乐重
(中铁二院工程集团有限责任公司, 成都610031)
摘 要:铁路选线是铁路设计中最根本、最重要的工作,是影响全局性的总体设计,选线质量的高低对项目的工程量、投资、建设难度甚至运营维护都将产生直接影响。为尽可能提高选线质量,文章对综合选线的原则进行了一些探讨。影响铁路线路方案的因素众多,包括政治、经济、国防、地方规划、环境敏感点、地形条件、重大不良地质、水文等,文章分析了选线工作中可能遇到的主要影响因素,提出了相应的选线原则,包括规划选线、地质选线、环保选线、安全选线等。铁路选线工作应注重搜集相关资料,分析影响线路方案的因素,根据影响因素选择相应的选线原则,当不同原则出现冲突时,应抓住主要制约因素确定原则,做到综合最优。
关键词:铁路;选线;原则
在铁路工程设计与建设中,选线是一项总体性工作,综合性强,影响因素繁多,包括政治、经济、国防、地方规划、环境敏感点、地形条件、重大不良地质、水文等。综合选线是在前期基本确定线路走向和主要技术标准后,综合考虑各影响因素,按照减小因素影响的原则开展选线工作,通过综合比较,最终选出技术可行、经济合理的线路方案。综合选线包括识别影响因素、依据影响因素选用对应原则进行综合选线、开展综合比选等工作。本文就综合选线中的原则进行了一些探讨,包括规划选线、地质选线、环保选线、安全选线等。
铁路选线工作开始前应收集相关规划资料,包括国家铁路网规划、枢纽总图规划、地方城市规划及其他规划资料,选线过程中应充分考虑线路与规划之间的相互影响,选定的线路要符合相关规划。
(1)铁路选线应与国家铁路网规划目标一致
国家铁路网规划对铁路选线具有宏观指导作用,线路方案在走向和主要技术标准上应满足国家铁路网规划目标要求,保证其顺利实现。
(2)引入枢纽时,线路方案应结合枢纽总图规划综合研究
线路方案与枢纽总图规划要相互协调和匹配,线路方案选择时要考虑总图规划,符合总图规划要求;总图规划要全面系统考虑各方向的线路引入,要便于线路引入。枢纽内客货运车站设置、接轨点的选择、线路走向及立交疏解方式等要进行综合研究。
(3)线路方案应与地方规划相协调
线路应尽量靠近城镇和主要经济发展点,但同时又需减少对地方规划和其他建设项目的干扰,宜绕避高新技术开发区、规划发展工业区,避免对城市功能区的切割,有条件时可考虑沿既有交通走廊选线,使线路方案既能满足铁路自身发展需要,又能带动地方经济发展。当线路方案与地方规划相冲突时,应从技术标准、运输组织、土地利用、环境影响、工程实施难度、工程投资、运营维护、区域社会经济发展、联络线工程、城市配套工程等方面进行多方案综合比选,统筹考虑各方案的利弊,尽量兼顾各方利益。
车站站址选择应结合城市规划,充分考虑城市风格特点和城市功能布局,满足交通网络及城市景观方面的要求,地级及以上城市有条件时,按客内货外分设客货站。当车站引入既有城市中心导致大量拆迁时,可考虑在新区新建车站,同时修建联络线联接既有车站。
如:长昆客运专线在凯里市设站时,由于受既有凯里车站地质条件、扩展空间、建筑物等影响,客运专线无法引入,最终选择在其规划新城区新设凯里南车站。
(4)其他规划对线路方案的影响
军事区规划、重大的输变电工程规划、重大的油气管路和油库规划等对线路方案影响也较大,选线过程中应综合考虑。
我国地域广阔,各区域地质条件差异巨大,尤其西南地区地质条件极其复杂,存在各种不良地质,这些不良地质不仅增加工程投资,甚至控制局部线路方案。确定线路方案前应开展地质调绘工作,必要时充分应用遥感、物探及钻探等勘探手段,判识并查明不良地质类型、分布范围及规模。选线中应绕避各类不良地质体,对于难以绕避的不良地质体,应在详细地质勘察的基础上做好工程整治措施,确保建设和运营安全。选线中应根据地形、地质特征采取相应的原则。
3.1 河谷地段地质选线
为充分利用河床及两侧的缓坡地形,减少桥、隧工程,山区铁路一般沿河谷选线。但河谷由于重力地质作用和风化剥蚀引起的崩塌、滑坡、泥石流等不良地质往往较发育,且两岸发育程度不尽相同。选线中应分析两岸地质条件,绕避重大不良地质,选择工程地质条件较好的一岸,在合理位置以适当工程类型通过。若河谷两岸均存在严重不良地质,不宜线路通过,则可内移,采用截弯取直隧道、傍山隧道或者外移以桥梁通过,绕避严重不良地质,同时尽量避免出现易失稳的高边坡和浅埋隧道工程。
3.2 越岭地段地质选线
越岭地段地形多为宽厚山体,高程较高,隧道较长,工程规模巨大,施工工期较长,常成为控制全线技术标准、方案走向、施工工期和工程造价的关键地段。越岭地段选线一般应在做好大量前期区域地质工作基础上,进行大范围的长隧道、短隧道多方案比选,比选范围应包括越岭隧道及其两端引线。
