超大規(guī)模鐵路施工便道總體建設(shè)原則分析

畢 強

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 630031)

鐵路建設(shè)需同步配套大量的施工便道。從各鐵路項目的建設(shè)情況看，施工便道的長度遠超過正線。以某超大規(guī)模鐵路為例，其正線長度約 1 017 km，需配套建設(shè)的施工便道總長達 1 682 km，約為正線長度的1.6倍。且因沿線地形起伏、工程地質(zhì)條件復(fù)雜，施工便道的工程規(guī)模和建設(shè)難度巨大。此外，沿線的工程建設(shè)和鐵路運營環(huán)境也較為復(fù)雜，在這種情況下，如何科學地建設(shè)施工便道具有重大的研究意義。

目前，不少學者對鐵路施工便道系統(tǒng)展開了研究。王國榮[1]結(jié)合某長大隧道便道選線提出了“規(guī)劃經(jīng)濟、合理利用、便于維護、注重環(huán)?！钡脑O(shè)置原則；呂風智[2]結(jié)合山區(qū)高速鐵路控制性的長大隧道和特大橋施工，對如何進行運輸便道的選線進行了分析，并闡述了所包括的設(shè)計內(nèi)容和費用組成；尚國龍[3]闡述了運輸便道存在的主要問題，建議采用新的測繪技術(shù)及電子繪圖技術(shù)解決便道設(shè)計及費用測算問題。楊學鵬[4]結(jié)合某客運專線特大橋施工便道的規(guī)劃及設(shè)置，介紹了施工便道方案對工期、成本和項目管理方面的影響；鄒建豪[5]等以成貴高速鐵路為例闡述了鐵路臨時工程扶貧功能的重要意義。楊銳鋒[6]等從鐵路建設(shè)臨時用地原有生態(tài)環(huán)境功能恢復(fù)的角度，研究了施工便道等鐵路工程臨時用地的土地復(fù)墾方案。許益國[7]總結(jié)了高原山區(qū)鐵路施工便道的特點，探討了平縱橫斷面及選線設(shè)計原則，闡述了便道施工、維護及生態(tài)恢復(fù)等建設(shè)要點。

上述研究主要從選線的方法和所帶來的結(jié)果展開，尚未提出具體的鐵路施工便道建設(shè)原則。本文所研究的某超大規(guī)模鐵路位于高海拔地區(qū)，面臨地形條件復(fù)雜、工期緊張等問題，這些在傳統(tǒng)高速鐵路或常規(guī)鐵路建設(shè)中均未遇到，因此尚無可供借鑒的先例?；诖?，本文以某超大規(guī)模鐵路施工道路研究為背景，從全壽命周期的視角出發(fā)，提出了“整合資源、永臨結(jié)合、路地統(tǒng)籌”的設(shè)計理念，歸納出鐵路施工便道的總體建設(shè)原則，可較好地保障該項目的順利建設(shè)和完工。

1 既有交通特征及功能定位

1.1 既有交通特征

受社會經(jīng)濟發(fā)展水平及工程建設(shè)難度的限制，復(fù)雜艱險山區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施一般都較薄弱，公路是最主要的交通運輸方式，且公路網(wǎng)密度和標準一般都較低。某超大規(guī)模鐵路附近的運輸嚴重依靠318國道，沿線道路網(wǎng)密度極低，僅為全國平均水平的1/10，且主要為公路三級和四級標準，加之沿線復(fù)雜的氣候及地質(zhì)條件，使得沿線道路具有“路網(wǎng)密度低、公路等級低、抗自然災(zāi)害能力弱” 等特點，無法滿足鐵路建設(shè)需求。因此施工便道的修建對保障工程建設(shè)的順利進行尤為重要。

1.2 道路運輸需求

以往鐵路施工便道建設(shè)一般僅考慮建設(shè)期的需求，未統(tǒng)籌考慮沿線地方經(jīng)濟發(fā)展的需求。從鐵路全壽命周期分析，不同時期對施工便道的需求不同。

