劉樹春 閻建斌

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

1 概述

1.1 既有白阿鐵路概況

(1)歷史沿革

白阿線東起吉林省白城市，西至內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁右翼前旗，全長(zhǎng)354.7 km，共有車站21個(gè)，是內(nèi)蒙古東部地區(qū)重要橫向運(yùn)輸干線。白阿線建于1931～1937年，是日本侵略者出于發(fā)動(dòng)侵華戰(zhàn)爭(zhēng)和掠奪我國(guó)礦產(chǎn)及林業(yè)資源而修建的，線路坡度大(最大達(dá)22‰)，曲線半徑小(最小半徑為294 m)，橋涵孔徑不足，列車運(yùn)行速度低，牽引質(zhì)量小，鐵路路基質(zhì)量差。該線運(yùn)營(yíng)至今，各種病害不斷。解放后，雖進(jìn)行了局部整修和簡(jiǎn)單改建，但沒(méi)有從根本上解決該線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低的問(wèn)題。

(2)既有鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

鐵路等級(jí):國(guó)鐵Ⅱ級(jí);

正線數(shù)目:單線;

最小曲線半徑:300 m;

限制坡度:17‰;

牽引種類:內(nèi)燃;

機(jī)車類型:DF4;

牽引質(zhì)量:上行3 300 t，下行2 500 t;

到發(fā)線有效長(zhǎng)度:650 m;

閉塞類型:半自動(dòng)閉塞。

(3)主要技術(shù)設(shè)備概況

①線路

本線白城至鎮(zhèn)西段既有線全長(zhǎng)47.899 km。

全線共有曲線10個(gè)，總延長(zhǎng)1.67 km，占線路全長(zhǎng)的3.5%。其中曲線半徑小于600 m的有2個(gè)，總延長(zhǎng)0.604 km，占曲線總長(zhǎng)的36.2%;曲線半徑小于800 m的有5個(gè)，總延長(zhǎng)1.150 km，占曲線總長(zhǎng)的68.9%;曲線半徑大于等于800 m的有5個(gè)，總延長(zhǎng)0.519 km，占曲線總長(zhǎng)的31.1%;最小曲線半徑350 m。

本段既有線路大部分位于平原微丘，地勢(shì)較為平緩，總的地勢(shì)為南高北低，縱斷面最大坡度2.5‰，最短坡段長(zhǎng)度180 m。

②軌道

既有線采用43 kg/m 25 m鋼軌，約1/3左右線路采用50 kg/m鋼軌，極個(gè)別地段采用60 kg/m鋼軌。既有線道砟為二級(jí)碎石道砟;軌枕為69型或Ⅱ型混凝土軌枕，一般地段每公里鋪設(shè)1 760根。

全線既有平交道口34處，其中有人看守道口4處。

③路基

既有鐵路修建年代久遠(yuǎn)、線路標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差。大部分路基填筑低矮，路堤高度一般1～3 m，部分地段填筑較高，最高達(dá)15 m。坡面形式為直線形，坡率1∶1～1∶1.25之間，路基邊坡主要栽種植被防護(hù)。既有線基床路基填料多為粉土含細(xì)圓礫、礫砂、細(xì)圓礫土，填料組別為C、B組，基床壓實(shí)度普遍不滿足提速要求。因路基低矮，全線無(wú)系統(tǒng)的排水措施，使得部分地段在夏季時(shí)水害頻發(fā)，為防止水沖刷線路，工務(wù)部門在部分地段修筑了擋水壩。其中K21+000～K27+000段2007年發(fā)生水害，路堤單側(cè)浸水，K42+300～K43+400段在2008年曾發(fā)生水漫鋼軌現(xiàn)象。另外既有路基主要病害還有基床下沉擠出、翻漿冒泥和凍脹現(xiàn)象。造成路基病害的主要原因是因?yàn)槁返烫罡咻^低、填料較差及排水不良等。

④橋涵

既有線有1座18.1 m小橋，13座涵洞。主要存在問(wèn)題為:混凝土梁橋及涵洞多數(shù)有裂紋，基底下沉;橋梁墩臺(tái)淺基裂紋較多，橋涵孔徑不足。

⑤車站概況

白阿鐵路白城至鎮(zhèn)西段沿線分布5個(gè)車站，分別為白城、五家戶、平臺(tái)、平安鎮(zhèn)、鎮(zhèn)西，各站均有專用線在站內(nèi)接軌。除白城站為區(qū)段站外，其他各站均為中間站。既有車站到發(fā)線有效長(zhǎng)為650 m系列，車站站坪坡度均大于1‰。

1.2 區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃

相鄰既有線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃如表2所示。

表1 相鄰既有線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.3 預(yù)測(cè)運(yùn)量

(1)貨運(yùn)量預(yù)測(cè)

