沿河鐵路線路選線要點分析

陳茜、趙月想

（1.石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北 滄州 061000；2.河北軌道運輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 晉州 052200）

1 概述

鐵路選線工作是一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，為了滿足日常出行、貨物運輸、經(jīng)濟發(fā)展等需要，鐵路常常需要經(jīng)過一些特殊地形和地質(zhì)條件地區(qū)，無疑為鐵路選線工作增加了難度。其中，沿河選線是經(jīng)常會遇到的情況。由于沿河地區(qū)的地形地質(zhì)條件復(fù)雜，在沿河選線時，除了要遵循鐵路選線的基本要求以外，還要順應(yīng)河岸兩側(cè)的具體條件，因地制宜選定線路的高度、位置、結(jié)構(gòu)形式等因素。

2 沿河線的特點

河流兩岸地質(zhì)地形條件復(fù)雜，經(jīng)行地區(qū)有較多的人文因素，掌握具體的工程條件對選線工作尤為重要。所以在選線之前，首要工作就是深入分析沿河線的特點。

其一，受動水壓力的影響，河流兩岸往往地質(zhì)條件比較差，容易產(chǎn)生滑坡、泥石流等重大災(zāi)害，嚴(yán)重影響行車安全，且不良地質(zhì)條件一般較為隱蔽，需要現(xiàn)場深入踏勘才能判定。如果對不良地質(zhì)不加以防范，就會造成嚴(yán)重的不良后果。選線時應(yīng)盡量避開這些危險地帶，將線路置于安全的土體上。不能避開時，應(yīng)采取有效的治理措施后，再確定線路的位置。另外，河岸兩側(cè)地形多樣，需結(jié)合河岸開闊或是狹窄，并考慮地質(zhì)條件，才能確定最終的位置和結(jié)構(gòu)形式。

其二，在河岸開闊、地質(zhì)和地形條件較好的地區(qū)，河流兩側(cè)農(nóng)田較多，適宜居住。為了服務(wù)于地方，線路一般應(yīng)選在居民點和工礦企業(yè)較多的一側(cè)。但是也要注意不打擾居民休息，避免拆遷和少占農(nóng)田，所以線路不能局限于河流一側(cè)，需要在適當(dāng)位置跨河。

其三，河流有曲有直，在河流順直處，可以沿河流方向盡可能多設(shè)計直線；而在河流彎曲處，就需要設(shè)計較多的曲線；再加上縱斷面上的地形起伏，有時會使得線形過于復(fù)雜。這時考慮到行車的安全和舒適的需求，也可以截彎取直，直接以隧道的形式通過，使得線路短直，和鐵路線路盡可能多設(shè)計直線的基本原則相一致。

其四，水是非常寶貴的生態(tài)資源。在選線時，也應(yīng)將保護水資源，最大限度地維護生態(tài)環(huán)境。在技術(shù)選線和經(jīng)濟選線的基礎(chǔ)上，上升到環(huán)境選線這一高度。

3 沿河選線需要注意的問題

通過對沿河線的特點分析，發(fā)現(xiàn)沿河線的線形復(fù)雜，經(jīng)常需要設(shè)置橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)物，而且要兼顧生態(tài)環(huán)保的需求。所以，在沿河選線時，需要注意以下幾個問題。

其一，由于河流彎曲線路需要沿河流展線時，盡量不設(shè)計小半徑曲線，即曲線轉(zhuǎn)角大于180o的曲線。因為在沿河地段設(shè)置小半徑曲線，一旦車輛脫軌或側(cè)翻，會直接落入水中，對行車安全十分不利。所以即使需要展線，也應(yīng)在地形較平坦的河岸，利用大半徑曲線，即曲線轉(zhuǎn)角不大于180o的曲線進行展線，保證行車安全和線路平順[1]。