(1)從建設(shè)期看，施工道路需連接土石方工點、橋梁、隧道、車站、取(棄)土石場、砂石料(道砟)場、區(qū)間牽引變電所、工區(qū)與臨時場站(鋪架基地、梁場、物流基地及施工營地等)。主要滿足建設(shè)期的基本運輸需求，此為臨時便道的功能。

(2)從運營期看，道路還需滿足運營期各站所的通達、工務(wù)檢修及隧道防災(zāi)救援等的需求，此為永久道路的功能。

(3)從沿線地方經(jīng)濟需求看，地方一般希望施工道路能兼顧通村道路、通鄉(xiāng)道路的建設(shè)，滿足沿線居民的出行需求，這也為永久道路的功能。

雖然不同時期對施工便道的需求不同，但施工便道主要服務(wù)于施工期這一屬性，仍然是其基本屬性，也是其主要屬性。因此，從鐵路項目全壽命周期看，施工便道建設(shè)首先應(yīng)以滿足建設(shè)和運營期間的交通需求為主要目標，其次考慮防災(zāi)救援、通所、通站道路建設(shè)，盡量做到永臨結(jié)合，最后在投資增加不大和工程條件允許的情況下，適當兼顧地方社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。尤其是在復(fù)雜艱險山區(qū)，交通走廊少且狹窄，居民出行較為困難，鐵路施工便道應(yīng)與地方社會經(jīng)濟發(fā)展需求相結(jié)合，以最大限度地實現(xiàn)節(jié)約資源、避免重復(fù)建設(shè)的目標，發(fā)揮綜合效益。

1.3 功能定位

從以上實際需求分析，大型鐵路工程配套施工便道應(yīng)定位為“以滿足鐵路建設(shè)期間物資、材料和設(shè)備基本運輸需求為主，同時兼顧鐵路運營維護需求，并適度兼顧地方需求”的運輸通道，其主要功能如圖1所示。

圖1 某超大規(guī)模鐵路沿線施工便道主要功能構(gòu)成圖

2 總體建設(shè)原則

根據(jù)功能定位，施工便道應(yīng)在以滿足鐵路全壽命周期需求為總體目標、同時兼顧沿線社會發(fā)展訴求的前提下進行建設(shè)，遵循以下總體原則。

2.1 建設(shè)為主、適度兼顧地方的原則

以往鐵路工程項目施工便道的建設(shè)主要考慮鐵路建設(shè)自身的需求，忽略了新建工程對沿線社會經(jīng)濟發(fā)展的作用，未能在規(guī)劃階段兼顧地方的需求。很多施工便道建設(shè)后便處于荒廢狀態(tài)，甚至還需花費巨額投資進行土地復(fù)墾。新建施工便道如能與地方規(guī)劃建設(shè)道路相協(xié)調(diào)，可充分發(fā)揮綜合效益。

以本項目為例，前期研究過程中對沿線既有道路、地方交通規(guī)劃和需求進行了大量的調(diào)查工作，新建施工便道規(guī)劃過程中有意識地考慮了地方需求，在滿足鐵路建設(shè)的前提下，適度兼顧地方需求，施工便道統(tǒng)計情況如表1所示。

表1 不同類型新建施工便道長度對照表

從實際研究結(jié)果的統(tǒng)計情況分析，在不增加工程投資的情況下，可與地方規(guī)劃道路合址共建的新建施工便道共計207 km，占比高達20.54%，施工便道兼顧地方需求的目標是可以達到的。因此，施工便道建設(shè)應(yīng)堅持以服務(wù)鐵路建設(shè)為中心，同時應(yīng)適度兼顧地方經(jīng)濟發(fā)展需求，盡量與沿線地方規(guī)劃道路相協(xié)調(diào)，從而達到資源效益最大化的目的。

需要指出的是，施工便道的標準一般不高，在兼顧地方需求時一般只能考慮施工便道的線位最大程度與地方規(guī)劃道路共址，而不是一次性按照地方規(guī)劃實施到位，施工道路為臨時工程的主要性質(zhì)不能發(fā)生根本的改變。

