集通鐵路擴能改造工程山區(qū)選線研究

李洋

（中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200070）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和社會的不斷進步，鐵路交通作為一種高效、安全、環(huán)保的交通方式，在貨物和旅客運輸中扮演著重要角色。集通鐵路作為連接不同地區(qū)的重要干線，擴能改造工程的推進對于提升鐵路運輸能力、優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)具有重要意義。然而，由于地理條件的限制，集通鐵路經(jīng)過的山區(qū)段存在一系列問題，如復(fù)雜的地形、陡峭的坡度、多變的氣候等，給鐵路運輸帶來一定的挑戰(zhàn)。為了克服這些困難，山區(qū)選線成為必不可少的環(huán)節(jié)。選線的科學合理性直接關(guān)系到工程的順利進行和后期運營的效益。

1 集通鐵路擴能改造工程山區(qū)選線的必要性

首先，山區(qū)地形復(fù)雜多變，涉及高山、陡坡、峽谷等，不同地質(zhì)條件對工程的施工和運營都產(chǎn)生深遠影響。地質(zhì)不穩(wěn)定可能導(dǎo)致山體滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，直接威脅到鐵路線的安全性。其次，氣象條件的不確定性在山區(qū)尤為顯著，降雨、雪災(zāi)等極端天氣可能對鐵路運輸造成較大影響。因此，為了確保鐵路運營的穩(wěn)定性和安全性，必須通過科學的選線來適應(yīng)并克服這些自然環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。從經(jīng)濟角度看，合理選線也直接關(guān)系到工程的投資回報率。山區(qū)地形復(fù)雜，如果選線不當，將導(dǎo)致施工難度增大，耗費更多的人力、物力和財力。

另外，山區(qū)鐵路的運營成本也與選線的合理性密切相關(guān)，通過綜合考慮經(jīng)濟成本效益，可以選擇對工程整體投資和后期運營成本影響較小的選線，確保投資回報率最大化[1]。

2 集通鐵路擴能改造工程山區(qū)選線的關(guān)鍵問題

2.1 地質(zhì)條件

山區(qū)常常存在地層不穩(wěn)定，巖層斷裂、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，可能對鐵路線的安全性產(chǎn)生直接威脅。這些地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生往往與地形、巖性、地下水等多個因素相互作用。山區(qū)通常具有復(fù)雜的地下水系統(tǒng)，地下水的變化可能引起地層的沉降和變形。在選線過程中，需要詳細研究地下水位、水文地質(zhì)等因素，以避免地下水對鐵路線路穩(wěn)定性的不利影響。此外，山區(qū)的巖石可能存在強度差異，有的地方巖石堅硬，而有的地方可能呈現(xiàn)巖溶地貌，巖石相對疏松。這種差異會對施工難度和工程穩(wěn)定性造成影響，需要在選線中謹慎考慮。另外，山區(qū)常常存在斷裂帶，這是地質(zhì)構(gòu)造活動的結(jié)果。選線時需要避開或者謹慎穿越斷裂帶，以防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。地質(zhì)勘探的不足可能導(dǎo)致對地質(zhì)情況的不準確了解，從而在選線中遇到未預(yù)料的地質(zhì)問題。再加上某些山區(qū)可能處于地質(zhì)活躍帶，例如地震多發(fā)區(qū)。這種地區(qū)的地質(zhì)條件可能更為復(fù)雜和動態(tài)，選線時需考慮地震對鐵路線路的影響[2]。