其二，當(dāng)需要橋梁形式跨河時，由于橋梁本身受力已經(jīng)很復(fù)雜，為了避免由于線形復(fù)雜導(dǎo)致受力分析更為困難，橋梁平面應(yīng)盡量設(shè)在直線上，縱斷面應(yīng)盡量設(shè)在平道上，整個橋長范圍內(nèi)不設(shè)平曲線和豎曲線。當(dāng)橋兩端接近平曲線或豎曲線時，注意曲線不要延伸到橋梁范圍內(nèi)。橋梁方向盡量與水流方向正交，以減少橋長，受力明確。另外，跨越河流的橋梁，除了其結(jié)構(gòu)要求外，還應(yīng)滿足橋下通航凈空的要求，其值應(yīng)根據(jù)通航、通車及排洪要求決定。

其三，當(dāng)以隧道結(jié)構(gòu)代替沿河展線時，隧道也盡量不設(shè)在平曲線上。因線路曲線部分需要加寬，若在隧道內(nèi)加寬使得施工復(fù)雜。另外，隧道內(nèi)是封閉空間，為了滿足排水需要，根據(jù)隧道的長度，隧道內(nèi)需要設(shè)單面坡或人字坡，坡度不宜小于3‰。

4 沿河選線的要點分析

修建鐵路的目的是服務(wù)于地方，為了更好地實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須深入分析河流兩岸的人文、地質(zhì)、地形乃至政治經(jīng)濟等條件，才能最終選定一條集安全、經(jīng)濟和生態(tài)效益的高品質(zhì)線路。

其一，當(dāng)河岸比較開闊，能夠找到理想階地定線時，首先應(yīng)判定邊坡的穩(wěn)定性，確定滑動層位置，再采取有效的邊坡治理措施后，將線路放置于滑動層下方的理想階地上。通常以路堤形式通過，為保證線路不受洪水影響，線路高度應(yīng)高出最高洪水位、波浪侵襲高度和壅水高度之和，再加0.5m富余量[2]。且考慮水流沖刷的影響，可放坡至河岸，并做好沖刷防護工程，如圖1所示。

其二，河岸狹窄，找不到理想階地定線時，這種情況下往往河流兩岸的地質(zhì)和地形條件也比較差，河岸兩側(cè)極易產(chǎn)生滑坡、泥石流等災(zāi)害。原則上能繞則繞，無法繞避時，要結(jié)合邊坡類型進行定線。具體有以下幾種情況[3]：

第一，如果邊坡高度不高，可以適當(dāng)削坡減載，放緩坡率，并在易滑坡位置做防沖刷工程，尤其注重反濾層的設(shè)置，然后以路堤形式通過，如圖2所示。

第二，邊坡高度比較高時，在做好邊坡治理措施后，在邊坡滑動面以下直接挖隧道通過，既保證了行車安全，也使得線路短直。

第三，對于滑動層很淺的滑坡，可以清除全部滑動土體，使得線路處于穩(wěn)定的土體上。

其三，當(dāng)線路需要跨河時，多采用橋梁形式。根據(jù)跨河橋梁盡量設(shè)在直線和平道上、與水流方向垂直、滿足橋下凈空高度的設(shè)計要求。線路原本定于在A處跨河，如圖3中虛線所示，橋梁上沒有平曲線，線路短直。但在此處河岸兩端高差較大，若強制將橋梁位于平道上，跨過橋梁后地形自然坡度比較大，為了克服自然高差，可能需要挖隧道通過，無疑使得線形更加復(fù)雜。所以，最終決定適當(dāng)展線，分別設(shè)計曲線1和曲線2，改為在地形平坦的B處跨河。雖然線路長度增加，但使得整條線路都位于比較平坦的地形上，無須挖隧道，線形簡單平順，且與水流方向基本垂直，對行車安全和旅客舒適均有利[4]。