2.2 統(tǒng)籌規(guī)劃、永臨結(jié)合原則

為滿足鐵路運營維護需求，鐵路建設(shè)一般需配套大量的通站、通所等永久性道路。在復(fù)雜艱險山區(qū)、通道狹窄等情況下，這些道路很大程度上和施工便道通道是重合的，且通站、通所道路標準一般均較低，這就意味著在通道做到永臨結(jié)合的同時，也可在一定程度上實現(xiàn)標準的永臨結(jié)合。因此，應(yīng)從鐵路項目全壽命周期出發(fā)，統(tǒng)籌建設(shè)期和運營期的有關(guān)需求，在一定程度上使施工便道盡量做到永臨結(jié)合，從而節(jié)省投資。

以某超大規(guī)模鐵路為例，施工便道永臨結(jié)合統(tǒng)計情況如圖2、圖3所示。從圖中可以看出，271 km新建施工道路可考慮永臨結(jié)合，占新建施工道路的27%，占通站、通所道路總長的71%，可大幅縮減配套永久道路的工程投資。因此，施工便道路線方案和主要技術(shù)指標的選擇應(yīng)堅持永臨結(jié)合的原則，避免重復(fù)建設(shè)、重復(fù)投資，充分發(fā)揮綜合效益。

圖2 某超大規(guī)模鐵路新建施工便道永臨分布情況圖

圖3 某超大規(guī)模鐵路通站所道路分布情況圖

2.3 充分利用既有道路、減少工程規(guī)模的原則

鐵路線路一般情況下均要通過沿線重要的經(jīng)濟據(jù)點或與沿線主要交通走廊共通道，這些經(jīng)濟據(jù)點及主要交通走廊附近均不同程度地分布一定數(shù)量的既有道路。以往的鐵路建設(shè)或多或少也利用了既有道路，且越是在交通發(fā)達的地區(qū)，公路網(wǎng)密度越高，鐵路建設(shè)利用既有公路的規(guī)模越大。

在極復(fù)雜艱險山區(qū)和高原生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，在滿足鐵路建設(shè)基本需求的前提下充分利用沿線既有道路，對降低新建道路工程規(guī)模及投資、減少對生態(tài)環(huán)境的影響作用將更大。某超大規(guī)模鐵路新建和改建既有道路匯總對照情況如表2所示。

表2 新建和改建施工便道長度對照表

從表2可以看出，利用既有道路改建作為施工便道的總長度達675 km，占比高達40.1%。

從工程規(guī)模和投資的情況分析，改建道路的工程投資約為新建道路的60%，總投資可節(jié)省約16%，效果非常明顯。從占用土地的情況分析，改建道路的用地指標一般為新建道路的30%～40%，僅這一項可減少土地利用約2 641畝，同時可減少土地復(fù)墾、生態(tài)恢復(fù)等投資約 3 562萬元，具有較高的經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境效益。

當然，利用既有道路時需考慮既有道路的產(chǎn)權(quán)歸屬和利用期的養(yǎng)護、保通及安全問題，需與產(chǎn)權(quán)單位做好密切溝通和協(xié)調(diào)工作。

2.4 標準適度、工程合理的原則

在地形和地質(zhì)條件較好的地區(qū)適當提高建設(shè)標準對促進施工有利，但在地形和地質(zhì)條件較為復(fù)雜的艱險山區(qū)，過高的標準會大幅度增加施工便道建設(shè)難度、建設(shè)投資和用地指標，但一味地節(jié)省投資大幅降低建設(shè)標準也是不科學的。因此，選擇適度的建設(shè)標準顯得尤為重要。

以金沙江至貢覺段貫通施工便道為例，該段施工便道不僅是施工期間的運輸主通道，還是運營維護和防災(zāi)救援的主通道。因該段地形和地質(zhì)條件復(fù)雜，若嚴格按照相關(guān)標準建設(shè)，其建設(shè)難度、工程投資和工期都很長?？紤]到施工便道對行車速度等標準要求不高，部分地段可以適當降低曲線半徑、局部加設(shè)錯車道等方式滿足運輸需求。設(shè)計過程中結(jié)合地形、地質(zhì)及運輸需求等對該段便道技術(shù)標準進行比選，如表3所示。

