樊志敏
(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司線站處,天津 300142)
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長昆客運專線(湖南段)綜合選線設(shè)計研究
樊志敏
(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司線站處,天津300142)
摘要:長昆客運專線湖南段是國家“四縱四橫”客運專線滬昆客專的一部分,沿線所經(jīng)區(qū)域環(huán)境敏感點多,地形、地質(zhì)困難,巖溶、地下水系發(fā)育,選線設(shè)計方案復雜。通過對長昆客運專線湖南段選線設(shè)計中一些典型選線案例進行分析及施工運營驗證,線路方案設(shè)計滿足規(guī)劃要求,同時防范重大工程風險、滿足環(huán)保要求,做到工程經(jīng)濟合理。提出選線設(shè)計應符合通道內(nèi)路網(wǎng)規(guī)劃、功能定位,遵循環(huán)保選線、地質(zhì)選線、規(guī)劃選線、經(jīng)濟選線等綜合選線理念,重視施工運營安全。
關(guān)鍵詞:長昆客運專線;線路方案;選線;理念
長沙至昆明客運專線是滬昆客運專線的西段,自東向西貫通湖南、貴州、云南三省,線路全長1 187.07 km。湖南段東起杭長客專長沙南站至湘黔界,正線長度413.939 km;全線共設(shè)長沙南(不含)、湘潭北、韶山南、婁底南、邵陽北、新化南、溆浦南、懷化南、芷江北、新晃西9座車站;橋梁153.593 km,隧道191.934 km,橋隧比83.47%。
本項目是國家“四縱四橫”客運專線網(wǎng)的重要組成部分,是我國鐵路網(wǎng)主骨架中的橫向通道之一,是長三角、珠三角等沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)向西南內(nèi)陸地區(qū)進行經(jīng)濟輻射的主要軸線,是云南、貴州等西南地區(qū)通往東中部地區(qū)的必經(jīng)之路,主要承擔攀西及川南地區(qū)、云南、貴州地區(qū)與中東部地區(qū),包括中南、華東、華北等地的客貨交流。
線路所經(jīng)區(qū)域總體地勢西高東低,明顯向東傾斜,自東向西依次經(jīng)過湘中低山丘陵區(qū)(為長沙、婁底、邵陽、新化一帶,總體地勢較平緩,地形起伏不大,切割較淺,河溪較發(fā)育)、湘西中低山區(qū)(為新化至懷化一帶,穿越雪峰山地段,中山地貌景觀,山體高大,峰巒重疊,河流縱橫切割劇烈,河谷幽深,河床坡度較大,灘潭相間,為“V”形河谷)、湘西—黔東低山丘陵區(qū)(為懷化、新晃、玉屏一帶,水網(wǎng)密布,溝谷發(fā)育,地表破碎)。本線所經(jīng)地區(qū)域地形、地質(zhì)復雜,巖溶、地下暗河發(fā)育,滑坡、礦區(qū)、采空區(qū)、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、軍事禁區(qū)等控制線路因素多,做好綜合選線對本項目意義重大。
線路選線過程中嚴格貫徹“路網(wǎng)選線、環(huán)保選線、規(guī)劃選線、地質(zhì)選線、工程經(jīng)濟選線”等綜合選線理念。線路走向盡量繞避環(huán)境敏感區(qū),力求鐵路建設(shè)與自然環(huán)境高度和諧,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展;查明沿線地質(zhì)情況,對采空區(qū)、極發(fā)育巖溶等重大不良地質(zhì)區(qū)域進行繞避,合理規(guī)避重大工程風險;對一般地質(zhì)不良地段采取技術(shù)手段減小其影響和危害;對重點工程、控制工程優(yōu)先進行選址,并進行多方案比選,以減少重點工程和合理控制橋隧比例。做到項目經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境資源效益相統(tǒng)一,綜合效益最大化。
