吳明輝

(中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司線路站場設(shè)計(jì)院，天津 300308)

我國幅員遼闊，地形復(fù)雜多樣，據(jù)資料顯示，山區(qū)丘陵約占國土總面積的2/3。近年來我國在復(fù)雜艱險山區(qū)修建的鐵路越來越多，山區(qū)特別是峽谷地區(qū)，具有地形復(fù)雜、自然環(huán)境惡劣、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的特點(diǎn)。合理的鐵路選線對降低工程實(shí)施難度、減少地質(zhì)災(zāi)害對鐵路安全的影響有重要意義，因此開展峽谷地區(qū)鐵路選線研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。長治、林州地處太行山脈，周邊分布諸多大峽谷，峰谷交錯、谷深溝險，地質(zhì)條件復(fù)雜。本文以長治至林州城際鐵路為工程背景，從工程投資、線路技術(shù)特征、經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)、環(huán)境敏感區(qū)、工程地質(zhì)等方面，對峽谷地區(qū)鐵路線路方案選定進(jìn)行了分析和研究。

1 工程概況

1.1 地理位置和路徑

長治經(jīng)平順至林州鐵路位于山西省長治市和河南省林州市，東銜京廣高鐵、西接太焦高鐵，是貫通晉東南、豫北太行山區(qū)域的一條重要旅游文化通道。線路由在建太焦城際鐵路長治東站引出，經(jīng)長治—壺關(guān)—平順—林州，線路穿過壺關(guān)太行山大峽谷、平順大峽谷和林州大峽谷，終至規(guī)劃的安林市域鐵路林州北站，線路全長71.7 km[1]。

1.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

城際鐵路，雙線；速度目標(biāo)值Vmax=200 km/h；限制坡度：一般20‰，困難25‰；最小曲線半徑：一般2 200 m，困難2 000 m；牽引種類：電力；到發(fā)線有效長度：400 m；列車運(yùn)行控制方式：CTCS-2級列控系統(tǒng)；調(diào)度指揮方式：調(diào)度集中；最小行車間隔：3 min。

1.3 項(xiàng)目沿線自然特征

1.3.1 地形地貌

線路西起長治盆地經(jīng)太行山中低山區(qū)終至林州盆地，總體地勢中間高兩邊低，山巒起伏較大，地形陡峻，溝壑發(fā)育。長治盆地地形平坦，地勢開闊，地形略有起伏，海拔900～1 000 m；太行山脈山體走向呈東北—西南走向，地形起伏強(qiáng)烈，溝壑發(fā)育，線路穿越中低山區(qū)地段，海拔800～1 700 m左右，途經(jīng)壺關(guān)太行山大峽谷、平順大峽谷和林州大峽谷，其上為厚層狀下古生界碳酸鹽巖，強(qiáng)烈的新構(gòu)造運(yùn)動造成巖石的斷裂，流水冰劈形成崩塌區(qū)內(nèi)峽谷縱橫，砂巖、灰?guī)r形成峰墻、峰柱、峰林，峰叢；林州盆地為沖積、沖洪積平原區(qū)，地形起伏較小，海拔250～500 m。

1.3.2 工程地質(zhì)條件

(1)地層巖性：沿線主要的地層有三疊系(T)、二疊系(P)、石炭系(C)的砂巖、泥巖、頁巖；奧陶系(O)的灰?guī)r、白云巖；寒武系(∈)的灰?guī)r、砂巖、頁巖；震旦系(Z)的砂巖；以及第四系全新統(tǒng)(Q4)的沖積、洪積的黏性土、砂類土、粉土、碎石類土及軟土。

(2)地質(zhì)構(gòu)造：線路在長治地區(qū)位于太行山隆起區(qū)，對路基高邊坡、橋梁基礎(chǔ)、隧道圍巖的穩(wěn)定性有一定影響，設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)工程措施進(jìn)行防治，線路在林州斷陷盆地被較厚的第四系松散層覆蓋，地質(zhì)構(gòu)造對鐵路工程影響較小。