3.3 大高差地形台阶高位地质选线
中国地形的基本特点是自东向西有3级大台阶,在大台阶内还发育多级夷平面形成的次一级地形台阶,河流则冲刷下切,形成宽阔或狭窄的河谷。在台阶地形进行铁路选线时,习惯上沿河谷上爬,到接近上游部位展线迅速爬升至台阶面高程,其目的是减少工程规模和工程量。但对于发育严重不良地质的河谷,由于地质问题反而加大投资、留下隐患,达不到节省工程的目的,此时应充分利用宽缓稳定坡面尽早爬高上至夷平面或高原,改善地质条件。
3.4 地质构造复杂地段选线
我国部分地区地质构造复杂,新构造活动分布区较多,活动断裂发育,构造-地震活动十分强烈。活动断裂产生的地面位移和变形,强烈地震诱发的滑坡、崩塌、地裂缝等地质灾害及地震波对工程建筑物的破坏,严重威胁铁路工程和运营安全。断层带岩体破碎,易发生隧道坍塌、边坡失稳等地质灾害,且大型滑坡、崩塌、泥石流等不良地质的分布往往受构造控制。
线路通过活动断裂带地区时,重点工程避免直接跨越活动断层和避开一定距离。在活动断裂中选择“安全岛”(活动断裂带中构造相对稳定、地基土抗震条件好、具有稳定地貌条件的地块)设置;高烈度地震区,线路应总体以隧道工程为主,路、桥工程应易于修复,控制桥高和路基填方及切坡高度,靠山侧宁里勿外,不设傍山隧道群,减少展线,隧道早进晚出,确保在山坡稳定部位设置洞口,并综合考虑地形和岩土的地震动放大作用,合理定位和设防;注意绕避与活动断裂有关、可能发生次生灾害的不良地质地段。如:在成兰铁路选线时,为尽量减少活动断裂对工程的影响,茂县至镇江关段线路于岷江断裂左侧以隧道群通过,最长隧道28 km,避免了线路与岷江断裂带的交叉,远离了活动断裂带,最大限度地减小了活动断裂及地震对工程的影响,规避了对铁路工程危害严重的不良地质和地震次生灾害。
构造发育带往往延伸较长,但一般宽度较窄,范围内岩体破碎、风化严重,不良地质发育。当线路通过构造发育带时,按照大角度、短距离的原则通过,减少不良地质对工程的影响。
3.5 岩溶地区选线
岩溶对铁路工程及运营安全危害性大,在铁路选线中应予以高度重视。当线路经过岩溶地区时,应根据地层岩性和地质构造调查分析岩溶发育规律,在明确岩溶发育规律的基础上,采取“快通过、短隧道、抬标高、靠河边”的原则开展选线工作:
(1)快通过
当线路通过岩溶地区时,应根据岩溶发展规律,从岩溶相对不发育地区或地层通过,并尽量减少穿越长度。对于二叠系、三叠系地层由石灰岩和煤系地层隔水相间发育的地质结构,在长大封闭向斜、背斜和大范围单斜构造控制下,可形成规模巨大、工程难以抗拒的突水、突石灾害,应注意研究已发生重大地质灾害工程实例的地质成因,避免在相似地质条件地带和高程位置选线。
(2)短隧道
岩溶地区隧道易发生突水、突泥,施工和运营安全风险较大,且随着隧道长度增加,风险加大。因此,应以短隧通过岩溶发育地区,这样既有利于降低安全风险,也有利于工期控制。经多方案比选,需修建深埋长大岩溶隧道时,应采用人字坡,地下暗河发育时应设置泄水洞。
(3)抬标高
若线路以隧道通过岩溶地区,有条件时隧道应抬高标高,从岩溶垂直渗流带内通过。因为相对于水平循环带,垂直渗流带岩溶发育较弱,且主要为雨季下渗的“过路水”,地下水积水面积小,突水突泥可能性大大降低。
(4)靠河边
岩溶地区靠近河边的斜坡存在岩溶安全带,即岩溶水最低排泄点与山顶面靠河谷最外侧的洼地、竖井等垂直岩溶形态之间的地带,有条件时隧道应选择从该地带通过。
3.6 采空区地段选线
采空区大多历史悠久,现有勘探方法难以查明。加之较深的采空区治理难度极大,选线时如对此类地区重视不够,通车后将导致路基下沉、桥梁变形等病害,严重危及行车安全。因此,选线过程中应查明采空区的分布,绕避大型密集、难以查明、治理困难的采空区,并设置在其塌陷影响区范围外一定距离;线路必须通过采空区时,应绕避采空区地表变形活跃、移动盆地边缘地带和因地表移动、变形可能引起边坡失稳和山崖崩塌地段;线路通过规划矿区时,应了解矿区具体规划,分析对铁路工程的影响,采取安全工程处理措施,必要时根据工程和矿区情况确定禁采范围,并与业主、地方政府做好相关协调工作。
3.7 地热异常区选线
线路应绕避可能大范围出现严重热害的高地温地区,选择在常温带或相对较低地温带通过。难以绕避时,尽量以桥或路基形式通过高地温地区;隧道通过高地温区(段、带)时,应尽可能减少隧道埋深。
3.8 特殊岩土区选线
在膨胀土(岩)、软土(岩)、盐渍土、湿陷黄土、多年冻土、风沙、富瓦斯煤系地层、放射性岩层等地区,在查清分布区域和特性的基础上,确定绕避的可行性及无法绕避时的最佳线路方案和工程处理措施。
