劉 軍

(吉林鐵道勘察設(shè)計院有限公司，吉林 132001)

新建和坪鐵路線路方案研究

劉 軍

(吉林鐵道勘察設(shè)計院有限公司，吉林 132001)

新建和龍至南坪鎮(zhèn)鐵路工程全長44.145 km(含白河聯(lián)絡(luò)線長3.03 km)。結(jié)合沿線的地形地貌和本線運(yùn)量明顯不平衡的特點(diǎn)，在限制坡度的選擇上采用了更合理的均衡坡方案；在地形復(fù)雜的山區(qū)地段，通過詳細(xì)的線路方案比選，采用了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的洞坪溝方案。

鐵路線路；均衡坡；方案比選

1 概述

新建和坪鐵路正線起點(diǎn)為東北東部鐵路通道白河至和龍段的終點(diǎn)站和龍站，終點(diǎn)為中朝邊境南坪鎮(zhèn)內(nèi)的延邊天池工貿(mào)公司選礦廠附近，另含白河方向的聯(lián)絡(luò)線。本項(xiàng)目的建設(shè)是發(fā)展東北經(jīng)濟(jì)、確保鋼鐵企業(yè)生存和發(fā)展的需要。朝鮮茂山鐵礦由于受交通條件的限制，目前開采規(guī)模較小，本項(xiàng)目的建成將為朝鮮茂山鐵礦的大規(guī)模開采創(chuàng)造了條件，進(jìn)而將鐵礦粉源源不斷運(yùn)入我國，促進(jìn)東北鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。同時也有利于促進(jìn)中朝貿(mào)易合作，加強(qiáng)中朝睦鄰友好合作關(guān)系。

1.1 工程概況

本線地形地貌特點(diǎn)是兩端低、中部高，以線路中部的小嶺山為分水嶺，在越嶺前呈現(xiàn)丘陵地形，自然地面縱向坡度16‰～20‰；在越嶺后呈現(xiàn)中低山地貌，地形陡峻，起伏變化大，沖溝發(fā)育，大部分基巖裸露，局部地表覆第四系松散堆積層，以河流發(fā)育地段第四系松散層為最厚。

沿線水系發(fā)育，主要為圖們江水系。主要河流有海蘭江、牛心河、圖們江等，均屬常年性河流；氣候?qū)儆谥袦貛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，土壤最大凍結(jié)深度1.45 m；地下水主要類型有第四系孔隙潛水、基巖裂隙水、鹽酸巖巖溶水。地下水一般埋深1～5 m，潛水位年變幅一般5 m左右，局部基巖裂隙水埋藏較深。

1.2 沿線特殊地區(qū)概述

在和龍市城區(qū)南部25～31 km的和蘆公路兩側(cè)各3～4 km范圍內(nèi)，為國務(wù)院發(fā)布的第四批國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)——和龍市仙景臺風(fēng)景名勝區(qū)。該風(fēng)景名勝區(qū)占地面積約32 km2，風(fēng)景名勝區(qū)外圍保護(hù)地帶面積約為11 km2。另外，沿線終點(diǎn)地段，位于中朝兩國邊界地區(qū)—南坪口岸，與朝鮮僅一江(圖們江)之隔。

2 限制坡度的選擇

本線研究年度內(nèi)上行重車方向貨運(yùn)量為530×104t/年，下行貨運(yùn)量為18×104t/年。與本線銜接的相鄰線路比較多，在限坡的選擇上應(yīng)首先考慮統(tǒng)一牽引質(zhì)量，避免重復(fù)的解編作業(yè)。再結(jié)合運(yùn)量水平、大宗及直通貨物流向、地形條件等，對各限坡方案進(jìn)行能力適應(yīng)性和工程適應(yīng)性分析，最終形成合理的線路方案。

2.1 限坡方案構(gòu)成

本線大宗貨物主要是從南坪鎮(zhèn)站開始，經(jīng)和龍站運(yùn)往通鋼(東通化)、建龍(吉林)、吉林天池礦業(yè)有限公司(和龍線八家子)球團(tuán)礦廠、西林(黑龍江) 的鐵礦粉。所以與本線相關(guān)的既有線主要有東北東部鐵路通道(以下簡稱為東通道)通化以北渾白線、渾通線、梅集線、和龍線、朝開線、長圖線、牡圖線、沈吉線及和白線等。

東通道和龍站以南，渾白線擬結(jié)合白河至和龍段鐵路標(biāo)準(zhǔn)，按限坡14.5‰、牽引質(zhì)量1 500 t進(jìn)行統(tǒng)一考慮；渾通線現(xiàn)狀牽引3 500 t/2 100 t，東通道直通列車在白山市站不變軸，按1 500 t、遠(yuǎn)期按3 000 t欠軸通過渾通線；梅集線現(xiàn)狀限制坡度為10.8‰/20.5‰，機(jī)車牽引2 300 t/1 350 t，研究年度內(nèi)限制坡度改造為10‰/15‰。東通道和龍站以北，和龍線、朝開線、長圖線既有限制坡度分別為上行為11‰、下行為13.6‰；上行為17.8‰、下行為15.5‰；上行12‰、下行8‰。