(3)不良地質(zhì)：沿線礦產(chǎn)資源比較豐富，主要有煤礦、鋁土礦、硅礦、鐵礦等，其中煤礦開采及小煤窯等造成的采空區(qū)對線路方案的影響最為嚴(yán)重。礦區(qū)開采年代久遠(yuǎn)，采空區(qū)分布范圍廣、地下采空情況復(fù)雜，線路原則上應(yīng)予以繞避。

沿線可溶巖在長治東側(cè)的太行山區(qū)分布較多。在構(gòu)造作用影響下，巖體裂隙發(fā)育，進(jìn)而因地下水長期溶蝕，山體沿構(gòu)造裂隙逐漸發(fā)育為較大型的巖溶，可通過一定的措施對巖溶予以加固以保證工程安全[2]。

太行山山體風(fēng)蝕較為嚴(yán)重，山高崖陡，因山體崩落而形成的堆積層在雨雪天氣或受到劇烈震動時易發(fā)生溜塌。山區(qū)河流溝谷的坡岸受常年水流作用也容易發(fā)生溜塌，溜塌對線路安全影響較小，可通過線路繞避或清方處理等措施解決[3]。

1.3.3 水文地質(zhì)特征

沿線河流分布主要為濁漳河及其支流，均屬海河水系，河流水流均具有典型的雨洪特征，河流水流量隨季節(jié)有較大變化，流量、水位等參數(shù)與降水量正相關(guān)，動態(tài)極不穩(wěn)定[4]。按賦存的介質(zhì)，沿線地下水主要有：孔隙潛水、巖溶裂隙水、基巖裂隙水。山區(qū)地表水和地下水對混凝土結(jié)構(gòu)一般不具腐蝕性。

2 線路方案研究

2.1 選線原則

(1)堅(jiān)持地質(zhì)選線原則。在選線過程中應(yīng)深入調(diào)查工程地質(zhì)及水文地質(zhì)，確定鐵路工程受其影響的范圍。對于滑坡、坍塌、泥石流、巖溶和泥沼等不良地質(zhì)區(qū)域，以及沙漠、多年凍土等特殊地段，應(yīng)慎重處理，一般情況下可設(shè)法避開。當(dāng)無法進(jìn)行繞避時，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)奈恢?，減少線路穿越距離，同時采取必要工程措施。

(2)堅(jiān)持環(huán)保選線原則。工程沿線環(huán)境敏感區(qū)眾多，主要有老頂山國家森林公園(國家級)、天脊山風(fēng)景名勝區(qū)(省級)、紅旗渠風(fēng)景名勝區(qū)(國家級)、太行大峽谷國家地質(zhì)公園(國家級)等。在線路走向方案研究過程中，應(yīng)充分考慮沿線森林公園、地質(zhì)公園、風(fēng)景名勝區(qū)等環(huán)境敏感點(diǎn)的分布情況，在工程條件合理的情況下，應(yīng)予以繞避[5]。條件確實(shí)困難無法繞避時，應(yīng)選取對生態(tài)環(huán)境影響較小方案穿越，將項(xiàng)目建設(shè)對環(huán)境的影響降到最低，建設(shè)一條社會效益、經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益并重的“綠色鐵路”[6]。

(3)堅(jiān)持重點(diǎn)工程優(yōu)先選址原則。在工程建設(shè)過程中，重點(diǎn)工程如長大隧道、異型橋梁等，往往是本項(xiàng)目建設(shè)的控制性工程，對工程項(xiàng)目的工期、造價、走向有重大影響。因此在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將重點(diǎn)工程作為選線過程的控制因素重點(diǎn)研究。

(4)堅(jiān)持規(guī)劃選線原則。線路走向和車站設(shè)置應(yīng)盡量兼顧沿線經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)、旅游景區(qū)，充分吸引客流，與城市總體規(guī)劃緊密聯(lián)系，與通道內(nèi)相關(guān)線路、其它運(yùn)輸方式合理銜接，使鐵路建設(shè)在滿足城市交通需求的同時，為城市可持續(xù)發(fā)展保留空間。

2.2 線路方案設(shè)計(jì)

