李　為

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

白阿鐵路位于吉林省的西部以及內(nèi)蒙古自治區(qū)的東部地區(qū)，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。由平齊鐵路上的白城車(chē)站引出，線(xiàn)路沿洮兒河和歸流河河谷，翻越大興安嶺山脈后，沿阿爾善河河谷而下，終止于伊爾施站，單線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度354.7 km，共有車(chē)站21個(gè)。

隨著振興東北老工業(yè)基地政策的逐步實(shí)施，本項(xiàng)目建成后，將會(huì)增加該區(qū)域與國(guó)內(nèi)外各地區(qū)間的交流與合作，通過(guò)白阿鐵路與錫烏線(xiàn)接軌，開(kāi)辟了一條蒙東資源輸入東三省的快速通道，同時(shí)將東三省及口岸的物資運(yùn)輸?shù)矫蓶|，實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。對(duì)于保障錫烏鐵路、兩伊鐵路的煤炭外運(yùn)都有著重要的意義。同時(shí)，本線(xiàn)延伸到阿爾山口岸，與蒙古國(guó)鐵路相連，有利于加強(qiáng)中蒙兩國(guó)間的貿(mào)易往來(lái)，實(shí)現(xiàn)兩國(guó)間的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，促進(jìn)兩國(guó)間的物質(zhì)文化交流。

1　既有線(xiàn)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

既有白阿鐵路建于20世紀(jì)30年代，是日本侵略者為掠奪我國(guó)礦產(chǎn)及林業(yè)資源而修建的。修建年代久遠(yuǎn)，線(xiàn)路標(biāo)準(zhǔn)低、坡度大、曲線(xiàn)半徑小、列車(chē)運(yùn)行速度低、牽引質(zhì)量小、橋涵孔徑不足，大部分路基填筑低矮，路基病害嚴(yán)重，其中包括水浸路基、基床下沉外擠、翻漿冒泥以及凍害等。

目前，白阿鐵路白城至烏蘭浩特段通過(guò)能力為34.3對(duì)，圖定客車(chē)11對(duì)，貨6對(duì)，能力利用率65.6%。本線(xiàn)最快旅客列車(chē)旅行速度71 km/h，不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的客貨運(yùn)量的快速通達(dá)需求。同時(shí)本線(xiàn)上、下行最大限坡均大于16‰，限制了全線(xiàn)的牽引重量，造成了本線(xiàn)牽引重量不高和機(jī)車(chē)動(dòng)力浪費(fèi)，影響整個(gè)區(qū)段的輸送能力，與前后方通路不匹配。

2　白阿鐵路擴(kuò)能方案研究

本次選擇白阿擴(kuò)能白烏段白城至鎮(zhèn)西段方案進(jìn)行研究，里程段落為K8+950(白城北站外)至K48+025(鎮(zhèn)西站外)。

2.1　既有鐵路路基工程地質(zhì)條件

既有線(xiàn)基床路基填料以粉質(zhì)黏土、粉土為主，填料組別為C組，零星分布細(xì)圓礫土，填料組別為B組。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，沿線(xiàn)既有路基填料凍結(jié)深度范圍內(nèi)黏性土、粉土、粉砂會(huì)產(chǎn)生凍脹病害，凍脹等級(jí)及類(lèi)別為Ⅱ～Ⅲ級(jí)，弱凍脹—凍脹。局部段落黏性土凍脹等級(jí)及類(lèi)別達(dá)到Ⅳ級(jí)，強(qiáng)凍脹；局部段落粉土凍脹等級(jí)及類(lèi)別達(dá)到Ⅴ級(jí)，特強(qiáng)凍脹。

2.2　擴(kuò)能方案研究

根據(jù)既有線(xiàn)路基工程地質(zhì)情況，綜合考慮線(xiàn)路工程條件、運(yùn)量水平及構(gòu)成、運(yùn)輸組織、提速效果等多方因素，研究了以下四種不同速度目標(biāo)值方案，研究段落為白城至鎮(zhèn)西段(K8+950～K48+025)。

(1)160 km/h增二線(xiàn)方案(I方案)

線(xiàn)路平、縱斷面，車(chē)站布置按國(guó)鐵I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，速度目標(biāo)值采用160 km/h，建設(shè)方案為增建第二線(xiàn)，靜態(tài)工程投資105374.5萬(wàn)元。

施工順序：先在既有線(xiàn)一側(cè)幫寬第二線(xiàn)，待二線(xiàn)施工完成后，再利用增建的二線(xiàn)轉(zhuǎn)線(xiàn)通車(chē)，運(yùn)營(yíng)過(guò)渡，最后改建既有線(xiàn)。

