鄢良軍

（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

1 概述

鐵路選線是在鐵路勘察設(shè)計中決定全局得重要工作，隨著國家“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)與地方城際快鐵的持續(xù)加快建設(shè)，成渝經(jīng)濟圈范圍內(nèi)以成渝中線、成自、成南達為代表的低山淺丘地形的高速鐵路建設(shè)正在有序推進。區(qū)別于以往困難山區(qū)和平原地區(qū)高鐵建設(shè)情況，川中淺丘地區(qū)鐵路重大平面控制點相對較少，線路平面整體趨于順直，因此線路縱斷面的設(shè)計就顯得尤為重要，尤其在無重大標高控制點的淺丘地段，合理的縱斷面設(shè)計不僅能節(jié)省工程投資，優(yōu)化行車條件，還能節(jié)省寶貴的土地資源[1]。本文以建設(shè)中的成渝中線為例，對川中淺丘地形的高速鐵路選線設(shè)計進行總結(jié)，以期為同類型地形條件下鐵路工程的選線和工程處理提供借鑒。

2 項目概況

成渝中線位于四川、重慶境內(nèi)，是成渝雙城經(jīng)濟圈標志性工程，是支持“長江經(jīng)濟帶”高質(zhì)量發(fā)展和成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是一條承擔(dān)區(qū)際長途客流和成渝直達城際客流的高速鐵路。其中大足—簡陽段為川中淺丘及低山地區(qū)，沿線大面積分布白堊系（K）、侏羅系（J）紫紅色砂泥巖，為四川盆地典型的紅色丘陵景觀。巖層產(chǎn)狀平緩、傾角一般小于5℃，地形形態(tài)受巖性控制，厚層砂巖常形成陡崖、方山和平頂爪狀山梁，黏土巖則形成緩坡、圓丘和平坦坳溝。地面高程250～490m，相對高差80～140m，自然坡度10°～35°。斜坡地帶基巖部分裸露，覆土較薄，坡面多為灌木、林地；緩坡及溝槽地帶覆土相對較厚，多為旱地或水田。村莊民房星羅棋布，鄉(xiāng)村道路網(wǎng)狀分布，交通較為便利。

項目的建設(shè)能夠深入貫徹落實國家戰(zhàn)略部署，推動長江經(jīng)濟帶高質(zhì)量發(fā)展，加快構(gòu)建長江沿岸綜合交通運輸體系，服務(wù)構(gòu)建新發(fā)展格局，加快推動成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈建設(shè)，帶動西部高質(zhì)量發(fā)展形成重要增長極，對實現(xiàn)交通強國，發(fā)揮鐵路先導(dǎo)，打造軌道上的成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈具有十分重要的意義和作用。

3 淺丘地區(qū)縱斷面設(shè)計控制因素

在鐵路勘察設(shè)計，尤其縱斷面設(shè)計當(dāng)中應(yīng)及時了解國家、交通部、中鐵總公司對鐵路建設(shè)的新規(guī)定，熟悉掌握鐵路線路選線設(shè)計的相關(guān)規(guī)范、規(guī)定，同時應(yīng)進行多方案比較，選擇最優(yōu)的方案[2]。本節(jié)主要從淺丘地段鐵路縱斷面設(shè)計主要控制因素進行分析。

3.1 高等級道路

項目范圍內(nèi)的公路網(wǎng)密集，在大足、安岳、樂至、簡陽境內(nèi)與高速公路、國省縣鄉(xiāng)道均有多次交叉。沿線經(jīng)濟發(fā)展迅速，因此，縱斷面設(shè)計中，在確保規(guī)范要求的交叉凈空基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)預(yù)留50～100cm 的凈空富裕，可以在工程投資變化不大的情況下預(yù)防施工測量誤差以及預(yù)留遠期公路改建條件。同時對于已經(jīng)納入地方控制性規(guī)劃的市政道路以及高等級道路，在項目初測以及定測階段應(yīng)該進一步加強對接，確保縱斷面方案可行性和經(jīng)濟性。另外，在靠近城區(qū)或人口密集地段，部分橋梁工程可適當(dāng)增加橋梁高度，同時考慮景觀設(shè)計[3]。