綜合沿線城鎮(zhèn)布局、規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)區(qū)、不良地質(zhì)(采空區(qū))、工程建設(shè)條件及投資等因素，形成了長治至林州北方案和長治至林州南方案兩個走向方案，進(jìn)行綜合比選。線路方案示意見圖1。

圖1 長治至林州線路走向方案

2.2.1 長治至林州北方案

線路自在建太焦城際鐵路長治東站并行設(shè)站北咽喉區(qū)引出，以隧道形式北繞老頂山國家森林公園，之后折向東南，上跨既有瓦日鐵路(中南部鐵路通道)，于壺關(guān)縣城市總體規(guī)劃北端辛村東北側(cè)設(shè)壺關(guān)站，出站后線路折向東北，以隧道形式穿越G2201國道，在平順縣城北側(cè)張井村附近出隧道，于平順縣城北側(cè)設(shè)平順站，出站后線路以16.6 km長隧道向東前行，在硅礦采空區(qū)邊界南側(cè)出隧道后設(shè)虹梯關(guān)站，出站后上跨虹霓河，以隧道形式穿越太行大峽谷風(fēng)景區(qū)進(jìn)入河南省林州市境內(nèi)，至寨底南側(cè)引入安林市域鐵路規(guī)劃的林州北站。正線長度72.4 km。

本方案利用規(guī)劃安陽至林州市域鐵路，線位范圍為安林鐵路CK102+900—CK77+500段，該段正線長度為25.4 km。

2.2.2 長治至林州南方案

線路自在建太焦城際鐵路長治東站東側(cè)并行設(shè)站南咽喉區(qū)引出，線路以隧道形式并行在建太焦城際鐵路局部穿越老頂山國家森林公園的西南角，線路折向東，上跨S325省道、瓦日鐵路(中南部鐵路通道)和S225省道，在集店鄉(xiāng)常平村北側(cè)設(shè)壺關(guān)站，線路繼續(xù)向東于晉莊鎮(zhèn)西北側(cè)設(shè)晉莊站。出站后，在常家池村的西南側(cè)設(shè)雙線單洞特長隧道(27.97 km)穿越太行山，出隧道后在河南省林州市南側(cè)設(shè)林州南站。正線長度68.9 km。

本方案需對規(guī)劃安陽至林州市域鐵路線位局部調(diào)整，調(diào)整段落為林州南站至安林鐵路CK77+500處，整正段長度為21.5 km。

2.3 線路方案比選

兩方案工程投資比較如表1所示。

表1 工程投資比較

長治至林州北方案：線路繞長7.5 km，但工程建設(shè)條件較好，投資較南方案省1.16億元?？刂乒こ虨樾陆?座雙線單洞隧道長16.6 km，施工工期較長，但能滿足施工工期要求。

長治至林州南方案：線路長度短，但工程建設(shè)條件價差，投資較北方案多1.16億元。控制工程為新建27.94 km長隧道，為雙洞單線隧道。因山勢較高，軌面高程較低，且隧道為單面下坡，附近沒有設(shè)置斜井及橫洞條件，需設(shè)置貫通平導(dǎo)，并設(shè)置洞內(nèi)緊急救援站。進(jìn)口排水及防災(zāi)疏散救援較困難，施工工期無法滿足本線要求。

2.3.2 線路技術(shù)特征方面

兩方案線路技術(shù)特征比較如表2所示。

表2 線路技術(shù)特征比較

長治至林州北方案：線路沿線多為中低山區(qū)及峽谷區(qū)，溝谷縱橫，為減少長大隧道出現(xiàn)，線路盡量沿溝谷方向走行。本方案線路長度較長，曲線占比大，平面技術(shù)特征較差；拔起高度值較小，線路爬坡少，縱斷面技術(shù)特征較好。

長治至林州南方案：線路沿線地形自西向東地勢逐漸升高，至林州盆地附近，地勢陡降，線路先隨地勢以路基形式行至?xí)x莊鎮(zhèn)，然后以27.94 km隧道，進(jìn)入林州盆地。本方案線路長度較短，曲線占比小，平面技術(shù)特征較好；拔起高度值較大，線路在隧道內(nèi)存在長大段落爬坡，縱斷面技術(shù)特征較差。

