魏其燦

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司蘭州設(shè)計(jì)院,蘭州 730000)

天(水)平(涼)鐵路位于甘肅省東部,地處天水、平?jīng)鰞墒?以煤運(yùn)為主,兼顧地方客貨運(yùn)輸?shù)膯尉€電氣化鐵路,是甘肅省第一條企業(yè)、地方與鐵道部合資鐵路,是國(guó)家十三大產(chǎn)煤基地——黃隴基地煤炭運(yùn)輸?shù)拇竽芰νǖ乐唬彩俏覈?guó)隴海、寶中兩大鐵路干線的重要聯(lián)絡(luò)線,是西北路網(wǎng)的重要組成部分。本線地處隴東山區(qū),地勢(shì)起伏多變,地形條件復(fù)雜；通過(guò)北秦嶺褶皺帶、六盤(pán)山褶皺帶、鄂爾多斯地臺(tái)三個(gè)大地構(gòu)造單元,多種構(gòu)造交叉穿織,復(fù)合疊置,褶曲、斷裂較為發(fā)育；區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象特別是滑坡等在沿線的河谷兩岸和黃土梁、峁地區(qū),關(guān)山山地和六盤(pán)山山地均有分布,其類(lèi)型有黃土滑坡、基巖順層滑坡、切層滑坡和斷層破碎帶滑坡等。在前期勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)沿線大部分滑坡和錯(cuò)落體進(jìn)行了繞避或在其前緣安全地帶以填方通過(guò),個(gè)別小型不良地質(zhì)體可以在施工階段予以清除或采取擋護(hù)措施,以保證施工和運(yùn)營(yíng)安全。

1 選線概況和特點(diǎn)

1.1 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能定位

天平鐵路北接寶中鐵路,可通過(guò)寶中、包蘭鐵路到達(dá)寧夏、內(nèi)蒙古兩省區(qū),同時(shí)與建設(shè)中的西平鐵路、規(guī)劃中的平?jīng)鲋翍c陽(yáng)線相連；南接隴海鐵路,可通過(guò)隴海、蘭新、蘭青、青藏鐵路西至新疆、青海、西藏三省區(qū)；同時(shí)可南延至隴南,并與在建的蘭渝線相接,從而通往四川、重慶兩省市。是甘肅東部地區(qū)路網(wǎng)的重要組成部分。同時(shí)在路網(wǎng)中起重要的聯(lián)絡(luò)作用。隨著本項(xiàng)目的建成和相關(guān)路網(wǎng)的完善,將形成縱貫甘肅東南部區(qū)域、輻射周邊經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶的地區(qū)鐵路干線,構(gòu)成隴東、寧夏及內(nèi)蒙古部分地區(qū)與天水、隴南以南、定西以東地區(qū)的便捷通道,本項(xiàng)目的建成對(duì)增加地區(qū)鐵路網(wǎng)覆蓋面、強(qiáng)化區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)鐵路運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動(dòng)性和靈活性具有重要的意義和作用。結(jié)合天平線在路網(wǎng)中的作用,其功能定位不僅是以貨運(yùn)為主,兼顧地方客貨運(yùn)的大能力運(yùn)輸通道,最終形成甘肅省東南部四地區(qū)連接外界的一條重要的南北運(yùn)輸走廊,同時(shí)也是隴海鐵路寶中鐵路兩大鐵路干線的重要聯(lián)絡(luò)線,是西北路網(wǎng)的重要組成部分。

1.2 線路特點(diǎn)

天平鐵路南起隴海鐵路天水站,北接寶中鐵路安口南站(華亭站)。早在1959年,作為臨(汾)天(水)線張家川支線,鐵一院完成初步設(shè)計(jì)報(bào)鐵道部并開(kāi)工建設(shè),20世紀(jì)70年代再次進(jìn)行了方案研究和初設(shè)地質(zhì)加深工作,并完成了全段初步設(shè)計(jì)。但受工程難度大、投資額度高等條件限制,項(xiàng)目終未能付諸實(shí)施。