3.2 油氣管線

四川盆地是一個含油氣盆地，遠在宋代便在自貢境內(nèi)利用天然氣進行鹽鹵生產(chǎn)，是世界上最早利用天然氣的地方。結(jié)合本項目線路走向，線路附近分布洛帶氣田、金龍寺氣田、三大灣氣田、蘇碼頭氣田、安岳氣田、荷包場氣田等。在大足—安岳范圍，各類油氣井及管線密布，因此，在鐵路縱斷面設(shè)計過程中需探明管網(wǎng)分布，在無法繞避的情況下縱斷面盡量太高，采用橋梁跨越的方式，以便后期管線檢修。

3.3 高壓線

高等級電力線由于遷改費用高、遷改審批流程復(fù)雜，同時在遷改過程中對地方影響較大，因此在面對220kV 及以上等級的高壓線優(yōu)先選擇繞避，縱斷面設(shè)計中應(yīng)該合理選擇標高，應(yīng)盡量減少穿越處數(shù)和長度。本項目沿線高等級電力線密集，同時由于沿線既有的高壓鐵塔設(shè)置均較低且不是耐張塔，因此高壓線對線路縱斷面設(shè)計影響較大，項目縱斷面設(shè)計以500kV 和220kV 為控制因素，盡量減少高等級電力線的遷改[4]。

3.4 過渡段

過渡段主要設(shè)置于路基與橋隧等其他線下結(jié)構(gòu)物、不同路基結(jié)構(gòu)、不同地基處理形式連接處可能導(dǎo)致軌道基礎(chǔ)沉降變形及剛度差異的位置。隨著我國高速鐵路建設(shè)的飛速發(fā)展，高速鐵路給人們的出行帶來了極大便利，但是在高鐵建設(shè)過程當(dāng)中還是存在著許多問題和通病，橋頭跳車就是目前較為常見的病害之一，出現(xiàn)跳車現(xiàn)象會嚴重影響行車安全。引起橋頭跳車的原因主要是橋臺和臺背填料銜接的過渡段部分的不均勻沉降。

過渡段的設(shè)置在于通過將突變差異調(diào)整為漸變差異，從而保證線路軌道在縱、橫向的平順，根據(jù)車輛與線路相互的動力學(xué)分析結(jié)果，隨著過渡段長度增加，車體垂向加速度、輪軌垂向力等指標逐步減小[5]。但是在實際施工過程中由于施工工期或工序安排不當(dāng)，引起過渡段填土碾壓不到位，質(zhì)量無法保證，引起后期運營過程中不均勻沉降。通過細化設(shè)計以及加強過渡段施工監(jiān)管能在一定程度上減少類似情況得發(fā)生，另外在縱斷面設(shè)計過程中通過合理調(diào)整線路縱斷面，可以直接減少過渡段處數(shù)，能更直接的降低過渡段的風(fēng)險。路基橋梁過渡段如圖1 所示。

圖1 路基橋梁過渡段

4 淺丘地區(qū)線路坡度方案研究

在低速鐵路工程建設(shè)的過程中，由于沉降、路基填料的要求較低，且土地價格相對便宜，因此路基工程在投資上較橋梁工程存在一定的優(yōu)勢。但是隨著高速鐵路建設(shè)過程中對沉降要求的增加，對路基本體的填料要求也越來越高，川中淺丘地區(qū)填料基本無法達到設(shè)計需求，因此路基填料主要以價購為主，運距增加引起路基本體投資不斷增加。此外土地價格亦不斷增加則進一步引起鐵路建設(shè)成本增加。部分深挖高填段路基供公里指標已大于橋梁公里指標。本節(jié)重點對橋梁、路基、隧道工程投資結(jié)合工程實例進行測算分析，并且選取安岳—樂至段典型的淺丘地段進行方案比較分析，得到合理的縱斷面設(shè)計方案。

