中老铁路玉溪至磨憨段选线理念的认识和实践

许智明

(中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司， 云南昆明 650200)

1 概述

新建中老铁路玉溪至磨憨段是规划泛亚铁路中通道的重要组成部分,也是连接滇中城市群和滇南城市群的区际铁路干线。该段位于云南省南部地区,北起昆玉铁路玉溪西站,沿途向南经峨山、元江、墨江、宁洱、普洱、西双版纳、橄榄坝、勐腊至中(国)老(挝)边境口岸磨憨(见图1),线路全长487.706 km。泛亚铁路在此之后经老挝、泰国、马来西亚抵达新加坡,全长3 640 km。

线路由北向南穿行于滇中高原与横断山脉东南缘的崇山峻岭之中,区内以山地地貌为主体,丘陵、盆地分布其间；经过的主要山脉为哀牢山山脉、无量山山脉；主要水系为元江—红河、阿墨江、把边江、澜沧江—眉公河等河谷。总体地势北西向南东倾斜,山川呈北西—南东向排列的帚状分布,多为构造侵蚀高中山、中山地形,其山峰高程一般为1 600～2 700 m,最高峰为哀牢山主峰大雪锅山,海拔3 137 m,最低点为南昏江与元江交汇处,海拔328 m；地形相对高差一般为400～1 500 m,最大为2 810 m。

沿线经过的普洱、西双版纳等少数民族地区,自然风光优美,民族风情浓厚,分布着较多知名的风景旅游胜地。工程所在区域内有国家级和省级风景名胜区5处。此外沿线还经过各级自然保护区16处。自然保护区内区森林植被覆盖度高,生物多样性丰富,拥有多种国家重点保护动、植物。

2 沿线影响线路走向的主要因素

2.1 主要工程地质问题

图1 中老铁路玉溪至磨憨段示意

受印度板块向北偏东的强烈推挤和川滇菱形块体向南东滑移的强力楔入叠加作用,导致线路所经区域内地质构造复杂,新构造活动剧烈,现今构造活动与水热活动强烈，地震频繁且震级大。元江、澜沧江等强烈快速下切,山高谷深,岩体破碎,斜坡与围岩稳定性差,山地生态环境非常脆弱,加之降雨量丰富,是我国活动构造，地震和大(巨)型滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害最为频发的地区之一,控制着线路方案走向与重点工程设置的可行性。

(1)活动断裂

区内楚雄—通海断裂、红河断裂、哀牢山断裂、无量山断裂、澜沧江断裂、景洪断裂等深大活动断裂控制着线路方案及工程类别的选择。

(2)不良地质

区内不良地质主要有高地温及高温热水、滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、砂土液化、高地应力、矿区及采空区、放射性、有害气体、顺层等。

高地温及高温热水：区内出露温泉群137个,水温25～100.7 ℃,其中低温热泉(25～45 ℃)78个,中高温热泉(45～95 ℃)56个,沸泉(≥95 ℃)3个。泉种类齐全、发育普遍,水热活动显示除一般单相显示的温、热泉水,也有两相显示的天然喷汽孔、冒汽孔、沸泉和沸喷泉,表明部分地区地下浅部有高能位热流体存在,并与深大断裂活动有着密切关系。

高地应力：沿线所经的地带为新生代造山地区,预测地应力值仍较高,压应力主导方向为北西向。埋深长大隧道可能存在高地应力,施工中易发生软弱围岩的变形、破坏或硬质岩岩爆。此外,岩浆侵入岩体中可能有残余热应力影响。

岩溶：测区碳酸盐岩出露面积不大,岩溶约占线路总长的4%～8%,且分布零星；但溶蚀强烈发育,最大泉流量(暗河)可达500 L/s；地下径流模数一般为5～15 L/s·km2。钻孔涌水量100～1 200 m3/d不等。

滑坡：据沿线既有地质资料显示与现场调查,滑坡主要分布在玉溪—普洱、玉溪—戛洒街、普洱—尚冈的中生界“红层”中。据不完全统计,大小滑坡百余个，边江两岸滑坡连绵、比比皆是。