2007年8月,我院完成了天平鐵路的航測(cè)、制圖。在最新的航測(cè)調(diào)繪的基礎(chǔ)上,參考近半個(gè)世紀(jì)的選線及地質(zhì)加深相關(guān)成果,再次在大面積方案研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了綜合比選,批復(fù)方案全長(zhǎng)114 km,速度目標(biāo)值120 km/h的單線電氣化Ⅰ級(jí)鐵路。全線橋、隧長(zhǎng)度占線路總長(zhǎng)近70%,工程艱巨,線路選線難度較高。特別是線路穿越關(guān)山、六盤(pán)山,地形險(xiǎn)峻、地質(zhì)復(fù)雜,屬典型的山區(qū)越嶺線路,采用長(zhǎng)隧道穿越關(guān)山、六盤(pán)山,隧道長(zhǎng)度分別為15 600 m和16 390 m,為我國(guó)目前單線小斷面隧道中最長(zhǎng)的鐵路隧道。本線也成為同標(biāo)準(zhǔn)鐵路中橋隧比例最高的鐵路之一。

1.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

根據(jù)天平鐵路在路網(wǎng)中的作用和功能定位,選用現(xiàn)有的韶山系列機(jī)車(chē)和牽引質(zhì)量與相鄰鐵路配套,滿(mǎn)足速度目標(biāo)值的曲線半徑的條件下,在橋隧較為集中的山區(qū)鐵路,采用較大坡度,有利于適應(yīng)地形、縮短線路長(zhǎng)度,減少工程；采用較小的限制坡度,有利于提高運(yùn)輸能力、提高運(yùn)輸質(zhì)量、降低運(yùn)營(yíng)成本。如何選擇一條既服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展又兼顧客貨運(yùn)輸?shù)蔫F路,結(jié)合地形條件,選擇經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成為選線的首要任務(wù)。

1.4 資源與生態(tài)保護(hù)

天平鐵路位于隴東黃土高原和秦嶺山脈的交接地帶,地跨黃河、長(zhǎng)江兩大流域分界線,山大溝深,植被茂盛,動(dòng)植物資源十分豐富；天水、平?jīng)鍪侵腥A民族的發(fā)祥地之一,古絲綢之路,歷史悠久,文化底蘊(yùn)極為深厚。區(qū)域旅游資源十分豐富,擁有眾多的自然景觀、人文景觀和名勝古跡。但滑坡、錯(cuò)落、泥石流、崩塌、分布較廣,受汶川大地震的影響,局部山體穩(wěn)定性差,加之河流縱橫,沿線水土流失嚴(yán)重,生態(tài)脆弱。對(duì)鐵路建設(shè)的環(huán)境保護(hù)和水土保持工作提出了更高的要求。

1.5 地形、地質(zhì)條件復(fù)雜

線路經(jīng)過(guò)地區(qū)主要為六盤(pán)山及其余脈關(guān)山山地及其內(nèi)的山間河谷,地勢(shì)起伏多變,地形條件復(fù)雜,關(guān)山峰頂海拔高度為2 300～2 700 m；沿線溝深壁陡,溝梁間相對(duì)高差100～600 m,局部超過(guò)1 000 m。

沿線多種構(gòu)造交叉穿織,復(fù)合疊置,褶曲、斷裂較為發(fā)育,通過(guò)線路共有5條斷裂帶,區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有滑坡、錯(cuò)落、泥石流、崩塌、順層、地震液化、采空區(qū)等。由于地處黃土高原,沖溝發(fā)育,經(jīng)過(guò)地區(qū)內(nèi)特殊巖土主要為濕陷性黃土、膨脹巖土和軟弱地基三大類(lèi)。

2 選線回顧

天平鐵路在總結(jié)歷次選線的基礎(chǔ)上,根據(jù)其特點(diǎn)和難點(diǎn),在線路走向、重點(diǎn)工程選址、地質(zhì)加深、環(huán)境保護(hù)和水土保持治理等多方面,在大面積重新研究的基礎(chǔ)上,經(jīng)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比選,確定經(jīng)濟(jì)合理的線路方案。

2.1 接軌方案

天平線接軌點(diǎn)的選擇主要為隴海鐵路天水段,主要對(duì)天水站前后的社棠站、三陽(yáng)川站、渭南鎮(zhèn)站接軌的可行性與天水站接軌做了比較。天水站接軌方案(簡(jiǎn)稱(chēng)清水方案)在天水站東端與隴海鐵路疏解后逆牛頭河而上至清水縣,選擇張家川回族自治縣恭門(mén)越嶺啞口穿越關(guān)山及六盤(pán)山順南川河接入集配站,社棠站接軌方案從工程、運(yùn)輸組織管理各方面比較后放棄；渭南鎮(zhèn)接軌方案線路走向與天水站接軌相去甚遠(yuǎn)：沿葫蘆河經(jīng)秦安、莊浪后選擇合適的越嶺啞口至華亭順南川河接入集配站(簡(jiǎn)稱(chēng)莊浪方案)；而三陽(yáng)川接軌前20 km與天水站接軌方案走向有較大差異：跨渭河后經(jīng)隴海線北山區(qū)郭川、賈川后在牛頭河與清水方案相接。