2.2 氣象因素

山區(qū)常常面臨極端天氣事件，如強降雨、暴雪、臺風等，這些極端天氣事件可能對鐵路線的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生嚴重影響。主要是包括山區(qū)地形復(fù)雜，降雨可能引發(fā)山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，而暴雪則可能導(dǎo)致積雪堆積和結(jié)冰。同時，山區(qū)氣溫較大的日夜溫差和季節(jié)性溫差可能引起鐵路線路的膨脹和收縮，導(dǎo)致軌道的變形和破壞。這對于線路的長期穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。季節(jié)性氣溫變化也可能導(dǎo)致鐵路設(shè)備的老化和損壞。此外，山區(qū)降水量相對較大，特別是在夏季，可能導(dǎo)致鐵路線路出現(xiàn)澇水和山洪。不足的排水系統(tǒng)可能使雨水無法迅速排出，增加了鐵路線路的風險。高山區(qū)域風力較大，風雪天氣可能造成積雪堆積和漂移，對鐵路線的正常運營產(chǎn)生阻礙。強風可能導(dǎo)致設(shè)備損壞和列車行駛困難。除此之外，山區(qū)氣象災(zāi)害的快速發(fā)展和變化使預(yù)警和監(jiān)測成為至關(guān)重要的任務(wù)。不充分的氣象監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)可能導(dǎo)致對氣象災(zāi)害的應(yīng)對不及時，增加了事故風險。

2.3 地形地勢

山區(qū)地形常常具有陡峭的坡度，鐵路線如果穿越過于陡峭的山坡，可能增加施工難度和影響列車的正常行駛。原因在于陡峭的坡度可能需要采取更復(fù)雜的工程措施，如挖掘隧道、修筑高架橋等，增加了工程的投資和施工難度。同時，山區(qū)地形常常伴隨著曲折的山路，選線時需要設(shè)計合理的彎道，以適應(yīng)地形的曲折變化。因此，需要考慮山區(qū)地形的彎曲程度和合理規(guī)劃曲線半徑。此外，地形障礙包括河流、峽谷、山脊等，這些地形特征可能在選線中成為難以逾越的障礙。如果選線未能巧妙地規(guī)避或越過這些地形障礙，可能導(dǎo)致工程施工復(fù)雜度增加，對鐵路線的建設(shè)和維護帶來額外困難[3]。

2.4 環(huán)境保護

山區(qū)通常擁有豐富的自然生態(tài)系統(tǒng)，包括植被、動物群落等。選線過程中，如果未能科學合理的規(guī)劃可能導(dǎo)致對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞。例如，在建設(shè)過程中采取大規(guī)模的砍伐和土地開墾，可能破壞原有的植被覆蓋，導(dǎo)致水土流失，危及動植物棲息地。山區(qū)還是水源涵養(yǎng)區(qū)，選線過程中需要特別關(guān)注水資源的管理。施工階段可能對周邊水體產(chǎn)生負面影響，如土壤侵蝕、水污染等。此外，如果選線穿越河流或湖泊，可能對水體的自然流動和生態(tài)平衡產(chǎn)生持久性的影響。再加上山區(qū)地形普遍具有反射、折射的特點，對于噪聲和振動的敏感性較高，在施工和運營階段可能產(chǎn)生一些機械振動和噪聲，如果處理不得當，可能對周邊的生態(tài)系統(tǒng)和動植物產(chǎn)生負面影響，影響山區(qū)原有的安靜和平衡。

2.5 經(jīng)濟成本

山區(qū)地形復(fù)雜，可能需要采取更復(fù)雜的工程措施，如隧道、橋梁等，以適應(yīng)陡峭的坡度和曲折的地形，這些工程措施往往會增加施工難度和成本。例如，在克服陡峭坡地的情況下，可能需要更多的土方工程、支擋結(jié)構(gòu)、爆破作業(yè)等，這些都會增加工程建設(shè)的成本。為了保護山區(qū)的生態(tài)環(huán)境，還需要投入更多的經(jīng)費用于環(huán)保措施，如生態(tài)修復(fù)、植被恢復(fù)、水資源管理等，環(huán)保投入的增加往往會提高工程的總體經(jīng)濟成本。例如，在修復(fù)因工程而受損的生態(tài)系統(tǒng)時，可能需要采取種植植被、防護措施等手段，這些都需要額外的經(jīng)濟支持。