考慮新線直通車流主要走東通道線，從統(tǒng)一牽引質(zhì)量、減少改編作業(yè)角度看，應(yīng)首先研究限坡14.5‰方案；考慮東北東部鐵路通道龍井站、朝陽川站折角運(yùn)輸改建工程暫未實(shí)施，受朝開線限坡控制，從南坪鎮(zhèn)站經(jīng)和龍站走和龍線運(yùn)量約占53%，應(yīng)研究18‰限坡方案；考慮新建鐵路上行主要運(yùn)輸朝鮮茂山出口中國的鐵礦粉，下行主要運(yùn)輸中國向朝鮮出口的農(nóng)副產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備、水泥礦建及日常生活用品等，線路上、下行(鐵路輕重車)運(yùn)量差異明顯，上行重車方向貨物運(yùn)量是下行輕車方向貨運(yùn)量的20～23倍，結(jié)合沿線自然地面縱向坡度的條件，研究上行14.5‰、下行18‰的均衡坡方案也是十分必要的。

2.2 各限坡方案的分析比較

技術(shù)條件和工程適應(yīng)情況分析均以下行18.0‰、上行14.5‰的限坡(均衡坡)為基準(zhǔn)，14.5‰限坡方案與18.0‰限坡方案分別與之進(jìn)行對應(yīng)對比。

(1)均衡坡方案與14.5‰限坡方案比較

14.5‰限坡方案主要是解決CK4+000～CK16+500段下行限坡的問題，所以在該段范圍內(nèi)做14.5‰的比較方案。該段線路是沿牛心河谷兩側(cè)山丘逆流而上的，自然地面高程差190～200 m，平均坡度16‰。如采用14.5‰限坡，需采取往返跨越牛心河展長線路的方式來實(shí)現(xiàn)。主要工程數(shù)量的比較詳見表1。

表1 均衡坡方案與14.5‰限坡方案比較

(2)均衡坡方案與18.0‰限坡方案比較(表2)

研究18‰限坡方案主要是從節(jié)省工程量、降低工程造價方面來考慮的。重點(diǎn)研究的是在越嶺之后，線路盡量適應(yīng)地形、減少路基工程。所以18‰限坡方案比較范圍為CK22+250～CK39+500(系對應(yīng)均衡坡的線路里程)，比較段線路全長16.73 km。

表2 均衡坡方案與18.0‰限坡方案比較

(3)各限坡方案的綜合分析

根據(jù)上述限坡方案的比較情況，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)見表3。

表3 各限坡方案優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析比較

2.3 研究結(jié)論及最終方案

綜合以上分析，上行14.5‰下行18.0‰限坡方案，具有適應(yīng)地形條件和本線上下行貨運(yùn)量顯著不平衡特點(diǎn)的需求，并且重車方向限坡與相銜接線路限坡一致，對運(yùn)輸組織影響最小。從工程量和投資方面看，也比較適中，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。因此，本次設(shè)計最終采用了均衡坡方案。

3 重點(diǎn)局部方案比選

3.1 比選方案簡述

CK15+000～CK38+800段為本線的最為復(fù)雜的山區(qū)地段，根據(jù)線路經(jīng)過的地點(diǎn)不同，進(jìn)行了兩個主要方案的比選，一是洞坪溝方案，二是車場子方案。兩個方案的比較范圍長達(dá)23.8 km，占本線全長50%以上，對整個線路的方案走向起到?jīng)Q定作用，見圖1。

圖1 車場子局部線路比選方案示意

(1)洞坪溝方案

線路在CK15+000處由西北向東南走行，上跨和蘆線公路后，設(shè)小嶺隧道(全長7.9 km)下穿小嶺山。線路出隧道后折向南，沿洞坪溝東側(cè)山坡依山順流而下，并在CK27+900處設(shè)洞坪溝站。出站后線路折向東走行，跨越柳洞河時設(shè)置本線最高簡支梁橋——柳洞河特大橋(墩高60 m)，跨過柳洞河后橋隧相連直至比選方案終點(diǎn)。

(2)車場子方案

線路在CK15+000處折向南設(shè)隧道下穿大嶺山，在和蘆線公路西側(cè)走行。線路出隧道折向東南上跨和蘆線公路后，到達(dá)車場子村設(shè)置仙景臺站。線路出站后為避讓仙景臺風(fēng)景區(qū)，折向東在山嶺溝谷中橋隧相連蜿蜒前行，直至方案終點(diǎn)。