經(jīng)充分比較論證后采用天水站接軌方案。

北端與寶(雞)中(衛(wèi))線接軌方案,結(jié)合本線客貨流向,考慮沿線重要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)和地形條件,本次共研究了華亭站(安口南集配站)、安口南工業(yè)站和硯北站3個(gè)接軌方案。經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,華亭站(安口南集配站)與國(guó)鐵交接站安口南工業(yè)站相距僅3.32 km,本線的主要貨流在此集結(jié),接軌方案線路短直,徑路順暢,投資較省。故采用華亭站(安口南集配站)接軌方案。

2.2 線路走向方案的選擇(圖1)

本線總體走向?yàn)殡]海線天水段至寶中線安口南工業(yè)站所延伸出的華亭煤業(yè)集團(tuán)所屬的華煤集配站。沿線地形為東西相對(duì)較低,天水段海拔高度為1 100～1 200 m,華亭段海拔高度為1 200～1 350 m,而中間相對(duì)較高,線路經(jīng)過(guò)的主要越嶺山脈為六盤(pán)山余脈關(guān)山,峰頂海拔高度為2 300～2 700 m。在前期工作中,根據(jù)沿線地形條件,共選擇了2個(gè)走向方案：一個(gè)是逆牛頭河而上至清水,選擇適合的越嶺地段至華亭順南川河接入集配站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)清水方案)；另一個(gè)是沿葫蘆河而上,經(jīng)秦安至蓮花后沿水洛河經(jīng)莊浪后選擇合適的越嶺啞口至華亭順南川河接入集配站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)莊浪方案)。圍繞這2個(gè)線路走向,本著縮短線路長(zhǎng)度、減少投資、少占耕地及帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原則,選擇了多個(gè)越嶺埡口,對(duì)同一埡口不同的越嶺高程采用不同坡系、不同隧道長(zhǎng)度和不同的展線長(zhǎng)度,進(jìn)行了大面積的選線和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較。

清水方案在天水站接軌,該方案雖然有2座共32 km的長(zhǎng)隧道,但線路短直,展線系數(shù)僅為1.12,線路長(zhǎng)度114 km,工程投資較省。

莊浪方案在渭南鎮(zhèn)接軌,該方案所經(jīng)河谷較為寬闊,選擇花崖河崖口穿越關(guān)山,越嶺隧道12.6 km,但展線系數(shù)達(dá)1.51,線路長(zhǎng)度173 km,較清水方案長(zhǎng)59 km,工程投資高。

根據(jù)本線貨運(yùn)為主,兼顧地方客貨運(yùn)輸?shù)墓δ芏ㄎ?為了充分發(fā)揮投資效益,綜合考慮各種因素,推薦了投資省、運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度短的清水方案。

2.3 重大工程選址

圖1 線路宏觀走向方案示意

天平線關(guān)山隧道、六盤(pán)山隧道,從天水市張家川縣馬鹿鎮(zhèn)龍口峪埡口、恭門(mén)埡口、劉堡埡口到平?jīng)鍪星f浪縣花崖河埡口、店子峽埡口等多個(gè)越嶺埡口的不同隧道長(zhǎng)度、不同引線方案的大面積比選,從地質(zhì)條件、引線展線長(zhǎng)度、繞避越嶺區(qū)域不良地質(zhì)及自然生態(tài)區(qū)、穿越斷層長(zhǎng)度、占用耕地、隧道兩端設(shè)站條件、運(yùn)輸組織條件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及投資比較,同時(shí)做了不同限坡方案的比較。對(duì)比選后選擇的越嶺埡口恭門(mén)越嶺方案又根據(jù)地形地質(zhì)條件做了不同的進(jìn)出口方案的局部比選及限坡方案的比選,結(jié)合隧道口越嶺高程,對(duì)跨越馬庵河的橋位做了多個(gè)方案的綜合比選。在確定了越嶺隧道和跨河橋位后,對(duì)兩側(cè)不同的引線方案進(jìn)行比選,確定全線線路方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