3.9 重大不良地质体集中或成群发育区
线路应绕避大(巨)型滑坡、错落、崩塌、岩堆、危岩落石、沟河谷(顺层)不稳定斜坡、泥石流等不良地质体集中或成群发育分布地段,或靠山内移以隧道绕避。
如:宝兰客运专线在秦安县城附近的线位,受王家墩巨型滑坡群的影响。设计单位在勘察过程中研究了平面绕避和纵面绕避滑坡群的方案,并通过技术经济比选,在大量综合地质勘察和外业调查的基础上,依据现场的详实资料,选择了以凹形坡隧道从滑坡体之下通过的纵面绕避滑坡方案,降低了隧道施工和运营风险。
要做到环保选线,必须了解和熟悉有关环境保护方面的法律、法规,同时根据保护对象的具体情况采取不同的绕避或其他环境保护措施。在勘察设计中要加强勘察调查力度,收集详细资料,在方案选择时进行多方面的技术经济比较,尽量减少铁路工程对周围环境的破坏和影响,实现铁路建设与环境保护的协调发展。
对于风景名胜区、自然保护区,线路应首先考虑绕避,或调整穿越方式。选线中要详细研究线路沿线是否有风景名胜区和自然保护区,并详细调查和收集其保护级别、保护范围、保护面积、保护对象以及核心区、缓冲区、实验区等详细规划资料。一般情况下,线路应尽量绕避自然保护区和风景名胜区,特别是国家级自然保护区和风景名胜区。当线路确实无法避开时,首先要保证避开自然保护区的核心区、缓冲区以及风景名胜区的核心景区;在自然保护区的实验区和风景名胜区内的三级及三级以下景区内虽可以通过,但不得设置车站、不准鸣笛。工程建设必须与周围景观相协调,同时还需取得其行政主管部门的书面同意,即国家级风景名胜区需取得建设部的书面同意,国家级自然保护区需取得国家林业局的书面同意。在取得书面同意之前,需开展大量的论证、调查工作,同时要编制专题论证报告。
在选择跨越河流的大桥位置和设置车站时,一定要调查清楚跨越和接纳车站污水的河流使用功能,大桥位置和车站排污口上、下游有无集中式取水口。若存在此类设施,条件允许且投资增加较少时,可适当改变大桥桥位和车站排污口位置;若线路改变投资增加较大,或者车站位置改变将影响全线的车流组织时,则应考虑改变集中式取水口的位置。
当线路经过文物保护单位区域时,要经过该文物保护单位的行政管理机构严格而复杂的审批,过程漫长,审批完成后,需对其勘探发掘或迁移的,要在工程开工以前全部完成,且花费巨大。因此,对于文物保护单位,在选线过程中首先要考虑避开,特别是全国重点文物保护单位,对省、市和县级文物保护单位,当线路确实无法避开时,要进行经济技术比较。
对于穿越文教区、大规模居民住宅区等敏感点的线路,若采取整体搬迁,投资巨大;若采用修建声屏障等降噪措施,对机车鸣笛的降噪效果不明显,而且遗留环境污染后患,如电磁污染和振动污染,不利于运营管理。故经过这些区域时,应认真研究线路方案,在对线路改线增加的投资和进行噪声治理的投资进行经济、技术比较后确定合理的线路方案。
对石漠化地区、岩溶发育地区等生态环境脆弱区或敏感区,线路首先应考虑绕避,若确实无法绕避,则应重视生态恢复,制定施工期应急预案,对居民的生产、生活用水予以经费补偿,同时重视环境影响后的评估,及时解决环境隐患。
线路应尽量选择荒地、旱地通过,少占耕地,尤其是基本农田。当线路占用大量农田时,需研究绕避方案,进行技术经济论证;若确实无法绕避,应进行桥路比较,在代价可接受的情况下,采用桥梁方案通过。
为保障铁路运输安全和畅通,保护人身和财产安全,在铁路选线过程中,应始终贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,尽量降低施工风险、减少施工和运营安全隐患。
选线时,要仔细考虑各种工程措施的可行性和可靠性,研究所采用的工程措施是否能实施,是否存在安全隐患。
当线路与公路、管线、其他铁路交叉或近距离并行时,其净空、净宽、距离要求等必须符合相关安全要求;线路与易燃、易爆物的储存场所必须保持一定防火间距,不能满足防火间距要求的,应研究绕避和迁改方案,进行技术经济比较后确定推荐方案。
铁路线路经过村庄密集区、城市居民生活片区、大型工厂、医院、学校等将引起大量拆迁,在增加工程造价的同时,可能引起民众的反感、抵触,造成一定范围的社会不稳定,影响项目推进。因此,线路通过以上地区时,一定要以绕避为主。无法绕避的,应对社会稳定风险进行调查分析,征询相关群众意见,查找并列出风险发生的可能性及影响程度,确定社会稳定风险等级,提出防范和化解风险的方案措施。