4.1 主要工程指標分析及測算

4.1.1 橋梁指標測算

考慮常規(guī)地形條件、無連續(xù)梁以及特殊橋跨的情況下，通過對橋梁下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)以及附屬結(jié)構(gòu)工程數(shù)量的計算分析得到橋梁工程投資（表1）。鐵路橋梁工程紅線范圍寬度約18m，折算用地數(shù)量約27 畝/km，按照沿線平均土地價格25 萬/畝計算，橋梁工程用地投資約6750 元/延米。一般地段不同墩高橋梁延米指標墩高每增加5m，延米指標將增加0.3 萬～1.3 萬，具體如表1 所示。

表1 一般地段不同墩高橋梁每延米數(shù)量指標

4.1.2 路基指標測算

路基工程投資主要由路基工程本體、基礎(chǔ)處理以及路基支擋結(jié)構(gòu)組成。經(jīng)測算，一般填方地段，按照平均填高7m 考慮（常規(guī)路橋分界為7m），路基公里指標約48000 元/m，一般挖方路基，按照平均挖高8m 考慮，公里指標約為38600 元/m，低填淺挖路基公里指標約為42000 元/m（以上公里指標未考慮用地、站后附屬工程以及陡坡路基需增設(shè)支擋結(jié)構(gòu)加固）。結(jié)合項目設(shè)計過程中實際發(fā)生的支擋工程數(shù)量，折算路基支擋工程投資約18000 元/m，因設(shè)置涵洞引起指標增加3000 元/m，接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、防護柵欄、綠色通道每延米增加2500 元/m。綜上，路基工程每延米指標約56500 元/m（不含用地）。路基工程平均用地數(shù)量約70～85 畝/km，折算投資約路基用地指標每延米指標約20000 元/m。

4.1.3 隧道相關(guān)指標測算

根據(jù)工程經(jīng)驗測算，常規(guī)隧道延米指標約為11 萬元/延米，其中500m 以下隧道指標約為13 萬/延米，500m 以上隧道指標約為10.3 萬/延米。

4.2 方案比選

結(jié)合沿線地形地質(zhì)情況，選取安岳—樂至交界處地形起伏頻繁段典型段落為例，對低線方案以及高線方案開展對比分析。其中低線方案按照傳統(tǒng)拉坡定線方法進行縱斷面設(shè)計，以能做路基盡量做路基為原則；高線方案抬高線路坡度，按照盡量以橋帶路為設(shè)計原則進行設(shè)計，如圖2 所示，詳細數(shù)量及投資對比如表2所示。

圖2 高、低線坡度方案

表2 主要工程數(shù)量及投資對比

通過對地形起伏頻繁地段高低線方案進行詳細綜合對比，抬高線路坡度高線方案中橋梁增加1.988km，路基減少1.643km，減少過渡段16 處；隧道長度減少0.345km。合計節(jié)省用地154.6 畝，減少過渡段16 處，節(jié)省投資3386 萬元（其中因取消短隧道引起投資節(jié)省約2000 萬元）。通過適當(dāng)抬高線路縱斷面，節(jié)省大量土地資源，顯著減少過渡段處數(shù)，節(jié)省工程投資，高線方案優(yōu)勢明顯。

5 結(jié)語

低山淺丘區(qū)高鐵選線不像困難艱險山區(qū)，一般情況下不存在重大不良地質(zhì)，同時也不會存在越嶺高程選擇的困難。在沿線各類經(jīng)濟據(jù)點分布比較明確的情況下，線路通常較為順直，在此情況下合理確定線路標高不僅能夠節(jié)省工程投資、降低施工運營風(fēng)險，同時還能節(jié)約寶貴的土地資源。在實際鐵路選線縱斷面設(shè)計過程中，結(jié)合實際工程形式及地形特點，在淺丘地區(qū)鐵路縱斷面設(shè)計過程中，針對地形起伏頻繁地段，適當(dāng)抬高線路坡度（抬高后橋梁墩高以不高于20m 為宜），可以在工程總投資變化不大的情況下有效減少過渡段、短路基工程，有效減低施工及運營風(fēng)險，優(yōu)化工程條件以及運營條件。