在關(guān)山、六盤(pán)山越嶺地段,采用特長(zhǎng)隧道,避免在山區(qū)展線,不僅縮短線路長(zhǎng)度,而且最大限度地繞避了不良地質(zhì)地區(qū),最大限度地減少了對(duì)關(guān)山、六盤(pán)山天然生態(tài)林的破壞,減小了對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)縮短了線路長(zhǎng)度,節(jié)省了工程投資。

2.4 地質(zhì)選線

沿線地形條件復(fù)雜?？傮w上兩端低而中部高,沿線地貌單元可分為：渭河河谷階地區(qū)、牛頭河河谷區(qū)、關(guān)山山地區(qū)、六盤(pán)山山地區(qū)、隴東黃土梁峁區(qū)、南川河寬谷區(qū)。

本線主要沿山區(qū)峽谷前行,沿線地貌多變,地形起伏,地勢(shì)陡峻,不良地質(zhì)現(xiàn)象極為發(fā)育,溝谷山體穩(wěn)定性極差。

沿線斷層主要有天水車(chē)站至牛頭河河口段渭河斷層(F1)、通過(guò)畢家里斷層的F2-1、F2-2、F2-3斷層帶；線路在清水縣城附近以大角度通過(guò)通渭—清水?dāng)鄬?F3),以隧道形式大角度穿越莊浪—固關(guān)斷層(F4),灣灣河斷層(F4-1)以及大角度穿越六盤(pán)山東麓斷層(F5)。

在勘測(cè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,結(jié)合我院50年來(lái)歷次地質(zhì)勘察和地質(zhì)加深工作積累的資料,再一次大面積地質(zhì)專(zhuān)項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了加深地質(zhì)工作和重大工點(diǎn)的專(zhuān)項(xiàng)地質(zhì)勘察,特別是對(duì)關(guān)山、六盤(pán)山2座長(zhǎng)大隧道的斷層、滑坡等不良地質(zhì)區(qū),采用先進(jìn)的勘探設(shè)備和綜合勘探技術(shù),進(jìn)行了大面積水文地質(zhì)調(diào)繪、物探、鉆探等專(zhuān)項(xiàng)地質(zhì)勘察,查明了影響隧道施工安全的重大地質(zhì)問(wèn)題及其控制因素,揭示了線路通過(guò)六盤(pán)山區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地下水發(fā)育情況、滑坡面高程等主要工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件,據(jù)此研究各種方案的工程處理措施,對(duì)方案進(jìn)行完善和優(yōu)化,進(jìn)而選擇安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理的線路方案。選擇的線路方案繞避了大量的滑坡、錯(cuò)落、崩塌、順層等不良地質(zhì)區(qū)。

全線通過(guò)地區(qū)較大的滑坡有畢家里滑坡、清水滑坡、三角城滑坡群、新莊滑坡、青林滑坡等，均對(duì)線路的局部走向及工程規(guī)模產(chǎn)生了較大的影響。

清水滑坡對(duì)清水車(chē)站站位選擇增加了難度。

三角城滑坡為堆積層牽引式巨型古滑坡?；路秶陕殁趾佑野堆f至小川子村,寬約5 000 m,沿滑動(dòng)方向長(zhǎng)800～1 000 m?；潞蟊谥芙缛σ螤畹孛裁黠@?；掠啥鄠€(gè)次生滑坡組成,前緣伸入后河及麻庵河河床,已被沖刷。滑坡體自然坡度為20°～35°,局部地段較陡可達(dá)50°,滑坡體上滑坡平臺(tái)不發(fā)育?；麦w上分布多條沖溝,多深切至基巖,將三角城滑坡分割成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的滑坡。目前古滑坡體處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),但線路如走行在古滑坡體的上部或在滑坡體上施工,均有可能導(dǎo)致滑坡的復(fù)活,此處滑坡群位于關(guān)山隧道出口必經(jīng)之地,重點(diǎn)在于洞口位置的選擇,定測(cè)工作中經(jīng)反復(fù)比較,確定了繞避三角城滑坡群的方案。