当线路遇军事设施时,应以绕避为主,使线位远离其影响范围,避免对其造成干扰。若受技术标准控制,线路绕避个别军事设施困难时,应通过建设单位,以函件或会议形式与军事设施管理部门进行充分协商,取得军事设施管理部门关于线路方案的同意书或与其签订线路走向协议,合理处理解决干扰问题,以免建设期间再调整线位。由于军事设施具有较高的隐蔽性,选线中不易了解其具体分布情况,且重要军事设施严格保密。选线时应及时、准确地向沿线的军事部门汇报方案的具体走向,由他们判断铁路影响范围内有无军用设施(如国防军用光缆、军用测控点、地下军用通道、防空洞、营房、弹药库、打靶场、雷达站、军用机场等),线路方案是否可行。
2013年12月,中国铁路总公司下发的计统合资函[2013]40号《中国铁路总公司计划统计部关于安排新建铁路项目综合开发工作的通知》,要求做好新建铁路项目的综合开发。在铁路选线中,尤其是选择车站位置时,要结合地方和城市规划,同步做好综合开发方案的策划,必要时根据综合开发需要调整线路方案。合理的方案应能够统筹铁路规划和城市规划,提高土地的使用效率和开发强度,实现地方政府、铁路以及相关企业多方共赢。
铁路选线是一项综合性极强的工作,涉及面广,制约因素众多,是一项复杂的系统工程。通过选线所确定的线路方案将决定项目工程量的大小及难易程度,并对工程建设和运营产生重大影响,应高度重视选线工作。以上对选线中的一些重要理念和原则做了阐述,由于制约选线的因素繁多,不同因素所对应的原则不尽相同,当不同原则出现冲突时,应抓住主要制约因素确定原则,做到综合最优。选线过程中还应做好资料收集工作,尤其是要掌握现场第一手资料,包括规划、地物分布、地形地质条件等,同时综合考虑各专业意见,必要时开展多方案技术经济比选,做深做细各项工作,保证铁路选线质量。
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Thoughts about Principle for Integrated Railway Route Selection
YUE Zhong
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd.,Chengdu 610031,China)
Abstract:The railway route selection is the most fundamental and important in design,which controls the overall situation of a railway line.The quality of the route selection will directly affect the quantities,investment volume,construction difficulty and even operation and maintenance.The principle of integrative route selection is discussed in this paper to improve the quality of route selection as possible.This paper analyzes the major influence factors in the route selection,including politics,economy,national defense,local planning,environment sensitive spot,topographic condition,topographic condition and hydrology etc.,and corresponding principles on planning,geologies,environmental protection and safety are put forward.When the different principles conflict with each other,the comprehensive optimal principle shall be determined based on main restraining factor.
Key words:railway;route selection;principle
中图分类号:U212.32
文献标志码:A
文章编号:1674—8247(2015)03—0054—05
收稿日期:2015-01-28
作者简介:乐重(1962-),男,高级工程师。