3 集通鐵路擴能改造工程山區(qū)合理選線建議

3.1 綜合考慮地質(zhì)和氣象因素

在選線初期，必須進行全面、深入的地質(zhì)和氣象因素綜合分析，這包括詳盡的地質(zhì)勘探、了解地質(zhì)條件、掌握地下水位、斷層帶等信息。同時，要考慮氣象數(shù)據(jù)，包括降雨量、氣溫、風力等，以預(yù)測可能的氣象災(zāi)害。通過綜合分析地質(zhì)和氣象因素，可以為選線提供科學依據(jù)，掌握地形地勢的變化，準確把握山區(qū)的地質(zhì)條件和氣象特點，有助于制定出更為合理的選線策略。在選定候選選線后，進行地質(zhì)和氣象災(zāi)害的風險評估，明確可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害和氣象災(zāi)害類型及其頻率。針對可能出現(xiàn)的風險，制訂科學的應(yīng)急預(yù)案，明確災(zāi)害時的緊急處置和應(yīng)對措施。例如，建立健全的雨量監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，以及應(yīng)對地質(zhì)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的緊急處理措施。通過有效的災(zāi)害風險評估和應(yīng)急預(yù)案，可以降低災(zāi)害對工程造成的損害，提高工程的抗災(zāi)能力[4]。

3.2 優(yōu)化地形地勢設(shè)計

針對山區(qū)常見的陡峭地形，建議在選線過程中采用巧妙的設(shè)計規(guī)避陡峭坡地。通過設(shè)置合理的水平曲線，適度采用盤山道、螺旋隧道等設(shè)計，減緩爬升或下降的坡度，降低鐵路線的坡度梯度。這不僅有助于減輕施工難度，提高工程的建設(shè)可行性，還有利于列車行駛的平穩(wěn)性和安全性。同時，在山區(qū)選線中，避免過度彎曲的設(shè)計對于減小地形地勢的影響至關(guān)重要?？茖W規(guī)劃彎道的設(shè)計，采用適宜的曲線半徑，合理控制彎道長度，有助于降低列車行駛時的側(cè)向壓力，提高運行的平穩(wěn)性和安全性。

此外，對于可能影響彎道安全性的地質(zhì)因素，如巖層斷裂、地裂縫等，要在設(shè)計中采取適當?shù)募庸毯椭ёo措施，確保彎道的長期穩(wěn)定運行。針對山區(qū)常見的地形障礙，如河流、峽谷、山脊等，建議通過合理設(shè)計來越過這些地形障礙，減少對自然環(huán)境的干擾。采用合適的橋梁和隧道設(shè)計，選擇最短的越過方式，并充分考慮地形障礙對環(huán)境的影響，盡可能減少對水體和生態(tài)系統(tǒng)的破壞。這有助于在工程實施過程中減輕對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響，提高工程的可持續(xù)性[5]。

3.3 建立完善的環(huán)保措施

在選線過程中，應(yīng)采取切實可行的措施保護和修復(fù)山區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)。首先，要規(guī)劃生態(tài)緩沖帶，保留重要的生態(tài)節(jié)點，避免破壞珍貴的植被、野生動物棲息地。其次，實施植被恢復(fù)計劃，通過合理的植樹造林和草本植物種植，加強土壤保護，減少水土流失。這些措施有助于保護和恢復(fù)山區(qū)的自然生態(tài)，確保工程對生態(tài)系統(tǒng)的最小干擾。針對山區(qū)地質(zhì)和氣象特點，建議建立科學的水資源管理系統(tǒng)，合理規(guī)劃排水方案，避免因工程施工導(dǎo)致的水土流失和水體污染。對于選線可能穿越的河流、湖泊等水體，要建立有效的保護措施，避免工程對水體的破壞?？梢圆捎蒙鷳B(tài)護岸、梯田等設(shè)計，降低水體受到的沖擊，確保水體的生態(tài)完整性。