新莊滑坡主軸斷面位于六盤(pán)山隧道接近出口段,隧道拱頂位于滑面以下13 m,對(duì)隧道的施工及工程安全有較大影響,施工采用加強(qiáng)支護(hù)、及時(shí)襯砌等措施,以防坍塌。

青林滑坡位于六盤(pán)山隧道出口右側(cè),滑體左側(cè)邊緣與隧道洞口所在山體僅一沖溝之隔,與線路最小距離約23 m,對(duì)工程安全有一定影響,采用了安全有效的擋護(hù)措施。

根據(jù)勘察成果,同時(shí)編制完成了隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及隧道應(yīng)急預(yù)案設(shè)計(jì)。

2.5 環(huán)保選線

天平鐵路主要經(jīng)牛頭河、天河河谷、六盤(pán)山區(qū)及南川河河谷區(qū),牛頭河為渭河支流、天河為牛頭河支流,為沿線縣鎮(zhèn)水源地的重要組成部分,南川河為涇河支流,均發(fā)源于六盤(pán)山。對(duì)鐵路沿線取棄土場(chǎng)、棄砟場(chǎng)的設(shè)置,應(yīng)充分考慮水土保持及環(huán)保要求,主要場(chǎng)點(diǎn)均設(shè)置擋護(hù)工程、綠色防護(hù)及通暢的防排水設(shè)施等生態(tài)保護(hù)措施。

設(shè)計(jì)選線中,貫徹了節(jié)約用地,少占耕地的原則,因橋隧比重大,用地指標(biāo)遠(yuǎn)低于同類(lèi)鐵路項(xiàng)目;對(duì)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)、點(diǎn)進(jìn)行了繞避。推薦了繞避蓮花臺(tái)風(fēng)景區(qū)、清水水源地、華亭水源地的走向方案；確定了取土場(chǎng)、棄土(砟)場(chǎng)的選址和防護(hù)原則,并初步確定了取土場(chǎng)、棄土(砟)場(chǎng)的位置,以減少工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響；設(shè)計(jì)中,對(duì)車(chē)站范圍內(nèi)可綠化地段、區(qū)間路基兩側(cè)用地范圍內(nèi)可綠化路段進(jìn)行綠化,對(duì)無(wú)法復(fù)墾耕種的取棄土場(chǎng)等也采取了相應(yīng)的綠化措施,有利于植被恢復(fù)和生物量補(bǔ)償。

3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

3.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇原則

對(duì)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇要本著因地制宜的原則,既要符合功能定位,又要與沿線地形條件相匹配,結(jié)合工程設(shè)置情況,在與相鄰線匹配的前提下,必要時(shí)可分段采用不同的限制坡度、曲線半徑等,以最大限度選擇經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

天平線相鄰線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 相鄰線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 限制坡度的比選

既有相鄰線寶中、隴海、西平等均為單機(jī)6‰、雙機(jī)13‰,為與相鄰線坡度一致,根據(jù)本線在路網(wǎng)中兼顧寶中和隴海聯(lián)絡(luò)線的功能,本線首選最大坡度應(yīng)為13‰。但考慮其以運(yùn)煤為主、兼顧客運(yùn)的功能定位,線路應(yīng)以短直和節(jié)省投資為主,結(jié)合沿線地形等條件,做了不同坡度的比選。

在前期研究中,根據(jù)沿線地形條件、牽引及制動(dòng)、行車(chē)組織、工程投資等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究,由于全線地形呈中間高兩端低的“Λ”字形,頂點(diǎn)為關(guān)山,以張家川站為縱斷面最高點(diǎn),從全線13‰、16‰、18‰到13‰、16‰均衡坡,13‰、18‰均衡坡進(jìn)行了分段研究,為了減少換重作業(yè),提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率,牽引質(zhì)量與相鄰線一致的前提下,推薦采用下行重車(chē)方向13‰、上行輕車(chē)方向16‰限坡方案。初步設(shè)計(jì)在重車(chē)方向采用13‰坡度的前提下,根據(jù)定測(cè)地質(zhì)工作成果,對(duì)上行輕車(chē)方向16‰和18‰兩個(gè)坡度方案分段進(jìn)行了比較。