根據(jù)沿線地方運(yùn)量和通過(guò)運(yùn)量預(yù)測(cè)，得出研究年度白烏鐵路的區(qū)段貨流密度(如表3所示)。

(2)客運(yùn)量預(yù)測(cè)

根據(jù)東北地區(qū)路網(wǎng)調(diào)整及各線客流預(yù)測(cè)的調(diào)整，本線的客運(yùn)量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 區(qū)段客流密度 萬(wàn)人___

2 增二線方案研究

2.1 增二線線路方案構(gòu)成

通過(guò)分析以上既有線概況，結(jié)合既有線評(píng)價(jià)、不同速度目標(biāo)值，圍繞如何解決既有設(shè)備病害，提出不同的施工方案，分別研究了120 km/h增二線方案、平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案、160 km/h先處理既有線后增二線方案、160 km/h先增二線后處理既有線方案、沿既有線新修雙線160 km/h方案、線路平面和縱斷面預(yù)留200 km/h條件增二線方案六個(gè)線路方案。

(1)120 km/h增二線方案

線路平、縱斷面按120 km/h設(shè)計(jì)，靜態(tài)工程投資89 183.6萬(wàn)元。具體設(shè)計(jì)為:

①先原位處理既有線，后增建二線。

②既有線路基處理措施為只處理凍害，其他段落完全利用，不考慮加固，二線與既有線等高。具體為采取基床表層換填A(yù)組土和0.1 m厚的中粗砂并夾鋪一層兩布一膜土工布的措施進(jìn)行處理。具體的施工順序?yàn)樵诩扔芯€的天窗時(shí)間先進(jìn)行既有線路基的換填處理，待既有線路基處理完成后在進(jìn)行增二線部分的路基施工，二線與既有線等高。

③考慮本線為Ⅱ級(jí)鐵路，既有線軌道為43 kg/m與50 kg/m鋼軌，不滿足Ⅰ級(jí)鐵路要求，既有線軌道全部新建。

④專業(yè)都按Ⅰ級(jí)鐵路規(guī)范設(shè)計(jì)。

⑤由于既有路基較低，既有平交道全部改為公路上跨，投資為1.89億元。

⑥本方案改建半徑線路長(zhǎng)度1.7 km，其余地段增二線。

(2)平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案

線路平、縱斷面按160 km/h設(shè)計(jì)，靜態(tài)工程投資98 769.1萬(wàn)元。其他設(shè)計(jì)與120 km/h增二線方案一致。

(3)160 km/h先處理既有線后增二線方案

線路平、縱斷面按160 km/h設(shè)計(jì)，其他設(shè)計(jì)與120 km/h增二線方案一致。改建半徑段落2.4 km，靜態(tài)工程投資102 215.0萬(wàn)元。具體設(shè)計(jì)為:

①先原位處理既有線，后增建二線。

②既有線路基處理措施針對(duì)既有線路基凍害或凍害與基床表層承載力小于160 kPa同時(shí)存在的地段，采取基床表層換填A(yù)組土和0.1 m厚的中粗砂并夾鋪一層兩布一膜土工布的措施進(jìn)行處理;對(duì)路基沒(méi)有凍害但基床表層承載力小于160 kPa地段，采用挖除換填或水泥土擠密樁處理。施工順序?yàn)樵诩扔芯€的天窗時(shí)間先進(jìn)行既有線路基的換填及加固處理，待既有線路基處理完成后在進(jìn)行增二線部分的路基施工，二線與既有線等高。

③考慮本線為Ⅱ級(jí)鐵路，既有線軌道為43 kg/m與50 kg/m鋼軌，不滿足Ⅰ級(jí)鐵路要求，既有線軌道全部新建。

④專業(yè)按Ⅰ級(jí)鐵路規(guī)范設(shè)計(jì)。

⑤由于既有路基較低，既有平交道全部改為公路上跨，投資為1.89億元。

(4)160 km/h先增二線后處理既有線方案

線路平、縱斷面按160 km/h設(shè)計(jì)，靜態(tài)工程投資105 374.5萬(wàn)元。具體設(shè)計(jì)為:

①先施工二線，二線開通后，改建既有線。

②施工順序?yàn)榕c既有線拉開7.5 m線間距先進(jìn)行二線的全部施工，二線路基高度比既有線抬高0.6 m，待二線施工完成并轉(zhuǎn)線通車后，在進(jìn)行既有線路基部分的施工。既有線部分的處理措施為整平、壓實(shí)后直接填筑路基表層。