表3 金沙江至貢覺段施工便道標準降低前后工程情況對照表

從對比情況分析，適當降低標準后，該段施工便道的總長僅減少約9%，但因地形地質(zhì)情況復(fù)雜，土石方可減少5.36萬m3，用地減少172畝，工程投資降幅達34.3%，效果非常明顯。且對高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護也具有一定的積極作用。

因此，在滿足鐵路建設(shè)和運營基本需求的前提下，應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、工程實施難度等因素，并結(jié)合經(jīng)濟效益，對部分地段、部分工程的標準進行綜合比選，靈活選用技術(shù)標準，做到標準適度、工程合理。

2.5 降低物流成本的原則

施工便道布局在注重建設(shè)成本的同時，還應(yīng)綜合考慮保通及物流成本等因素，應(yīng)便于鐵路施工物資和設(shè)備的運輸，降低運輸成本，這一點在極復(fù)雜艱險山區(qū)尤為突出。

以金沙江至昌都段施工便道總體布局方案研究為例，對不同方案進行了綜合分析。其中，方案1綜合建設(shè)及運營成本進行道路方案的布局，方案2著重考慮降低工程投資進行道路方案布局，對比結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖4 道路長度及運輸距離對照圖

圖5 工程投資及運輸費用對照圖

與方案1相比，方案2減少了新建道路規(guī)模，工程投資節(jié)省了約 1 643萬元，但由于運輸距離較長，加之物資供應(yīng)量較大，運輸成本反而增加了約 8 519萬元，總費用增加了約 6 876萬元。若考慮高海拔、艱險山區(qū)復(fù)雜氣候條件對運輸?shù)挠绊?，運輸成本的差距則會更大。因此，施工便道布局應(yīng)統(tǒng)籌考慮建設(shè)及運輸成本，綜合分析以確定建設(shè)方案。

2.6 便于快速施工和保通的原則

某超大規(guī)模鐵路沿線泥石流、滑坡等表生不良地質(zhì)體分布眾多。調(diào)查顯示通道內(nèi)滑坡、崩塌等不良地質(zhì)體多達 6 365處，泥石流多達 1 243處[8]，僅G318西藏境內(nèi)地質(zhì)隱患點就多達324處(段)。2018年10-11月西藏昌都市江達縣波羅鄉(xiāng)境內(nèi)的金沙江兩岸發(fā)生的白格滑坡造成G318斷道達17 d之久，對運輸?shù)挠绊憳O大。施工便道基本位于地表，且使用周期相對較長，因此，不可避免地會受到表生地質(zhì)災(zāi)害的影響。為確保正線工程的順利實施，施工便道具備便于施工和快速搶通的功能十分重要。

本著這一原則，某超大規(guī)模鐵路新建施工道路共設(shè)橋梁295座，涵洞2 672座，其中99%為鋼便橋和波紋管涵，建設(shè)過程平均可節(jié)省工期2個月左右，為降低工期風險提供了有利保障，同時為災(zāi)害發(fā)生后快速搶通提供了保障。

因此，施工便道的橋涵、路基支擋等結(jié)構(gòu)物宜采用簡易、裝配式結(jié)構(gòu)，既可縮減施工便道的建設(shè)周期，為正線施工贏得寶貴時間，又便于快速搶通、快速恢復(fù)交通。

3 結(jié)束語

本文以某超大規(guī)模鐵路施工便道為例，在統(tǒng)籌分析了鐵路建設(shè)、運營、維護及沿線經(jīng)濟發(fā)展等各項需求的基礎(chǔ)上，明確了鐵路施工便道的功能定位，并從全壽命周期總結(jié)出施工便道的總體建設(shè)原則。研究認為鐵路施工便道應(yīng)堅持：(1)建設(shè)為主，適度兼顧地方以及統(tǒng)籌規(guī)劃，永臨結(jié)合；(2)充分利用既有道路，減少工程規(guī)模，做到標準適度，工程合理；(3)降低物流成本，便于快速施工和保通。本文所提出的便道施工原則不僅可大幅縮減工程規(guī)模，降低工程投資，降低生態(tài)環(huán)境影響，還可整合資源，為沿線社會經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻，對發(fā)揮鐵路施工便道的綜合效益具有很好的指導(dǎo)意義，對其他工程項目建設(shè)也具有較高的參考價值。