在工程施工和運營階段，要采取有效的噪聲和振動控制措施，減少對周邊生態(tài)環(huán)境的干擾。通過采用降噪設(shè)備、合理安排施工時間，以及選擇低振動的施工機械，可以最大限度地減緩對動植物的影響。此外，要進行周邊環(huán)境的噪聲和振動監(jiān)測，及時調(diào)整措施，確保工程的施工和運營過程對周邊環(huán)境的影響處于可控范圍內(nèi)。

3.4 投資回報率優(yōu)先

在選線過程中，應(yīng)進行全面的經(jīng)濟可行性分析，充分考慮建設(shè)和運營的各項成本，以及工程的預(yù)期收益。通過科學、合理的財務(wù)模型，評估不同選線方案的投資回報率。

在這一過程中，除了考慮工程本身的建設(shè)和運營成本之外，還需要綜合考慮未來的交通需求、貨運量、客流量等因素，確保投資回報率的可持續(xù)性。為提高投資回報率，建議在工程設(shè)計和施工過程中尋求降低成本的有效途徑?？梢酝ㄟ^采用先進的建設(shè)技術(shù)、提高工程效益、降低材料和勞動力成本等方式，確保在工程建設(shè)階段能夠控制好投資規(guī)模，提高整體經(jīng)濟效益。

同時，要充分考慮地形地勢的復(fù)雜性，通過合理的設(shè)計和規(guī)劃，避免因地形地勢問題導(dǎo)致的額外工程投入。在選線方案確定后，要制定靈活、切實可行的運營策略，最大程度提高投資回報率?？梢酝ㄟ^靈活的票價制度、優(yōu)化列車運行計劃、開發(fā)相關(guān)的附屬服務(wù)等手段，增加工程的收入來源。同時，要密切關(guān)注市場需求的變化，及時調(diào)整運營策略，確保適應(yīng)市場的動態(tài)變化，提高工程的市場競爭力。

3.5 技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

在選線前期，應(yīng)采用先進的地質(zhì)勘探技術(shù)，如激光雷達測繪、地電阻率成像等，以獲取更為精準和詳盡的地質(zhì)信息。這有助于準確識別地質(zhì)隱患，掌握地形地勢的復(fù)雜性，為選線提供更為準確的地質(zhì)數(shù)據(jù)。通過技術(shù)創(chuàng)新，可以最大程度地降低地質(zhì)勘探帶來的不確定性，提高選線的科學性和安全性。在工程設(shè)計和施工階段，應(yīng)充分應(yīng)用智能化技術(shù)，如建筑信息模型（BIM）、無人機測繪、遠程監(jiān)測等。通過BIM技術(shù)，可以進行全過程的數(shù)字化設(shè)計和模擬，提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題。

無人機測繪可以在山區(qū)地形中進行高精度、大范圍的測量，為工程提供詳細的地形數(shù)據(jù)。遠程監(jiān)測技術(shù)可以實時監(jiān)測工程施工和運營過程中的各項數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。這些技術(shù)的應(yīng)用有助于提高工程的設(shè)計精度、施工效率和安全性。在工程建設(shè)中，應(yīng)充分采用綠色建筑材料和環(huán)保工程技術(shù)，選擇具有良好環(huán)保性能的建筑材料，如可再生材料、低碳材料等，有助于減少對自然資源的消耗和環(huán)境的污染。同時，引入環(huán)保工程技術(shù)，如植被覆蓋的隧道、生態(tài)恢復(fù)的工程方案等，有助于降低工程對山區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響。通過技術(shù)創(chuàng)新，可以使集通鐵路擴能改造工程更加環(huán)保可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

通過對集通鐵路擴能改造工程山區(qū)選線的研究，不僅強調(diào)選線的必要性，還對選線過程中需要關(guān)注的關(guān)鍵問題有了更清晰的認識。在實際選線過程中，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)、氣象、地形地勢等因素，采取合理的環(huán)保措施和技術(shù)手段，以確保選線的科學性和經(jīng)濟性。同時，本文也為集通鐵路擴能改造工程的山區(qū)選線提出了一系列合理的建議，這些建議不僅有助于工程的順利實施，還為今后類似工程提供了有益的經(jīng)驗和參考。