泥石流：沿线主要分布于元江一带,规模大小不等，如哀牢山两麓,雨季经常发生泥石流。

矿区及采空区：沿线地区矿产资源丰富,已发现矿产50种,探明资源储量的矿产41种。

2.2 风景名胜区与自然保护区

沿线有自然保护区16处,风景名胜区5处,国家森林公园2处。

区域内分布的国家Ⅰ级保护动物有野象、黑长臂猿等6种,国家Ⅱ级保护动物大灵猫、红腹锦鸡等25种；国家Ⅰ级保护植物望天树、苏铁等4种,国家Ⅱ级保护植物云南穗花杉、桫椤等20种。

元江、阿墨江、把边江、澜沧江等流域水质较好,沿线绝大多数城镇都已经划定水源保护区。

2.3 水电设施

线路经过的水系主要是红河水系上游元江段、红河水系支流阿墨江和把边江、澜沧江水系下游景洪段,河流水系发达,主干流及其支流上共有水电站43座。

3 选线原则

综上所述,新建中老铁路玉溪至磨憨段地质条件极其复杂，并受风景名胜区、自然保护区等诸多控制因素的影响,在选线设计中必须坚持地质选线、重大工程优先选址、环保选线、规划选线、资源选线、横断面选线等选线原则理念,才能使所选线路达到铁路工程建设中要求的可靠性、安全性、技术可行性和经济合理性等多方面的目标。

3.1 坚持地质选线原则

本线经过地区地质条件极其复杂,区内各种不良地质如高地温及高温热水、滑坡、崩塌、泥石流等对线路方案的技术可行,安全可靠有着极大的影响。其中高温高压热水(汽)在深埋长隧道施工中产生的热害,对隧道工程的影响极大,严重控制着线路走向的选择,是最为突出的不良地质问题。

(1)高地温及高温热水

区内因深大断裂的继承性活动强烈,岩浆活动频繁、剧烈,形成了区内较为丰富的地热资源；热水点大多受构造控制,特别是张扭性与压扭性断裂带复合部位,属于断裂型深循环热水,即在补给区大气降水入渗,沿帚状活动构造体系中北西向张扭性深大断裂带向南东向深部热源作“U”形径流,经深循环进行热交换升温后,继续径流时受到北东向(近南北向)压扭性断裂阻隔而向上径流出露地表,形成温(热)泉各自相对独立的补给、径流、排泄系统。根据既有地热资料和现场调查统计,区内有60%以上的温(热)泉直接出露于断层带及其旁侧。

根据大瑞铁路高黎贡山越岭段地热地质专题建立的热害评估标准,分析认为本段可能存在中等—较严重热害。

(2)选线原则

为了避免线路通过地热热害严重地区以规避重大工程风险, 线路选线应注意绕避地热异常区域。如受其他控制因素影响确实无法绕避时,线路在平面上应注意从热泉水热循环系统的补给区域通过,而不要经过径流区、排泄区,如此可减少热害风险。在纵断面上线路应在桥梁工程允许的条件下尽量走较高的高程,避开在深大断裂内经过热交换升温的热水以减少热害风险。

在本线经过的元江—宁洱段,沿红河断裂及哀牢山构造带形成的热水(泉)点有5处,其中温度最高、最有名的是元江瓦纳热水塘,热水活动区主要分布在瓦纳附近清水河西岸约700 m范围内,热水岩组为哀牢山构造带深变质岩,出露热泉12个,最高水温86.6 ℃,合计流量9.43 L/s,还有只喷气不出水的“汽洞”和“冒气地面”。选线时线路在瓦纳热泉的下方相对低温通道内(属另一个温热泉系统的补给区)以短隧道浅埋,并高于瓦纳热泉100 m左右通过,平面距离3～5 km。