施工方案：結(jié)合《鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工安全管理辦法》(鐵運(yùn)[2012]280號(hào)文)的相關(guān)規(guī)定，路基病害段落結(jié)合平改立設(shè)置及過(guò)渡，二線(xiàn)與既有線(xiàn)拉開(kāi)7.5 m線(xiàn)間距，且利用A組非凍脹土將二線(xiàn)路基較既有線(xiàn)抬高0.6 m，待二線(xiàn)施工完成后，既有線(xiàn)再拔除道砟，并撥至與二線(xiàn)4.2 m線(xiàn)間距，整平、壓實(shí)后直接填筑路基表層，完成鋪軌至與二線(xiàn)等高。結(jié)合路段旅客列車(chē)設(shè)計(jì)速度計(jì)近期運(yùn)量，對(duì)既有線(xiàn)43 kg/m與50 kg/m鋼軌全部拆除，重鋪重型軌道，既有平交道全部改為立交。

(2)120 km/h增二線(xiàn)方案(Ⅱ方案)

線(xiàn)路平、縱斷面、車(chē)站布置按國(guó)鐵Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，速度目標(biāo)值采用120 km/h，建設(shè)方案為增建第二線(xiàn)，靜態(tài)工程投資899 183.6萬(wàn)元。

施工順序：先利用天窗時(shí)間原位處理既有線(xiàn)，待既有線(xiàn)處理完成后，再幫寬增建第二線(xiàn)。

施工方案：根據(jù)既有線(xiàn)路基病害分布情況及120 km/h速度目標(biāo)值路基病害處理措施，既有線(xiàn)路基處理措施為只處理凍害，其他段落不做處理，二線(xiàn)與既有線(xiàn)等高。具體方案為天窗時(shí)間對(duì)基床表層換填0.5 m非凍脹A組土和0.1 m厚的中粗砂并夾鋪一層兩布一膜土工布，并對(duì)既有線(xiàn)43 kg/m與50 kg/m鋼軌全部拆除，換鋪重型軌道，最后并行既有線(xiàn)4.0 m線(xiàn)間距幫寬二線(xiàn)。既有平交道全部改為立交。

(3)平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線(xiàn)方案(Ⅲ方案)

線(xiàn)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。其他措施與120 km/h增二線(xiàn)方案一致。

(4)新建雙線(xiàn)方案(Ⅳ方案)

該方案結(jié)合地形、水文、平交道、車(chē)站、橋涵布置，在既有線(xiàn)一側(cè)新建雙線(xiàn)，線(xiàn)間距于既有線(xiàn)拉開(kāi)21 m，考慮凍脹因素，一般地段路基填土高度大于凍結(jié)深度(2.44 m)，其余段落滿(mǎn)足立交設(shè)置要求。靜態(tài)工程投資110 148.0萬(wàn)元。

(5)優(yōu)缺點(diǎn)分析

表1　優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.3　推薦意見(jiàn)

120 km/h增二線(xiàn)及平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線(xiàn)方案雖然投資效果明顯，但速度目標(biāo)值與各方的期望明顯偏低，也與該線(xiàn)路網(wǎng)的地位不相符，因此不宜選用。160 km/h增二線(xiàn)方案、沿既有線(xiàn)新修雙線(xiàn)方案的工程投資分別為105 374.5萬(wàn)元、110 148.0萬(wàn)元，考慮到二者的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本相同，160 km/h增二線(xiàn)方案節(jié)約工程投資4 773.5萬(wàn)元，因此采用160 km/h增二線(xiàn)方案。

3　增建第二線(xiàn)方案研究

3.1　既有線(xiàn)路基基床加固和病害整治設(shè)計(jì)原則

根據(jù)既有白阿路基基床情況，對(duì)路基存在凍害段落和既有基床表層路堤填料為C、D組土且判定為凍脹等級(jí)Ⅲ級(jí)以上凍脹土(凍脹、強(qiáng)凍脹和特強(qiáng)凍脹土)地段，采用挖除基床表層0.6 m，換填0.5 m厚A組土+0.1中粗砂并夾鋪一層兩布一膜土工布處理?；驳讓咏Y(jié)合路堤填料、凍脹情況、承載力情況綜合確定處理措施。

對(duì)路基下沉外擠病害地段，采用挖除1.1 m，換填0.5 m厚A組土+0.1中粗砂并夾鋪一層兩布一膜土工布處理，基床底層換填0.5 m的A、B組土或改良土并夾鋪一層土工格室加固。

除路基存在凍害、下沉外擠等病害和基床表層為C、D組土且為凍脹性土采用換填處理外，其他地段路基基床表層承載力不足130 kPa地段，基床底層不足100 kPa地段，采用水泥土擠密樁加固處理，擠密樁長(zhǎng)度不小于1.0 m。

對(duì)既有線(xiàn)路橋過(guò)渡段和涵洞頂至軌頂高度小于1.2 m的路涵過(guò)渡段，如既有基床強(qiáng)度不滿(mǎn)足承載力要求，應(yīng)作加固處理。路橋過(guò)渡段處理長(zhǎng)度不小于20 m，路涵過(guò)渡段應(yīng)不小于15 m，采用擠密樁處理，長(zhǎng)度分段漸變過(guò)渡。