2.1路網(wǎng)選線
長昆客運專線屬我國《綜合交通網(wǎng)中長期發(fā)展規(guī)劃》中“五縱五橫”綜合運輸大通道——滬昆通道的一部分,線路選線設(shè)計首先應符合國家路網(wǎng)整體戰(zhàn)略定位,承擔沿線大中城市旅客交流,并滿足向地區(qū)級城市輻射的條件。另外作為國家客運干線,線路走向宜以順直為主要選線原則。因此線路選線設(shè)計要統(tǒng)籌區(qū)域內(nèi)既有、規(guī)劃路網(wǎng)情況及沿線經(jīng)濟發(fā)展的近、遠期的關(guān)系,做到線路走向方案在既要滿足路網(wǎng)中布局合理,又要符合鐵路的合理吸引范圍。
路網(wǎng)選線案例:長昆客運專線經(jīng)婁底、邵陽方案和經(jīng)婁底、新化方案。項目預可、可研設(shè)計階段分別對兩大系列方案從吸引客流、區(qū)域相關(guān)路網(wǎng)完善及區(qū)域地質(zhì)情況等方面進行了詳細論證。詳見圖1。
經(jīng)婁底、邵陽方案,線路展長23.61 km,列車走行時分增加4.5 min,投資增加19.6億元,區(qū)域路網(wǎng)吸引客運量水平較低,無法解決新化、冷水江、漣源的旅客出行問題。經(jīng)婁底、新化取直方案,線路順直、投資省,且邵陽客流可通過婁邵線提速改造并修建婁底南聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)跨線運行。另外,本方案可實現(xiàn)本線與懷邵衡、婁邵線組成婁底—懷化—邵陽三角形區(qū)域鐵路網(wǎng),覆蓋面廣,吸引客流量大,優(yōu)勢明顯,論證后推薦經(jīng)婁底、新化取直方案。最終實施完成的線路方案為經(jīng)婁底、新化取直方案,同時婁底南聯(lián)絡(luò)線、婁邵技改鐵路、懷邵衡鐵路項目也在施工中。
2.2環(huán)保選線
為實現(xiàn)鐵路建設(shè)與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展,必須堅持貫徹“環(huán)保選線”。鐵路工程對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在:鐵路工程施工期和運營期產(chǎn)生的污染及工程修建對周圍產(chǎn)生的景觀和生態(tài)破壞。一般情況下,鐵路工程對周圍環(huán)境產(chǎn)生的污染和破壞有的可以在工程設(shè)計和施工中采取相應的環(huán)保措施來解決,有的則可以在工程設(shè)計選線階段解決,選線階段解決不但可以節(jié)省工程投資,而且可以加快設(shè)計步驟,保護沿線環(huán)境,避免和國家法律法規(guī)相沖突,提高選線的質(zhì)量和水平。
圖1 湖南省城鎮(zhèn)體系分布
2.2.1線路經(jīng)過風景名勝區(qū)和自然保護區(qū)選線設(shè)計
《中華人民共和國自然保護區(qū)條例》明確規(guī)定:“在自然保護區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)內(nèi),不得建設(shè)任何生產(chǎn)設(shè)施。在自然保護區(qū)的實驗區(qū)內(nèi),不得建設(shè)污染環(huán)境、破壞資源或者景觀的生產(chǎn)設(shè)施”。
線路選線遇到上述保護區(qū)時,首先應落實保護區(qū)范圍,一般情況下線路選線時應繞避自然保護區(qū)和風景名勝區(qū)。當線路確實無法繞避時,首先應考慮線路繞避它的核心區(qū)和緩沖區(qū)部分,由于技術(shù)條件限制繞避方案引起工程投資巨大或與地方規(guī)劃嚴重不符時,可考慮實驗區(qū)內(nèi)以橋梁、長隧道形式通過,但必須通過環(huán)保部門的批準,在研究線路方案時應該特別注意。