3.2 坚持环保选线的原则

(1)重大环保控制因素

沿线有多处自然保护区、风景名胜区和国家森林公园,其中尤以西双版纳自然保护区最为著名。西双版纳自然保护区位于景洪市,保护区面积241 776公顷,是国家级的重点自然保护区。它的热带雨林、南亚热带常绿阔叶林、珍稀动植物种群,以及整个森林生态都是无价之宝,是世界上唯一保存完好、连片大面积的热带森林,深受国内外瞩目。自然保护区内拥有亚洲象、蜂猴、鼷鹿等国家Ⅰ级保护动物,以及望天树、云南蓝果树等国家Ⅰ级保护植物。其中亚洲象是西双版纳热带生态系统的旗舰物种,在中国广袤的国土上,唯有这片区域依然支撑着中国亚洲象种群的繁衍生息。

对保护区内的生态系统、自然环境和珍稀濒危物种进行保护,以维持生物的多样性,保证生物资源的持续利用和自然生态的良性循环,对线路选线提出了很高的要求。尤其是对区内的国家Ⅰ级保护动物亚洲象来说,既要保证不破坏亚洲象种群繁衍生息的环境,又要确保项目建成后亚洲象这种体型庞大的动物不对铁路的运营安全造成影响更是一个巨大的挑战。

(2)选线原则

在自然保护区内的工程建设,国家在《风景名胜区管理暂行条例》和《中华人民共和国自然保护区条例》中都有具体而明确的规定:要求“在自然保护区的核心区和缓冲区内,不得建设任何生产设施。在自然保护区的实验区内,不得建设污染环境、破坏资源或者景观的生产设施”。

本项目经过的西双版纳国家级自然保护区,由于自然保护区分布范围大,工程难以完全绕避,同时为了满足方便旅客乘降旅游、利于促进地方经济发展的要求,线路考虑沿思(茅)小(勐养)高速公路及国道走廊、在西双版纳自然保护区试验区通过。由于线路经过地区生态环境较为敏感、脆弱,一经扰动、破坏,难以恢复,选线设计中要充分体现“预防为主,保护优先”的原则,在动物分布及活动区域尽量减少地面工程，以隧道、高桥通过。在可能出现短隧道群的地段,在预留横洞以便保证工期的条件下,线路适当内移,将短隧道群连成一个长隧道，以尽可能地减少铁路和以野象为代表的野生动物及其交流通道的相互影响。

3.3 坚持规划选线原则

铁路选线经过大的经济据点时,其线路走向及车站设置应根据城市建设的近远期规划,功能区划分,城市自然环境、生态环境、景观特点、交通道路布局等综合考虑,使铁路与城市协调发展、铁路与城市环境相和谐。

(1)线路经过的经济据点

线路沿线经过元江、墨江、宁洱、普洱、景洪等经济据点,其中景洪市是西双版纳傣族自治州的州府所在地,是云南省有名的商品粮、生猪、甲鱼生产基地。动植物、地热、矿产、水资源极其丰富,有“绿色宝库”、“物种基因库”之称,建有亚洲最大的灵长类动物研究中心、出口生产基地和中国最大的蝴蝶养殖场。还是闻名中外的旅游胜地,每年的国内外旅客达200多万人次,首批入选“中国优秀旅游城市”。据预测,研究年度近远期发送客运量470万人,货物到发运量340万吨。

(2)景洪站位方案

景洪站位有勐养、澜沧江、橄榄坝、机场4个站位可供选择。其中勐养距市区15 km,有高速公路相通；橄榄坝距市区20 km,目前只有三级公路相连；澜沧江、机场站位位于市区边缘。

从与城市规划相适应来分析：机场站位距景洪市区3.8 km,是距离景洪市区最近的站位,能够深入城市中心, 容易吸引客流,便于充分发挥铁路运营全天候、准时、方便的服务功能。且站位位于机场与市区之间,可方便乘客进行各种交通系统的换乘,形成快速城市交通系统,是较为理想的站位。

4 结束语

铁路选线是一个复杂的系统工程,是铁路设计中最根本、最重要的工作,是影响全局性的总体工作。以中老铁路玉溪至磨憨段选线设计为例，论述了在选线设计中应树立的设计理念,并对坚持地质选线、环保选线、规划选线等选线原则的实践进行了阐述,说明了在线路设计只有树立正确的选线理念,才能使设计方案成为工程投资少、综合效益佳的方案。

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