其四，當(dāng)線路遇到河灣時，就需要結(jié)合地質(zhì)地形條件來確定線路方案。當(dāng)河岸開闊時，可以利用大半徑曲線適當(dāng)展線，沿河繞行，以線路的展長爭取高度，代替隧道。但是當(dāng)河岸狹窄時，盲目展線會使得線形過于復(fù)雜。如圖4所示，如果沿河展線，為了避免線路縱坡過大，需要設(shè)置三條小半徑曲線，對行車安全和旅客舒適均不利。所以截彎取直，直接以隧道形式通過，避免了縱坡過大，且使得線路短直，雖然投資可能增大，但對行車安全和旅客舒適均有利。

其五，鐵路選線時，應(yīng)避免破壞自然景觀和人文景觀，并注重生態(tài)環(huán)境的保護。河流是自然環(huán)境中的敏感點，河流兩岸農(nóng)田、植被很多，選線時應(yīng)盡量避開。同時，水是非常寶貴的生態(tài)資源，選線時應(yīng)兼顧水環(huán)境保護、防止水土流失的原則。沿河線水資源豐富，對鐵路沿線綠化有利，創(chuàng)造人工綠化防護與自然背景相協(xié)調(diào)的景觀，同時達到行車安全，保持水土和旅客舒適的目的。

5 沿河選線的案例分析

5.1 選線的背景分析

以上分析基本上包括了沿河選線過程中所遇到的典型問題，可以在具體的選線工作中加以借鑒。如圖5所示河流有曲有直，河流順直段沿河流方向定直線。在河流彎曲處，考慮展線或挖隧道通過，比較兩種方案的技術(shù)難度和經(jīng)濟效益等因素。河流一側(cè)農(nóng)田和居民較多，另一側(cè)地勢逐漸升高，所以線路不能局限于一側(cè)，選擇合適的位置跨河，既要避開農(nóng)田和居民，又要考慮線路的位置和結(jié)構(gòu)形式。

5.2 線路的具體方案

線路到達A點后，若一直將線路置于這一側(cè)，會侵占農(nóng)田，所以線路選定在B點以橋梁形式跨河。在此處跨河，橋梁縱軸線方向和水流方向基本垂直。而河流另一側(cè)地勢逐漸升高，但河岸比較開闊，通過現(xiàn)場踏勘可以找到放置線路的理想階地位置，將線路放置于階地高度上，做好邊坡防護工程，將線路設(shè)計為路堤形式[5]。在線路B點跨河后，為了減小線路縱向坡度，在C處設(shè)計曲線1，D處設(shè)計曲線2，注意C處曲線與橋梁之間的距離，使線路基本位于兩條相鄰等高線之間，保證不超過設(shè)計坡度。當(dāng)線路到達E處，需要將展線和挖隧道兩種方案進行技術(shù)和經(jīng)濟比較。如果直接挖隧道通過，如圖5中虛線部分所示，線路短直，安全條件好，對運營有利，但投資會增大。如果展線也能滿足線路平順，不設(shè)小半徑曲線的要求，考慮直接展線，降低投資。通過觀察地形圖和現(xiàn)場踏勘，此處地形比較開闊，可以分別在E、F處設(shè)兩條大半徑曲線，以套線的形式展線[6]。F點之后河流順直，可以沿著河流方向設(shè)計成直線。

整條線路的設(shè)計考慮了行車安全，旅客舒適，保護農(nóng)田等因素，遵循線形簡單且平順，結(jié)構(gòu)形式合理的原則，設(shè)計出了一條既滿足運輸需求，又考慮經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)保的線路。

6 結(jié)語

沿河選線有著豐富的設(shè)計內(nèi)容，針對沿河選線過程中的一些典型問題進行研究，結(jié)合具體案例進行說明。沒有哪一種方案是完美的，一條好的線路是集安全、生態(tài)于一體的，需要權(quán)衡好技術(shù)選線、經(jīng)濟選線和環(huán)境選線的關(guān)系，因地制宜，才能在沿河選線時，充分實現(xiàn)鐵路線路服務(wù)于地方，為旅客提供安全舒適的旅行環(huán)境，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的目的。