選線案例:長昆客運專線湖南段地處湘中、湘西地區(qū),區(qū)域內(nèi)分布有國家級、省級和縣級自然保護區(qū)、地質(zhì)公園等。選線設(shè)計中通過環(huán)保選線,繞避了韶山國家級風景名勝區(qū)、龍山國家森林公園、虎形山—花瑤省級風景名勝區(qū)以及三道坑省級自然保護區(qū)共計4處環(huán)境敏感區(qū)。
由于線路走向、地形地質(zhì)、站位規(guī)劃等原因,經(jīng)過多方案比選,在冷水江境內(nèi)采用長隧道穿大乘山省級風景名勝區(qū)的方案,在懷化市境內(nèi)采用了長隧道穿康龍省級保護區(qū)緩沖區(qū)方案。前期選線設(shè)計中經(jīng)過多次向相關(guān)部門匯報,及時穩(wěn)定了線路方案。湖南省建設(shè)廳和湖南省林業(yè)廳對本工程2處穿越風景名勝區(qū)和自然保護區(qū)的方案進行了批復。
2.2.2線路經(jīng)過水源保護區(qū)選線設(shè)計
《中華人民共和國水污染防治法》第二十條、第二十七條規(guī)定:“禁止在生活飲用水地表水源一級保護區(qū)內(nèi)新建、擴建與供水設(shè)施和保護水源無關(guān)的建設(shè)項目”,“在生活飲用水源地、風景名勝區(qū)水體、重要漁業(yè)水體和其他特殊經(jīng)濟文化價值水體的保護區(qū)內(nèi),不得新建排污口”。因此選線設(shè)計選擇跨越河流的橋位和設(shè)置車站時,應盡量避免穿越水源保護區(qū),同時考慮水源保護區(qū)的取水點位置,減少對水源的影響。若線路改變投資增加較大,或者車站改變影響全線車流組織時,則應考慮改變集中式取水口位置。
選線案例:長昆客運專線(湖南段)沿線水源保護區(qū)共3處,分別為長沙市湘江飲用水源保護區(qū)、白馬水庫飲用水源保護區(qū)、資江飲用水源保護區(qū)。
根據(jù)線路選線應首選繞避水源保護區(qū)的原則,選線過程中對白馬水庫飲用水源保護區(qū)進行了繞避。對于線路不能繞避的水源保護區(qū),應有充分依據(jù),通過加強環(huán)境保護措施,降低影響程度。
本線以橋梁形式跨越湘江飲用水二級保護區(qū)、資江飲用水二級保護區(qū)。由于2處飲用水源保護區(qū)范圍基本呈南北走向,飲用水源保護區(qū)范圍較長,而本線為東西走向,線路方案無法繞避2處水源二級保護區(qū),設(shè)計過程中多次向長沙市、冷水江市匯報線路設(shè)計方案,得到了政府主管部門的批準。本工程為客運專線,開行密閉的動車組,運營期不會對水質(zhì)產(chǎn)生影響,工程對水源保護區(qū)的主要影響為施工期的橋梁基礎(chǔ)施工,通過優(yōu)化橋梁設(shè)計及施工方案,采取有效的環(huán)保措施減輕工程對水質(zhì)的影響,保障了施工期間下游居民飲水的安全。
2.2.3線路經(jīng)過文教區(qū)及大規(guī)模的居民住宅區(qū)等敏感點的選線設(shè)計
《中華人民共和國噪聲污染防治法》第三十六條、第三十九條規(guī)定:“建設(shè)經(jīng)過已有的噪聲敏感建筑物集中區(qū)域的鐵路、公路和城市高架、輕軌道路,有可能造成環(huán)境噪聲污染的,應當設(shè)置聲屏障或者采取其他有效的控制環(huán)境噪聲污染的措施”,“穿越城市居民區(qū)、文教區(qū)的鐵路,因鐵路機車運行造成環(huán)境噪聲污染的,當?shù)爻鞘腥嗣裾畱斀M織鐵路部門和其他有關(guān)部門,制定減輕環(huán)境噪聲污染的規(guī)劃。鐵路部門和其他有關(guān)部門應該按照規(guī)劃的要求,采取有效措施,減輕環(huán)境噪聲污染”。對穿越文教區(qū)及大規(guī)模的居民住宅區(qū)等敏感點的鐵路,若采取整體搬遷,投資費用巨大;采用修建聲屏障等其他降噪措施,遺留環(huán)境污染后患,如電磁污染和振動污染,不利于后期的運營管理。
長昆客運專線選線過程中盡量避免穿越密集的居民住宅區(qū)、學校、醫(yī)院等環(huán)境敏感點,對于地方規(guī)劃控制等原因無法繞避環(huán)境敏感點區(qū)域方案均進行了認真研究,并對線路改線增加的投資和噪聲治理的投資進行經(jīng)濟、技術(shù)比較后確定了合理的線路方案。
