铁路选线在义县至叶柏寿扩能改造工程中的应用

李　伟

(沈阳铁道勘察设计院有限公司，辽宁沈阳　110013)

1　项目概况和特点

1.1　项目概况

锦承线起自辽宁省锦州市，向北经义县折向西至朝阳，经叶柏寿向南至河北省承德，与京承、京通、高新、大郑和沈山线相通，是辽宁西部路网干线之一，可与东北三省、内蒙古东部以及关内各地区进行客货交流，是东北地区进京的辅助通道以及东北与关内联系的重要通道，同时也是蒙东煤炭外运至辽宁的主要通道之一。义县至叶柏寿铁路位于锦承线上，地处辽宁省西部，途径锦州和朝阳两个地级市及其所辖区县，全长173.38 km。据记载，锦承线于1921年4月开工修建，1936年6月全线开通运营，全长436 km，其中锦州至叶柏寿段222 km。解放战争中受破坏严重，1953年1月1日锦承线正式营业。1961年进行过局部改线落坡工程。既有义县至叶柏寿段技术标准低，为Ⅱ级单线铁路，最大坡度为22.1‰，牵引质量1 800 t，到发线有效长550 m，最小曲线半径300 m。大坡度、小半径、过低的牵引质量严重地制约了沿线地区的资源开发和经济发展，因此该段线路实施复线能力加强势在必行。

1.2　项目特点

本线目前为单线，既有限制区间通过能力为33.5对，目前开行客车9对、货物列车19对，能力利用率已经达到94.3%。既有线路标准低，小半径曲线较多。据统计，800 m以下的曲线有140个，总长49.1 km，小半径曲线长度占线路总长的28.34%；既有线坡度大，i>6‰的坡段长84.06 km，占线路总长的48.5%；车站到发线有效长为550 m，由于到发线较短，本线重载列车只能在车站通过或压道岔作业，既有桥、隧大部分为日伪时期建造，钢梁桥刚度不满足要求，浅基础，桥涵泄洪能力不足，隧道局部限界不满足要求，漏水严重，衬砌破损，危及行车安全。

线路经过地段位于辽西低山丘陵区，次级地貌单元有丘间宽谷、河流阶地、剥蚀低山丘陵，地势西高东低，地势起伏较大，相对高差为0～150 m，沿线地层普遍被第四系覆盖，河流阶地及河漫滩为第四系冲积、洪积、坡积黄土，黏性土，粉土，淤泥质土，砂类土及碎石类土。沿线不良地质现象主要有：崩塌、落石、泥石流、采空区、水库坍岸、滑坡及不稳定斜坡等。

朝阳市山川壮美、名胜荟萃。古朴苍茫的山川地理孕育了集山、水、林、泉、瀑、峡、洞为一体的壮丽自然景观，构成了20多处风景名胜区，沿线经过6处化石自然保护区、5处水源地、多处文物遗址及大面积采空区。

2　主要技术标准的选择

根据调查，近期区段货流密度上行4 020万t，下行2 445万t；开行旅客列车7对，结合本线在路网中的功能与定位，本线铁路等级定为Ⅰ级、双线；考虑到本线客流较小且京沈客专正在筹划当中，因此设计行车速度采用120 km/h；限制坡度采用6‰，电力牵引5 000 t，到发线有效长度按1 050 m设计。

图1　北票南地区方案研究示意

3　主要设计原则

本项目为既有线能力加强改造工程，因此设计上要充分利用既有线，并对所利用部分的轨道进行加强，包括换轨、换枕、补充碎石。本线上行方向为重车，增建二线主要应选择在重车方向。沿线经过大量的自然保护区、水源地、风景名胜区，为减少水土流失，保护自然环境，取、弃土场的位置要避开上述地点，并尽量缩短取、弃土的运距，以降低工程投资。本着强本简末、以人为本的原则，铁路与公路的交叉全部采用立交，并满足村民及城镇总体规划。

4　主要工点的选线

本线地形较为复杂，在设计中涉及到了横断面选线、地质选线、左右线位置比选、枢纽方案比选、新建双线与新增二线单绕方案比选等，其中以北票南地区枢纽方案比选及叶柏寿地区绕避采空区方案比选较为复杂。