③考慮本線為Ⅱ級(jí)鐵路，既有線軌道為43 kg/m與50 kg/m鋼軌，不滿足Ⅰ級(jí)鐵路要求，既有線軌道全部新建。

④專業(yè)按Ⅰ級(jí)鐵路規(guī)范設(shè)計(jì)。

⑤由于既有路基較低，既有平交道全部改為公路上跨，投資為1.90億元。

(5)沿既有線新修雙線160 km/h方案

本方案為沿既有線一側(cè)新建雙線，考慮排水問(wèn)題，在既有路基高度小于1 m的段落新建路基按1 m控制，既有路基高度大于1 m的段落，新建路基按與既有路基等高控制。考慮既有線路基絕大部分都在1 m以下，結(jié)合地形條件、水文條件、降雨情況及前期的審查意見(jiàn)，增二線段落不考慮排水溝，采用漫流，路基處理措施為M7.5全坡面漿砌片石防護(hù)，下設(shè)小腳墻0.8 m×0.6 m。靜態(tài)工程投資105 466.5萬(wàn)元。

(6)線路平面和縱斷面預(yù)留200 km/h條件增二線方案

該方案線路平、縱斷面預(yù)留200 km/h條件，其他設(shè)計(jì)與160 km/h先增二線后處理既有線方案相同。改建半徑段落2.5 km。靜態(tài)工程投資105 523.8萬(wàn)元。

2.2 各方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

各方案優(yōu)缺點(diǎn)分析如表5所示。

表5 各方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.3 初步推薦意見(jiàn)

120 km/h雖然投資最省，利用既有線最多，但速度目標(biāo)值與各方的期望明顯偏低，也與該路網(wǎng)的地方意見(jiàn)不相符，因此不宜推薦。

160 km/h先處理既有線后增二線方案、160 km/h先增二線后處理既有線方案、沿既有線新修雙線方案的工程投資分別為102 215.0萬(wàn)元、105 374.5萬(wàn)元、105 466.5萬(wàn)元，工程投資基本相等，但沿既有線新建雙線施工干擾少的優(yōu)勢(shì)明顯，如果采用通車后一次達(dá)到160 km/h速度，則新建雙線為好。

平縱斷面預(yù)留200 km/h增二線方案工程投資105 523.8萬(wàn)元，與160 km/h方案相差不多，若考慮為將來(lái)的鐵路提速預(yù)留條件，則平縱斷面預(yù)留200 km/h增二線方案為佳。

平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案比新建雙線方案工程投資節(jié)省6 697.4萬(wàn)元，比平縱斷面預(yù)留200 km/h增二線方案工程投資節(jié)省6 754.7萬(wàn)元，同時(shí)新增的二線建成后可以一次達(dá)到160 km/h的速度;既有線利用部分30.915 km雖然開通初期達(dá)不到160 km/h的速度，但由于平、縱斷面預(yù)留了160 km/h的條件，在運(yùn)營(yíng)期隨著路基的逐步穩(wěn)定，可以逐步提速至160 km/h，同時(shí)其他雙繞段落可以滿足速度目標(biāo)值的要求。但由于與預(yù)留200 km/h方案投資相差不多，從預(yù)留發(fā)展的角度，速度目標(biāo)值高的方案有優(yōu)勢(shì)，從絕對(duì)的投資分析，預(yù)留160 km/h方案投資最少，故應(yīng)結(jié)合投資、預(yù)留發(fā)展、各方要求等綜合分析，平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案和預(yù)留200 km/h方案作為主要方案。

3 結(jié)束語(yǔ)

該段既有鐵路鐵路的特點(diǎn)是線路平面條件較好，曲線僅占3.5%，線路平面的改造對(duì)提速方案投資影響不大;整治既有病害、路基加固改造、平改立等如何適應(yīng)既有線提速改造方案是重點(diǎn)，應(yīng)通過(guò)分析客貨運(yùn)量、功能定位、工程造價(jià)及施工方案的有機(jī)統(tǒng)一，合理選擇增二線方案，同期規(guī)劃分步實(shí)施，滿足區(qū)域路網(wǎng)的規(guī)劃和本線前后方通路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，符合本線的功能定位，有效促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

［1］ GB50090—2006 鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［2］ 鐵建設(shè)函［2005］285號(hào) 新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S］

［3］ 趙清為．鐵路工程設(shè)計(jì)手冊(cè):線路［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，1994

［4］ 梁棟．基于功能定位的鐵路網(wǎng)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選方法初探［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(7):7-9

［5］ 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司．長(zhǎng)春至白城擴(kuò)能工程預(yù)可行性研究［R］．天津:鐵三院，2009

［6］ 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司．烏蘭浩特至白城擴(kuò)能工程預(yù)可行性研究［R］．天津:鐵三院，2009

［7］ 支東延．鐵路速度目標(biāo)值的選擇［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(3):6-8

［8］ TB10001—2005 鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［9］ 鐵道部第四勘察設(shè)計(jì)院．鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè):站場(chǎng)及樞紐［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2004