2.2.4生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)的選線設(shè)計
長昆客運專線沿線巖溶發(fā)育地區(qū)地下水發(fā)育,暗河、溶洞、泉眼常見,另外匯集山頂自然水用于灌溉的塘壩也比較多,工程施工會造成隧道漏水、改變地下水徑流,甚至泉眼干涸和地表塌陷,給隧道頂部及附近居民生產(chǎn)、生活帶來很大影響。在選線設(shè)計中,對于生態(tài)敏感區(qū),應首先分析區(qū)域環(huán)境、地質(zhì)情況,考慮繞避環(huán)境生態(tài)敏感區(qū)域,對于無法繞避的區(qū)域,設(shè)計過程中應重視生態(tài)恢復,從工程上考慮相應措施,并制定相關(guān)的施工應急預案,對居民的生產(chǎn)、生活用水予以經(jīng)費補償,同時重視環(huán)境影響后的評估,及時解決環(huán)境隱患。
長昆客運專線選線設(shè)計綜合考慮了全線生態(tài)環(huán)境敏感點,對于富水區(qū)的長、大隧道設(shè)計考慮了防、堵水措施,另外對于施工易引起失水的隧道頂部的塘壩、泉眼考慮了經(jīng)費補償。
2.3規(guī)劃選線
鐵路經(jīng)過較大經(jīng)濟據(jù)點時應綜合考慮影響范圍內(nèi)城鎮(zhèn)布局、旅游人文景點資源分布、相鄰路網(wǎng)、既有車站布局、城市規(guī)劃發(fā)展方向等因素,在不影響人文旅游景點的前提下,結(jié)合城市規(guī)劃運輸組織需求,滿足城市發(fā)展規(guī)劃要求,做好線路選線設(shè)計工作。
選線案例:長昆客運專線引入婁底地區(qū)方案。
引入地區(qū)方案首先考慮充分利用既有設(shè)施,方便旅客換乘,研究了新建車站與既有線客運站并站設(shè)置方案;其次對引入既有車站與地方規(guī)劃干擾較大,應著重考慮地方發(fā)展規(guī)劃要求新建車站方案,減少對城市建成區(qū)的影響。長昆客運專線引入婁底地區(qū)方案,對于引入既有婁底站方案進行了詳細論證,引入既有站方案拆遷量巨大,同時由于婁底市區(qū)內(nèi)地勢西南高,客專引入既有站,需在城市建成區(qū)局部段落拉槽通過,對城市切割嚴重,景觀不佳,對城市規(guī)劃干擾較大,地方政府也反對此方案;對于新建車站方案結(jié)合婁底市城市規(guī)劃向南發(fā)展的思路,充分利用城市配套工程、最大程度吸引周邊區(qū)域客流的原則,新建婁底南站選擇在規(guī)劃外環(huán)公路內(nèi)側(cè),場地開闊,與城市主發(fā)展方向一致,符合城市發(fā)展規(guī)劃要求,且周邊公路交通便捷,有利于吸引婁底市及周邊區(qū)域客流。
2.4工程地質(zhì)選線
(1)工程地質(zhì)選線設(shè)計必須遵循安全第一、預防為主、綜合治理的方針
對地下暗河、巖溶、采空區(qū)等地質(zhì)特別復雜的地段,在項目可行性研究前,應進行地質(zhì)加深專項工作,在大范圍內(nèi)核查落實,核實區(qū)域內(nèi)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,以地質(zhì)加深結(jié)論為基準,倚重地質(zhì)選線,在項目前期研究階段確定合理的選線區(qū)域,避免后期因重大地質(zhì)原因造成線路方案反復,影響建設(shè)工期。
選線案例:長昆客運專線懷化北、懷化南設(shè)站方案
本段影響線路方案安全的主要控制因素為暗河發(fā)育區(qū)和鴨咀巖鄉(xiāng)煤礦。其中暗河發(fā)育區(qū)位于懷化市東北側(cè)。巖溶水多集中在350 m以下排泄至地表,高程350~500 m為巖溶水徑流區(qū),高程500 m以上為巖溶水補給區(qū);鴨咀巖鄉(xiāng)煤礦位于懷化市鶴城區(qū)鴨嘴巖鎮(zhèn),周圍還有開采不規(guī)范的小煤窯,已于1998年全部停產(chǎn)。
