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(jīng)義縣折向西至朝陽，經(jīng)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(wǎng)干線之一，可與東北三省、內(nèi)蒙古東部以及關內(nèi)各地區(qū)進行客貨交流，是東北地區(qū)進京的輔助通道以及東北與關內(nèi)聯(lián)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(qū)縣，全長173.38 km。據(jù)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(zhàn)爭中受破壞嚴重，1953年1月1日錦承線正式營業(yè)。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(zhì)量1 800 t，到發(fā)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(zhì)量嚴重地制約了沿線地區(qū)的資源開發(fā)和經(jīng)濟發(fā)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(qū)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(jīng)達到94.3%。既有線路標準低，小半徑曲線較多。據(jù)統(tǒng)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(fā)線有效長為550 m，由于到發(fā)線較短，本線重載列車只能在車站通過或壓道岔作業(yè)，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(jīng)過地段位于遼西低山丘陵區(qū)，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(zhì)土，砂類土及碎石類土。沿線不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有：崩塌、落石、泥石流、采空區(qū)、水庫坍岸、滑坡及不穩(wěn)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(gòu)成了20多處風景名勝區(qū)，沿線經(jīng)過6處化石自然保護區(qū)、5處水源地、多處文物遺址及大面積采空區(qū)。

2　主要技術標準的選擇

根據(jù)調(diào)查，近期區(qū)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(jié)合本線在路網(wǎng)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(fā)線有效長度按1 050 m設計。

圖1　北票南地區(qū)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(jīng)過大量的自然保護區(qū)、水源地、風景名勝區(qū)，為減少水土流失，保護自然環(huán)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(zhèn)總體規(guī)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(zhì)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(qū)樞紐方案比選及葉柏壽地區(qū)繞避采空區(qū)方案比選較為復雜。

4.1　北票南地區(qū)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(qū)內(nèi)，按環(huán)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(cè)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(cè)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(lián)絡線：自北票西線路所(錦承線CVK98+800)18號道岔側(cè)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(cè)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(cè)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(lián)絡線：由北票西線路所(錦承線CK98+450)18號道岔側(cè)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(chǎn)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(qū)繞避采空區(qū)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(cè)為牤牛河，牤牛河北側(cè)分布有兩處一級水源保護區(qū)、建平縣城鎮(zhèn)規(guī)劃新區(qū)、寶山鐵礦及小平房村的多個礦區(qū)，既有線南側(cè)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(cè)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(huán)境的限制，使得該段線路選線難度加大。設計過程中先后調(diào)查了縣規(guī)劃局、國土資源局、交通局、水利局，并到相關的村鎮(zhèn)調(diào)查采空區(qū)的情況，充分調(diào)查并收集了大量詳實的采空區(qū)資料，現(xiàn)場采用物探加鉆探相結(jié)合的技術手段，初步探明了采空區(qū)的位置、傾向?qū)挾燃吧疃?，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(qū)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(qū)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(qū)中間穿過，經(jīng)南溝北側(cè)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(jīng)南溝北側(cè)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(qū)，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(jīng)南溝新村北側(cè)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(zhuǎn)向東，沿高速公路南側(cè)前行，在CK212+200折向北，設東南山隧道后擇向北，前行經(jīng)南溝新村北側(cè)至比選終點K222+300。

(3)方案分析及推薦

圖2　葉壽柏地區(qū)繞避采空區(qū)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(qū)和南山鐵礦區(qū)中間穿越，雖然線路沒有穿越采空區(qū)，但線位離礦區(qū)最近距離僅為50 m，本方案勢必會對礦區(qū)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(qū)，采空區(qū)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(qū)及礦區(qū)，有利于礦產(chǎn)的開發(fā)和利用，可以保護礦產(chǎn)資源，符合國家產(chǎn)業(yè)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(chǎn)資源面積少，而且線位不經(jīng)過采空區(qū)，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(huán)保選線

大凌河是遼西最大河流，流經(jīng)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(nèi)的大凌河干流上，是一座防洪、灌溉、城市供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)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(qū)。牤牛河發(fā)源于內(nèi)蒙古敖漢旗南營子，是大凌河中游左側(cè)的多沙支流。既有線經(jīng)過化石自然保護區(qū)六處，即：義縣古生物化石省級自然保護區(qū)、金陵寺-羊山古生物化石市級自然保護區(qū)、趙戶溝-校花吐古生物化石市級自然保護區(qū)、朝陽市龍城區(qū)上河首化石市級自然保護區(qū)、朝陽市波羅赤-勝利化石市級自然保護區(qū)及南公營子古生物化石市級自然保護區(qū)。既有線附近現(xiàn)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(huán)保要求，對化石保護區(qū)及其他的風景名勝區(qū)進行繞避，必需穿越的時候，線位選在從緩沖區(qū)和實驗區(qū)范圍內(nèi)經(jīng)過，避免穿越核心區(qū)，并要求在施工前應在科學指導下對化石保護區(qū)進行保護性挖掘，進行全程監(jiān)控，及時進行搶救性挖掘。

線路盡量利用地形、地貌，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)配合，少占耕地、少拆遷，合理調(diào)配土方，盡量少占良田，節(jié)約用地。為減少水土流失、保護自然環(huán)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(guī)劃取棄土場，盡量減少占用農(nóng)田，并及時恢復植被或復耕，不能利用時，棄土場的選擇，結(jié)合地方規(guī)劃，盡量少占耕地。同時，棄土場結(jié)合當?shù)氐膶嶋H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(jié)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(jīng)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(huán)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(guī)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