3.2　路基防凍脹設(shè)計(jì)措施

(1)路堤防凍脹措施

路基面以下基床范圍內(nèi)土質(zhì)不滿(mǎn)足防凍脹要求時(shí)，基床表層填筑非凍脹A組土，基床底層填筑或換填非凍脹A、B組填料或改良土。非凍脹A、B組填料滿(mǎn)足：細(xì)顆粒(顆粒粒徑≤0.075 mm)含量不大于10%，改良土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足凍融要求?；惨韵绿钪嗀、B、C組填料或改良土。

①路基填高h(yuǎn)>2.5 m， 路堤基床表層填筑0.6 m厚的防凍脹A組土，基床底層填筑1.9 m厚的非凍脹A、B組填料。

②路基填高0.6 m

③路基填高h(yuǎn)≤0.6 m的低路堤，按路堤式路塹設(shè)計(jì)，基床表層為0.5 m非凍脹A組土+0.1 m中粗砂夾鋪一層兩布一膜土工布(600 g/m2)。當(dāng)?shù)鼗鶠榧?xì)粒土或粉、細(xì)砂地層時(shí)，基床底層范圍換填非凍脹性A、B組填料。

(2)路塹防凍脹措施

軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹，采用路堤式路塹形式，路堤式基床結(jié)構(gòu)基床表層為0.5 m非凍脹A組土+0.1 m中粗砂夾鋪一層兩布一膜土工布，基床底層范圍處理措施同低路堤。

3.3　路基病害段落處理方案比選

結(jié)合路基病害段落分布及整治措施，選擇典型路基病害工點(diǎn)一處(K39+000～K40+000)，對(duì)既有線(xiàn)路基凍害段落進(jìn)行了抬高路基與挖除換填方案進(jìn)行比選分析。

(1)路基病害段落抬高路基方案

為避免對(duì)既有線(xiàn)挖除換填所造成的運(yùn)營(yíng)干擾，結(jié)合增建第二線(xiàn)，并考慮施工、運(yùn)營(yíng)安全，既有線(xiàn)病害段落將增二線(xiàn)與既有線(xiàn)拉開(kāi)7.5 m線(xiàn)間距，并抬高既有線(xiàn)路基≥0.6 m，增減二線(xiàn)路基搭至既有線(xiàn)砟腳以外。增建二線(xiàn)建成后，利用二線(xiàn)過(guò)渡，之后拆除既有線(xiàn)軌道，清除道砟，抬高路基至與二線(xiàn)等高。路基病害段落抬高路基方案投資分別為2 006萬(wàn)元。

(2)路基病害段落挖除換填方案

為保證施工和運(yùn)營(yíng)安全，增建第二線(xiàn)與既有線(xiàn)拉開(kāi)9.55 m線(xiàn)間距，二線(xiàn)搭至既有線(xiàn)基床表層以下，并設(shè)置線(xiàn)間排水溝，二線(xiàn)與既有等高，增建二線(xiàn)建成后，利用二線(xiàn)過(guò)渡，之后拆除既有線(xiàn)，清除道砟，挖除換填既有線(xiàn)基床表層土，并重新鋪。挖除換填方案的投資為2 061萬(wàn)元。

(3)優(yōu)缺點(diǎn)分析及推薦意見(jiàn)

表2　優(yōu)缺點(diǎn)分析

通過(guò)以上分析，抬高既有線(xiàn)路基方案占地少，且兩線(xiàn)共路基運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便，工程投資略省?？紤]既有線(xiàn)填方較低，既有線(xiàn)凍結(jié)深度2.45 m，凍結(jié)深度較大，因此抬高路基方案有利于防凍脹，故推薦抬高路基方案。

4　結(jié)論

本線(xiàn)是東北地區(qū)伊爾施-白城-長(zhǎng)春-吉林-圖們通道的重要組成部分，伴隨錫烏鐵路開(kāi)通，本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)內(nèi)蒙古東部地區(qū)及吉林省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到非常重要的作用?？紤]白阿鐵路的功能定位、路網(wǎng)規(guī)劃、既有線(xiàn)現(xiàn)狀、車(chē)站布置、路基病害情況、橋涵設(shè)置、施工組織及運(yùn)營(yíng)安全因素，白阿鐵路擴(kuò)能改造工程線(xiàn)路方案采用160 km/h速度目標(biāo)值增建第二線(xiàn)工程，既有路基病害段落采用抬高路基的處理措施，有利于路基排水及防凍脹，運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便，工程實(shí)施難度小，投資省，予以推薦。

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

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

[3]鐵一院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè):線(xiàn)路篇[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1994

[4]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

[5]劉樹(shù)春，嚴(yán)建斌.白阿鐵路白城至鎮(zhèn)西段既有線(xiàn)增二線(xiàn)方案研究[J].鐵道勘察，2012，38(4)