3.2 綜合分析比較

(1)工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

各方案主要工程數(shù)量比較見表4。

表4 主要工程數(shù)量比較

對以上工程數(shù)量進(jìn)行方案優(yōu)缺點(diǎn)分析比較,見表5。

表5 線路方案優(yōu)缺點(diǎn)分析比較

(2)風(fēng)景保護(hù)區(qū)對方案的影響

仙景臺自然風(fēng)景保護(hù)區(qū)位于洞坪溝谷的西側(cè)山峰，保護(hù)區(qū)的特殊要求也直接影響兩個方案的線路走向，依據(jù)國務(wù)院國函[2002]40號及建設(shè)部建城函[2005]239號文的批復(fù)要求，在本次線路走向方案選擇時予以了避讓。洞坪溝方案是位于洞坪溝谷的東側(cè)山坡走行，距保護(hù)區(qū)外圍保護(hù)帶邊緣500 m以上，對于保護(hù)區(qū)沒有任何影響，而車場子方案雖然也滿足環(huán)境保護(hù)區(qū)的要求，但線位與保護(hù)區(qū)同屬一個山脈以隧道形式通過，從有利于自然保護(hù)區(qū)的角度來分析，采用洞坪溝方案更為合理。在吉林省環(huán)境保護(hù)局下發(fā)的“關(guān)于和龍至南坪鎮(zhèn)鐵路環(huán)境影響報告書的批復(fù)”文件中同樣建議采用洞坪溝方案。

3.3 研究結(jié)論

綜合以上的分析，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，洞坪溝方案既有線路平面條件好、投資省的優(yōu)點(diǎn)，同時又滿足特殊保護(hù)區(qū)的要求，得到了環(huán)保部門的認(rèn)可，因此，以洞坪溝方案作為了最終方案。

4 結(jié)語

本線鐵路沿線共設(shè)3個車站，橋隧總長度為18.438 km，占全線比重為44.8%。本線最高橋?yàn)槎?/p>

高60 m的柳洞河特大橋，最長的隧道為小嶺隧道，全長7.936 km(為當(dāng)時國內(nèi)單線鐵路內(nèi)燃牽引最長的隧道)，工程投資概算總額為12.6億元。本項(xiàng)目的設(shè)計方案于2009年1月通過了鐵道部工程設(shè)計鑒定中心的評審，同年7月下達(dá)了“鐵道部、吉林省人民政府鐵鑒函[2009]879號《關(guān)于新建和龍至南坪鎮(zhèn)鐵路初步設(shè)計的批復(fù)》”文件，該工程已于2013年通過竣工驗(yàn)收并通車運(yùn)營。

山區(qū)鐵路的選線設(shè)計是項(xiàng)復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，時常需要做詳細(xì)的方案比選。通過結(jié)合地形地貌的特征以及本線運(yùn)量的特點(diǎn)，設(shè)計可以上下行采用不同的限制坡度，即可滿足運(yùn)輸?shù)囊?，也能很大程度上減少工程的造價，最大限度地優(yōu)化線位，通過本項(xiàng)目設(shè)計的實(shí)施，對以后類似工程的設(shè)計提供了一個很好的思路。在進(jìn)行重點(diǎn)局部線位比選時，通過對運(yùn)輸、橋隧、站場等主要專業(yè)的綜合分析，才能準(zhǔn)確地確定方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性。通過解決一些復(fù)雜的技術(shù)難題(如超長內(nèi)燃機(jī)車單線隧道和嚴(yán)寒地區(qū)的高橋設(shè)計)，既優(yōu)化了線路的平面條件，也大幅降低了工程造價。

[1] 鐵道部，吉林省人民政府.鐵計函(2008)949號.關(guān)于新建和龍至南坪鐵路項(xiàng)目建議書的批復(fù)[Z].北京：鐵道部，2008.

[2] 吉林省環(huán)境保護(hù)局.吉環(huán)建字(2008)387號.關(guān)于和龍至南坪鎮(zhèn)鐵路環(huán)境影響報告書的批復(fù)[Z].長春：吉林省環(huán)境保護(hù)局，2008.

[3] 吉林鐵道勘察設(shè)計院有限公司.新建和龍至南坪鎮(zhèn)鐵路工程可行性研究[R].吉林：吉林鐵道勘察設(shè)計院有限公司，2008.

[4] 中華人民共和國鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社，2006.

[5] 易思蓉.鐵路選線設(shè)計[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2009.

[6] 朱穎.復(fù)雜艱險山區(qū)鐵路選線與總體設(shè)計論文集[M].北京:中國鐵道出版社,2010.

[7] 中華人民共和國鐵道部.GB50090—2006 鐵路線路設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2006.

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Research on Route Scheme of Proposed Helong-Nanping Railway

LIU Ju

(Jilin Railway Survey & Design Institute Co.， Ltd.， Jilin 132001, China)

2013-11-21；

：2014-01-05

劉 軍(1980—)，男，工程師，2004年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)土木工程專業(yè)。

1004-2954(2014)09-0058-03

U212.32

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.09.015