4.1　北票南地区枢纽方案研究

(1)既有概况

北票南站是锦承线上的中间站，也是北票支线的接轨站，位于白石水库保护区内，按环评要求该站应封闭。北票支线起始于北票南站，止于北票站，全长13.4 km。设计研究了北票支线下穿疏解方案和北票支线中穿疏解方案(如图1所示)。

(2)北票支线下穿疏解方案

锦承线：线路自CK94+300双线并行向西至CVK95+850设北票南线路所，在CVK96+800和CVK97+588分别跨越大凌河和既有锦承线后折向西南，在既有线右侧傍山前行至CVK98+800设北票西线路所，出北票西线路所后折向南至比选方案终点CK99+600。

北票支线：自北票南线路所(锦承线CVK95+800)18号道岔侧向引出，与改建后的锦承线并行350 m后，以550 m半径折向北，在分别跨越大凌河、下穿改建锦承线和上跨既有锦承线后，至BCK3+400设大老虎沟线路所(比选方案终点)。

联络线：自北票西线路所(锦承线CVK98+800)18号道岔侧向引出后，沿既有锦承线向东前行，以550 m半径折向北，在BLCK1+383处下穿新建锦承线后，与北票支线并行至大老虎沟线路所(BCK3+400)。

(3)北票支线中穿疏解方案

锦承线：线路左线自CK94+300起，以800 m半径折向西北至CK95+550设北票南线路所，于CK96+300跨越大凌河后折向西南，沿既有线向西前进至CK98+450设北票西线路所，出北票西线路所后折向南至比选终点CK99+600。右线自CK94+300，以800 m半径折向西至CK95+550设北票南线路所，在分别跨越大凌河和既有锦承线后折向西南，于既有线右侧傍山前行至CK98+450设北票西线路所，出北票西线路所后折向南至比选终CK99+600。

北票支线：由北票南线路所(锦承线CK95+500)18号道岔侧向引出，与新建锦承线并行350 m后，以550 m半径折向北，在分别跨越大凌河、下穿新建锦承线和上跨既有锦承线后，至BCK3+400设大老虎沟线路所(比选终点)。

联络线：由北票西线路所(锦承线CK98+450)18号道岔侧向引出，沿既有线向西前行，以550 m半径折向北，在BLCK1+445处下穿新建锦承线后，与北票支线并行至老虎沟线路所(BCK3+400)。

(4)方案分析及推荐

虽然北票支线中穿疏解方案较北票支线下行疏解方案投资多2 768.42万元，桥梁长度长，路基土石方量大，但北票支线至义县方向及朝阳至骆驼营方向行车不切割正线，不会产生敌对进路，行车较安全。因此从保证运输安全方面考虑，北票支线中穿疏解方案更为合理。

4.2　叶柏寿地区绕避采空区方案研究

(1)既有概况

既有线K211+590～K219+500段线路长度虽然仅为7.91 km，但线路高差为39.15 m，平均坡度达5.5‰。该段地形较为复杂，既有线北侧为牤牛河，牤牛河北侧分布有两处一级水源保护区、建平县城镇规划新区、宝山铁矿及小平房村的多个矿区，既有线南侧零星分布有建平县南山铁矿和小平房五家沟铁矿，在既有线南侧约2 km处有京四高速公路与之平行，并在K213处既有线与高速公路交叉。

较短的距离，较大的高差以及周边环境的限制，使得该段线路选线难度加大。设计过程中先后调查了县规划局、国土资源局、交通局、水利局，并到相关的村镇调查采空区的情况，充分调查并收集了大量详实的采空区资料，现场采用物探加钻探相结合的技术手段，初步探明了采空区的位置、倾向宽度及深度，为设计方案的比选打下了良好的基础。

在这些详细资料的基础上，设计选用了两胯牤牛河方案、沿既有线方案，高速公路南、北等四个方案对该段线路进行了分析比较，最终确定了对矿区影响小、投资省、线路最为安全的设计方案(如图2所示)。

(2)方案研究

两跨牤牛河方案：该方案线路由CK214+000引出后折向西北先后跨越既有线、长深高速公路和牤牛河，绕避建平县第二水源地一级保护区后折向西南再次跨越牤牛河和既有线，线路在小平房五家沟铁矿和小平房铁矿牤牛河采矿区中间穿过，经南沟北侧到达叶柏寿站，比选方案终点里程为K222+300。

