埃塞俄比亞北部鐵路局部線路方案比選研究

耿飛

中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 蘇州 215131

1 概述

隨著一帶一路政策的不斷深化，我國(guó)鐵路建設(shè)也開(kāi)始走出國(guó)門(mén)，在廣闊的國(guó)際舞臺(tái)上展現(xiàn)自己的實(shí)力和水平。但是國(guó)外建設(shè)環(huán)境與國(guó)內(nèi)不同，尤其在落后的非洲國(guó)家，如何在有限的項(xiàng)目預(yù)算的情況下經(jīng)濟(jì)合理的完成設(shè)計(jì)工作，考驗(yàn)著設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平和設(shè)計(jì)智慧。同時(shí)也對(duì)設(shè)計(jì)的精度和深入程度提出了更高的要求。對(duì)線路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，正確合理的選擇鐵路路徑方案對(duì)設(shè)計(jì)顯得更加重要，因此需要在工作中對(duì)方案進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化比選，充分考慮方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選出最優(yōu)方案。本文針對(duì)埃塞俄比亞鐵路北部鐵路設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的方案比較，對(duì)方案比選過(guò)程進(jìn)行論述[1]。

2 工程概況

本線埃塞俄比亞國(guó)家鐵路網(wǎng)5號(hào)線北段位于埃塞俄比亞北部地區(qū)，是連接Mekelle、Hara-Gebeya的鐵路干線，通往吉布提境內(nèi)塔朱拉港口的便捷國(guó)際出海運(yùn)輸通道，以及埃塞北部聯(lián)系首都亞的斯亞貝巴的便捷通道，為埃塞俄比亞國(guó)內(nèi)政治、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供便利條件，解決了進(jìn)口燃料保障問(wèn)題，有利于降低進(jìn)出口貨物的物流成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，有利于埃塞北部居民出行。同時(shí)，本線有利于鉀鹽及其他礦產(chǎn)資源和旅游資源的開(kāi)發(fā)利用，方便沿線居民出行，可以為鐵路沿線地區(qū)土地經(jīng)營(yíng)和發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，有利于創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)和降低貧困率，對(duì)于保持埃塞俄比亞社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義和作用。

鐵路線路整體呈南北走向，自距離Weldia約20km處Hara Gebeya站出站端始，往北穿過(guò)高原火山巖丘陵區(qū)至Robit，之后線路繼續(xù)往北走行于地形相對(duì)平坦的高原裂谷平原區(qū)，經(jīng)Waja、Alamata、Kukuftu、Mehoni、Addi Abder、Meisha至Dadah后，線路進(jìn)入北部地勢(shì)陡峻的山區(qū)并折向西北，展線越嶺通過(guò)該地區(qū)，到達(dá)線路終點(diǎn)在Mekelle南側(cè)設(shè)站，線路全長(zhǎng)218.396km。鐵路沿線地形整體南低北高，線路沿線依次經(jīng)過(guò)高原丘陵區(qū)、盆地平原區(qū)、剝蝕丘陵區(qū)、侵蝕中低山區(qū)、高原淺丘區(qū)五大區(qū)域，其中在153km-195km范圍內(nèi)地形為高原侵蝕中低山區(qū)，以西北-東南走向的山脊為主，沿線地形起伏，山脊和溝壑交替，有崎嶇陡峻的特點(diǎn)，地面高程約1300～2300m，選線條件較為困難，因此對(duì)該區(qū)域兩段線路方案進(jìn)行比選研究[2]。

3 方案比選研究

3.1 方案情況概述

線路在行經(jīng)Dadah～Mekelle（AK153+000～AK195+500）段時(shí)，需要展線爬坡通過(guò)地形起伏較大、自然橫坡較陡的高原侵蝕中山區(qū)。結(jié)合本段地形和主要溝壑的分布，對(duì)本段進(jìn)行了沿西側(cè)溝方案與沿東側(cè)溝方案的線路比選，見(jiàn)圖1：

圖1 Dadah～Mekelle越嶺地段方案比較

沿西側(cè)溝方案：方案始于AK153+000，線路從在建公路右側(cè)行進(jìn)至左側(cè)，并在半山腰處設(shè)置Dadah站，出站后線路沿著山區(qū)內(nèi)西側(cè)的一條較大的溝壑向西北方向展線行進(jìn)至比較終點(diǎn)。線路總長(zhǎng)度42.5km，橋梁43座14.45km，橋比34%，隧道12座10.686km，隧比25.14%，主要工程投資估算約8.087億美元。