(1)方案概述

華亭至張家川段,主要穿越關(guān)山、六盤(pán)山,順南川河足坡而上,為重車(chē)牽引坡度,采用了13‰坡度方案。

天水至清水段線路長(zhǎng)約33 km,主要沿牛頭河河谷上行,河床自然縱坡約5‰～10‰,線路坡度較為自由,采用16‰限坡已能較好的適應(yīng)地形；由于縱斷面設(shè)計(jì)高程受牛頭河水位控制,因而采用18‰限坡對(duì)線路工程并無(wú)明顯改善,兩坡度方案的工程設(shè)置、工程投資相當(dāng),故不再比較。

清水至張家川段線路長(zhǎng)約42.5 km,逆天河-樊河而上,河床自然縱坡約10‰～20‰,采用16‰坡度方案與地形的適應(yīng)性較差,局部需展線。采用18‰的坡度方案則與地形較為適應(yīng),減少展線,從而節(jié)省工程投資。故本段對(duì)16‰、18‰兩坡度方案進(jìn)行了進(jìn)一步研究比選。

(2)方案分析

工程地質(zhì)條件：兩方案走向基本相同,區(qū)域工程地質(zhì)條件基本相同。對(duì)于沿線的不良地質(zhì)體,線路選線均予以合理的繞避,均未穿越大的不良地質(zhì)地段。經(jīng)野外勘察及比較分析,兩方案在工程地質(zhì)條件上無(wú)大差別。

工程投資與工程條件：16‰方案較18‰方案線路長(zhǎng)1.452 km,橋隧總長(zhǎng)長(zhǎng)0.9 km,受路基填挖高度較高的影響,路基工程亦較大。比較范圍內(nèi)16‰方案較18‰方案靜態(tài)投資較高。

除16‰方案展線地段外,兩方案走向基本一致。由于工程地質(zhì)條件大體相當(dāng)故隧道工程條件兩方案大體相當(dāng),對(duì)兩方案橋梁、路基工程設(shè)置條件統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 16‰、18‰限坡方案工程設(shè)置條件統(tǒng)計(jì)

注：H1—橋梁高度；H2—路基高度。

如表2所示,18‰方案工程設(shè)置條件較16‰方案橋梁、路基工程設(shè)置條件略好。但兩方案工程設(shè)置均較合理,無(wú)特別困難的橋、路工點(diǎn),工程實(shí)施難度均不大。

行車(chē)組織分析：本線全線采用電力機(jī)車(chē)雙機(jī)牽引方案,輕車(chē)方向牽引質(zhì)量2 000 t,采用16‰或18‰方案對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度的影響甚微,經(jīng)檢算,僅個(gè)別區(qū)間往返走行時(shí)分有微小差異,不影響線路通過(guò)能力。

下坡制動(dòng)分析：本線屬典型的越嶺線路,輕車(chē)方向(即重車(chē)下坡方向)為長(zhǎng)大下坡坡道,運(yùn)營(yíng)條件和牽引質(zhì)量受長(zhǎng)大下坡道限制較大。本線近期牽引質(zhì)量4 000 t、貨物列車(chē)編掛輛數(shù)50輛；遠(yuǎn)期牽引質(zhì)量5 000 t、貨物列車(chē)編掛輛數(shù)53輛(采用C70型車(chē)輛)。在僅有空氣制動(dòng)的情況下,在貨物列車(chē)主管壓力500 kPa條件下,列車(chē)管減壓量100 kPa時(shí),16‰的限坡可牽引貨物列車(chē)54輛,滿(mǎn)足本線近遠(yuǎn)期牽引輛數(shù)的要求；而18‰的限坡只能牽引貨物列車(chē)47輛,不能滿(mǎn)足本線近遠(yuǎn)期牽引輛數(shù)的要求,采用電阻制動(dòng)亦可保證運(yùn)營(yíng)安全。

從牽引質(zhì)量分析：從本線預(yù)測(cè)運(yùn)量分析,上下行貨流密度差別大,各機(jī)型雙機(jī)牽引,在輕車(chē)方向無(wú)論采用16‰或是18‰的限坡，均能滿(mǎn)足牽引2 000 t的要求,

(3)采用標(biāo)準(zhǔn)

綜上所述,18‰方案與16‰相比,工程設(shè)置條件較好,在運(yùn)輸組織上雖略遜于16‰方案,但總體上差別不大,無(wú)難以克服的工程技術(shù)障礙；其工程投資少6%。經(jīng)鐵道部批復(fù),輕車(chē)方向采用18‰限坡,重車(chē)方向采用13‰限坡,其中長(zhǎng)隧道段采用了13‰不考慮隧道折減坡度。

