍內，故將趕水東站西移約4 km至既有趕水北站東側，以繞避藻渡河水電站。桐梓東站可行性研究階段有官衙站位及觀音寺站位兩個方案(如圖2所示)，后調查發現，官衙站址所在處為機組容量2×600 MW的擬建貴州華電桐梓電廠場址，該項目已經完成環評、水保、防災、地震安全評估等相關報告，可研也已批復，已在進行房屋拆遷。為避開電廠場址，最終選擇于觀音寺設桐梓東站，線路較官衙站位方案增長約1.6 km，且兩跨崇遵高速公路及既有鐵路，工程投資亦有所增加。

圖2 桐梓東站站位方案平面示意圖

7 結束語

鐵路選線是一項政策性強、制約因素眾多的總體設計工作，在根據路網發展規劃、政治經濟需要及自然條件選定線路走向時，應綜合減災、環保、規劃、主要技術標準、重點工程、沿線大型基礎設施等控制因素進行方案比選，既滿足路網規劃要求，又保證鐵路施工、運營安全，且投資可控，以實現線路方案的社會效益綜合最優。