選線設(shè)計中懷化北設(shè)站方案站位地勢開闊,建設(shè)條件最好,對懷化市區(qū)規(guī)劃影響最小,懷化市政府傾向于該方案,但受暗河發(fā)育區(qū)及采空區(qū)影響,安全風險較大。懷化南設(shè)站方案所經(jīng)區(qū)域地質(zhì)條件較好,線路順直,地方政府也要求在充分論證懷化北設(shè)站方案安全風險后,同意采用懷化南設(shè)站方案。
經(jīng)充分研究比選,懷化北設(shè)站方案需要以15.44 km的長大隧道穿過暗河發(fā)育區(qū),施工風險最大,工程安全性差,方案的可行性較差,另外沿線存在多處亂采亂挖煤礦區(qū)域,工程可控性也較差;懷化南設(shè)站方案線路最為順直,拆遷量小,工程風險小且易于實施,投資最省,與城市建成區(qū)及規(guī)劃區(qū)干擾小,基本符合城市的發(fā)展需求,因此懷化南設(shè)站方案在技術(shù)選線方面和工程的可行性方面優(yōu)勢明顯,施工方案推薦了懷化南設(shè)站方案。
(2)重大工程優(yōu)先選址
在復雜地質(zhì)環(huán)境條件下的山區(qū)選線,在首先進行多方案比選確定重大橋梁、隧道工程的位置處于優(yōu)勢工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)的前提下,再進行兩端連接線路的綜合性技術(shù)經(jīng)濟比選,避免重大工程一旦存在難以克服的工程地質(zhì)問題時,再重新選址確定線路方案的弊端,有利于減少勘察設(shè)計反復,縮短設(shè)計周期。
跨越大江、大河的技術(shù)復雜的特大橋應以橋位來控制線位,應在滿足通航條件的前提下,結(jié)合國家、地方規(guī)劃選擇合理橋位,有條件首選與地方公(鐵)合建,充分利用寶貴的江、河橋位資源,降低鐵路工程投資。
選線案例:本線跨越湘江方案,湘江是長沙市的母親河,規(guī)劃為二級航道,預可、可研階段遵循重大工程優(yōu)先選址的原則,結(jié)合跨越湘江的可能橋位,與地方航道管理部門、規(guī)劃部門進行充分對接,確定了興馬州橋位I方案,及時穩(wěn)定了橋位兩端連接方案,縮短了項目設(shè)計周期。
2.5工程經(jīng)濟選線
工程經(jīng)濟選線應從工程設(shè)施角度,基于系統(tǒng)工程思想,對線路位置工程類型選擇提出局部改善或優(yōu)化建議。線路選線設(shè)計應在研究范圍內(nèi)工程地質(zhì)資料基礎(chǔ)上,從工程技術(shù)經(jīng)濟及風險控制角度,提出適宜工程設(shè)置的建議。針對特殊地質(zhì)地形條件,從工程技術(shù)經(jīng)濟以及風險控制角度提出工程方案比選的建議和意見。如在地面比較陡的線路設(shè)計中線路平面位置是否得當對工程影響很大,要選出最佳方案,需要選取代表性橫斷面進行選線設(shè)計,從而確保工程安全及投資最省。
選線案例:溆浦南站站位方案局部優(yōu)化
根據(jù)線路走向,結(jié)合沿線地形、地質(zhì)條件,溆浦南站設(shè)置在溆浦縣中部北斗溪鄉(xiāng),車站沿線大部分為高山區(qū),地面橫坡陡峭,站位條件極差,為滿足設(shè)站長度,結(jié)合現(xiàn)場復雜地形研究了溆浦南高站位方案和溆浦南低站位方案。其中低站位方案小里程端咽喉區(qū)需布置道岔梁,但是大段落橋梁高度低,占地省,工程投資相對較低;高站位方案,咽喉區(qū)可避免道岔梁,但是部分段落地面橫坡陡峭,邊坡穩(wěn)定性差,設(shè)計不確定因素多,施工難度大,存在一定的安全隱患。最終施工推薦了溆浦南低站位方案。
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,科技能力的提升,鐵路選線設(shè)計理念也有了很大的變化,鐵路選線設(shè)計應該綜合區(qū)域路網(wǎng)布局、城市規(guī)劃、環(huán)保、地質(zhì)、工程經(jīng)濟等多方面因素,對工程安全性、可實施性、經(jīng)濟合理性進行綜合比選,推薦出社會認可度比較高的方案。長昆客運專線(湖南段)選線設(shè)計中很好地貫徹了“路網(wǎng)選線、環(huán)保選線、規(guī)劃選線、工程地質(zhì)、工程經(jīng)濟”等綜合選線理念,線路方案設(shè)計做到了符合規(guī)劃要求、防范了重大工程風險、保護了環(huán)境,同時做到了工程經(jīng)濟合理,對山區(qū)相似項目選線設(shè)計具有借鑒作用。