沿東側(cè)溝方案：方案始于AK153+000，線路從在建公路右側(cè)向北行進(jìn)逐漸與之偏離，并在地勢(shì)平坦地段設(shè)置Dadah站，出站后線路從在建公路右側(cè)行進(jìn)至左側(cè)，并展線進(jìn)入山區(qū)，沿著山區(qū)內(nèi)東側(cè)的一條較大的溝壑向西北方向行進(jìn)至比較終點(diǎn)。線路總長(zhǎng)度46.888km，橋梁57座15.257km，橋比32.54%，隧道16座11.214km，隧比23.91%，主要工程投資估算約9.117億美元。

3.2 方案比較

兩方案主要工程數(shù)量及投資比較見(jiàn)表1

表1 Dadah～Mekelle越嶺地段方案比較表

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3.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析及推薦方案

沿西側(cè)溝方案的沿線工程地質(zhì)情況較好，線路長(zhǎng)度較短，高墩長(zhǎng)橋較少，橋梁施工難度小，且Adi Gudern站工程量較小，但是隧道總長(zhǎng)稍長(zhǎng)，最長(zhǎng)隧道3.79km，Adi Gudern站設(shè)站較困難；沿東側(cè)溝方案的橋梁及隧道的總長(zhǎng)度較小，但是線路展長(zhǎng)4.39km，沿線滑坡、泥石流等工程地質(zhì)災(zāi)害較多，未來(lái)工程可行性較差，路基施工較困難，且高橋較多施工難度較大，同時(shí)Adi Gudern站設(shè)站站位較西側(cè)方案更加困難且工程量較大[3]。

兩方案隧道總長(zhǎng)大致相當(dāng)。沿西側(cè)溝方案與沿東側(cè)溝方案相比，雖然有一個(gè)3.79km長(zhǎng)的最長(zhǎng)隧道，但橋梁總長(zhǎng)也較，線路總長(zhǎng)短4.39km，且高墩橋梁較少，施工難度相對(duì)較小，沿線工程地質(zhì)情況也較好，工程投資少1.03億美元，因此，從設(shè)站、經(jīng)濟(jì)、施工難度等方面考慮，該越嶺地段線路方案推薦沿西側(cè)溝方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

在鐵路工程設(shè)計(jì)中，線路專業(yè)作為設(shè)計(jì)的總體專業(yè)，在設(shè)計(jì)中起著著牽一發(fā)而動(dòng)全身的龍頭作用，具有總體性、綜合性等特點(diǎn)。在線路設(shè)計(jì)中，對(duì)于影響線路方案設(shè)計(jì)的主要控制性因素，如地形地貌、沿線道路、地質(zhì)條件、工程投資、工程實(shí)施條件等因素，分析影響線路方案走向的主要因素，進(jìn)行綜合比選分析，因地制宜，選出合適的線路方案。對(duì)于跨越溝谷河流地段由于河流沖刷較嚴(yán)重，需合理布置橋臺(tái)位置，設(shè)置橋梁長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)時(shí)不可僅考慮縱斷面標(biāo)高。在比選方案時(shí)，線路條件（包括線路長(zhǎng)度、平面曲線設(shè)置情況、小半徑曲線、縱斷面設(shè)置情況）應(yīng)作為方案比選重要的考量因素。多數(shù)情況下方案比選涉及多個(gè)專業(yè)，如線路、橋梁、隧道、路基等。應(yīng)結(jié)合方案比選的特點(diǎn)，確定牽頭專業(yè)，組織各專業(yè)對(duì)方案進(jìn)行多方面比較。對(duì)于不良地質(zhì)地段，一般情況線路方案以繞避為主，如果地形過(guò)于復(fù)雜，需對(duì)方案進(jìn)行深入細(xì)致比較，并由地質(zhì)專業(yè)進(jìn)行專題地質(zhì)病害處理研究。方案比選也應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕C(jī)具水平，綜合考慮未來(lái)施工難度及措施，切實(shí)采用合理經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。