3.3 其他主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

根據(jù)鐵路主要技術(shù)政策、鐵路設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定,結(jié)合本線功能定位、自然條件和運(yùn)量特征,綜合考慮路網(wǎng)規(guī)劃、技術(shù)進(jìn)步、能源政策等因素,對(duì)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了深入研究。

(1)根據(jù)本線在路網(wǎng)中的地位及擔(dān)當(dāng)?shù)目拓涍\(yùn)量水平,本線鐵路等級(jí)應(yīng)為國(guó)家鐵路I級(jí)、單線。

(2)對(duì)速度目標(biāo)值及曲線半徑的選擇,根據(jù)我國(guó)客貨共線鐵路中以客為主的路網(wǎng)干線速度目標(biāo)值一般為160～200 km/h,以貨為主的路網(wǎng)干線目標(biāo)值一般為120～160 km/h。本線以貨運(yùn)為主,根據(jù)沿線地形條件、相鄰鐵路情況等,對(duì)160 km/h和120 km/h經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定120 km/h速度目標(biāo)值及相應(yīng)的最小曲線半徑一般為1 200 m,困難情況下為800 m。

(3)牽引種類(lèi)的選擇

目前我國(guó)鐵路牽引種類(lèi)主要有內(nèi)燃和電力牽引。

《鐵路技術(shù)政策》指出：“大力發(fā)展電力牽引技術(shù),提高電力牽引的換算周轉(zhuǎn)量的比重?？瓦\(yùn)專(zhuān)線、煤運(yùn)專(zhuān)線、主要干線及長(zhǎng)大坡道、長(zhǎng)隧道、高海拔地區(qū)等線路采用電力牽引”。因此本段應(yīng)采用電力牽引。

本線跨越關(guān)山,海拔較高地形地質(zhì)條件復(fù)雜,且橋高隧長(zhǎng),根據(jù)本線的特點(diǎn)并結(jié)合相鄰線的情況,電力牽引可較好地適應(yīng)地形條件并與相鄰線機(jī)型匹配。

本段為承擔(dān)大量煤炭運(yùn)輸任務(wù)的地方鐵路,采用內(nèi)燃牽引不利于鐵路運(yùn)輸企業(yè)降低運(yùn)營(yíng)成本、客貨列車(chē)提高運(yùn)行速度和牽引質(zhì)量；本線所經(jīng)地區(qū)電力資源豐富,為電力牽引提供了良好的外部條件,從兩端銜接的路網(wǎng)分析,符合路網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)。從經(jīng)濟(jì)性方面分析,電化方案雖一次性投資較大,但節(jié)約運(yùn)輸成本顯著。

經(jīng)比較論證,采用了電力牽引。

4 結(jié)語(yǔ)

天平鐵路已于2009年4月開(kāi)工建設(shè),目前工程施工正有序進(jìn)行。從天平線及其他項(xiàng)目選線研究,初步得出山區(qū)鐵路選線的設(shè)計(jì)原則和方法。

鐵路選線應(yīng)服從國(guó)家、全局的需要,服從國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。在選線過(guò)程中,對(duì)沿線地區(qū)重要城鎮(zhèn)和工農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r,礦產(chǎn)資源分布和開(kāi)發(fā)利用以及交通、旅游等經(jīng)濟(jì)狀況和社會(huì)條件,對(duì)地形、地質(zhì)、水文、氣象等自然特征進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,考慮鐵路路網(wǎng)布局,客貨流方向,其他運(yùn)輸方式的銜接,與沿線規(guī)劃的配合等方面綜合分析研究。堅(jiān)持地質(zhì)選線、重大工程優(yōu)先選址、堅(jiān)持環(huán)保選線、規(guī)劃選線與資源選線相結(jié)合的綜合選線原則,多方比選,綜合考慮,做到工程建設(shè)與社會(huì)發(fā)展的統(tǒng)一、工程建設(shè)與自然的統(tǒng)一、工程建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的統(tǒng)一,使社會(huì)綜合效益最大化。

[1]蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司.新建鐵路天水至平?jīng)鼍€可行性研究[R].蘭州：2008.

[2]蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司.新建鐵路天水至平?jīng)鼍€初步設(shè)計(jì)[Z].蘭州：2008.

[3]GB—50090—2006，鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S]