2014年與達(dá)內(nèi)教育集團(tuán)簽署了校企合作項(xiàng)目，對186名學(xué)生進(jìn)行了崗前培訓(xùn)；2016年，教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目《基于移動信息化的“中級財(cái)務(wù)會計(jì)”課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革研究與實(shí)踐》項(xiàng)目獲批；2017年教育部產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人第一批項(xiàng)目，我校與正保教育集團(tuán)、廈門網(wǎng)中網(wǎng)軟件有限公司合作，共三個項(xiàng)目獲批；2017年教育部產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人第二批項(xiàng)目中，我校與中聯(lián)教育集團(tuán)、北京方宇軟件有限公司、上海財(cái)金通教育集團(tuán)合作，共四個項(xiàng)目獲批。以產(chǎn)教融合項(xiàng)目為依托，開展與企業(yè)的深度合作，為培養(yǎng)社會、企業(yè)急需人才做出了貢獻(xiàn)。

2.3.3 經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)方面

長治至林州北方案：途經(jīng)壺關(guān)縣、平順縣虹梯關(guān)鎮(zhèn)(旅游景點(diǎn))和林州北，均設(shè)站，確保城鎮(zhèn)居民及游客出行，通過主要城鎮(zhèn)較多，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展作用大。林州市總體規(guī)劃發(fā)展方向?yàn)橄虮?、向東發(fā)展，在主城區(qū)東北方向?yàn)榧t旗渠國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，規(guī)劃安林市域鐵路在主城區(qū)北側(cè)、開發(fā)區(qū)南側(cè)擬設(shè)林州站，可兼顧帶動主城區(qū)與開發(fā)區(qū)的發(fā)展。

長治至林州南方案：途經(jīng)壺關(guān)縣、晉莊鎮(zhèn)(旅游景點(diǎn))和林州南，均設(shè)站。主要通過壺關(guān)縣，沿線城鎮(zhèn)較少，當(dāng)?shù)鼐用窦坝慰拖鄬^少，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展作用較弱。長治至林州南方案需調(diào)整安林市域鐵路的規(guī)劃至主城區(qū)南側(cè)，對開發(fā)區(qū)的發(fā)展帶動效應(yīng)較差。

2.3.4 環(huán)境敏感區(qū)方面

長治至林州北方案：線路利用隧道形式并行南林高速公路穿越太行大峽谷風(fēng)景區(qū)，線路穿越對太行大峽谷風(fēng)景區(qū)有一定影響。

長治至林州南方案：線路利用隧道形式并行在建太焦城際鐵路穿越老頂山國家森林公園的西南角，線路穿越對老頂山國家森林公園有一定影響。

2.3.5 工程地質(zhì)方面

兩方案處于太行山區(qū)和林州盆地內(nèi)，工程地質(zhì)條件基本相當(dāng)，影響線路因素主要為采空區(qū)分布，兩方案均線路予以繞避。

3 結(jié)論

(1)長治至林州北方案雖線路長度稍長，但避免了長大隧道，工程風(fēng)險低、工期短、投資少，更有利于鐵路吸引客流，方便旅客出行，長治至林州北方案優(yōu)勢明顯，因此，本次研究推薦長治至林州北方案作為貫通方案。

(2)在峽谷地區(qū)進(jìn)行鐵路選線時，除了對沿途經(jīng)濟(jì)要塞、環(huán)境敏感地區(qū)、地方規(guī)劃等因素進(jìn)行綜合考慮外，應(yīng)加強(qiáng)對沿線地質(zhì)條件的勘察工作，深入分析沿線地質(zhì)資料，以便確定合理的線路方案，降低工程風(fēng)險。

(3)長治、林州地處太行山脈，谷坡陡峻、地質(zhì)條件復(fù)雜，具有典型峽谷地區(qū)地形特征，本文基于長林城際線路方案的研究，對峽谷地區(qū)鐵路選線具有一定借鑒意義。