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Comprehensive Route Selection Design for Changsha-Kunming Dedicated Passenger Railway Line (Hunan Section)
FAN Zhi-min
(Track,Station and Hub Design Department,The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation,Tianjin 300142,China)
Abstract:Changsha-Kunming Dedicated Passenger Railway Line in Hunan is one part of Shanghai-Kunming dedicated passenger railway line in the domestic railway system of four east-west lines and four north-south lines.There are many environmental sensitive points along the line with complicated topographical and geological conditions and developed karst and ground water,which poses challenges to route selection.The analysis of some typical cases in route selection and the demonstration of construction and operation of Changsha-Kunming dedicated passenger railway line in Hunan prove that thebook=12,ebook=15route selection design satisfies the requirement of planning,serves to prevent major project risks,meet environmental requirements and make the project economical and reasonable.The proposed route selection design is expected to comply with the comprehensive concepts to address corridor network planning,functional positioning,environmental protection,geological and economic conditions and safety in construction and operation.
Key words:Changsha-Kunming Dedicated Passenger Railway Line; Route scheme; Route selection; Concept
作者簡介:樊志敏(1983—),男,工程師,E-mail:56626785@ qq.com。
收稿日期:2015-09-23;修回日期:2015-11-17
文章編號:1004-2954(2016) 03-0011-05
中圖分類號:U238; U212.32
文獻標識碼:A
DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.03.003