沿既有线方案：线路由CK208+000引出后向西北走行，在CIK210+440处下穿长深高速公路后靠近既有线，在CIK213+230、CIK214+225处以1 550 m长特大桥跨越既有线，经南沟北侧到达叶柏寿站，该方案压覆小平房五家沟铁矿和建平县南山铁矿，在CIK214+500处以桥梁形式跨越南山铁矿采空区，至比选方案终点K222+300。

高速公路北方案：线路由CK208+000引出后折向西北先后跨越既有线、上跨长深高速后沿长深高速走行，设东南山隧道后择向北，经南沟新村北侧至比选终点K222+300。

高速公路南方案：线路由CK208+000引出后直线延伸，在CK209+500处转向东，沿高速公路南侧前行，在CK212+200折向北，设东南山隧道后择向北，前行经南沟新村北侧至比选终点K222+300。

(3)方案分析及推荐

图2　叶寿柏地区绕避采空区方案研究示意

两跨牤牛河方案：线路在小平房五家子铁矿区和南山铁矿区中间穿越，虽然线路没有穿越采空区，但线位离矿区最近距离仅为50 m，本方案势必会对矿区资源造成很大的浪费，而且特大桥长度达到2 531 m，为四个方案中最长的；沿既有线方案：线路穿越采空区，采空区的处理难度极大，工程费用也较大；沿高速公路南、北方案远离采空区及矿区，有利于矿产的开发和利用，可以保护矿产资源，符合国家产业政策，这两个方案相比，隧道长度基本一样致，但沿高速公路北方案桥梁长度要长1.6 km，工程投资上沿高速公路北方案要多1.1亿元，而且沿高速公路北方案两跨既有线，施工过程中对既有线干扰大。沿高速公路南方案虽然运营长度略长，但压覆矿产资源面积少，而且线位不经过采空区，工程实施难度不大，工程投资少，因此该方案作为最终的贯通方案。

5　环保选线

大凌河是辽西最大河流，流经朝阳市、北票市、义县、凌海市。白石水库位于辽宁省北票市境内的大凌河干流上，是一座防洪、灌溉、城市供水为主，兼顾发电、养鱼等综合利用的大型水利枢纽，既有铁路穿越白石水库二级保护区。牤牛河发源于内蒙古敖汉旗南营子，是大凌河中游左侧的多沙支流。既有线经过化石自然保护区六处，即：义县古生物化石省级自然保护区、金陵寺-羊山古生物化石市级自然保护区、赵户沟-校花吐古生物化石市级自然保护区、朝阳市龙城区上河首化石市级自然保护区、朝阳市波罗赤-胜利化石市级自然保护区及南公营子古生物化石市级自然保护区。既有线附近现有水源地五处，义县市政水源地、白石水库水源地、朝阳市中山水源地、地阎王鼻子水库水源地及建平县第二水源地。

设计选线中，以少占耕地为原则，对上述水源地附近线路的选线以绕避为主，距离满足环保要求，对化石保护区及其他的风景名胜区进行绕避，必需穿越的时候，线位选在从缓冲区和实验区范围内经过，避免穿越核心区，并要求在施工前应在科学指导下对化石保护区进行保护性挖掘，进行全程监控，及时进行抢救性挖掘。

线路尽量利用地形、地貌，与周围环境协调配合，少占耕地、少拆迁，合理调配土方，尽量少占良田，节约用地。为减少水土流失、保护自然环境，针对不同路基工点类型采取不同工程措施，对路基边坡采取绿化、防护措施，合理规划取弃土场，尽量减少占用农田，并及时恢复植被或复耕，不能利用时，弃土场的选择，结合地方规划，尽量少占耕地。同时，弃土场结合当地的实际情况，采取复耕、造地、种草、植树等绿化措施，边坡做好工程防护。

6　结束语

从本项目的设计过程来看，一个项目的成功和设计方案的合理，需要在设计前期收集大量翔实而准确的资料，对项目的特点进行准确细致的分析，确定合理的技术标准，对设计方案进行多方案比选，在比选过程中要从经济效益、社会效益、运输组织、工程实施难度等多方面进行分析，并注重环保选线，从而保证铁路项目的建设服务于广大民众，服务于社会。

[1]GB50091—99 铁路车站及枢纽设计规范[S]

[2]刘其斌，马桂贞.铁路车站及枢纽[M].北京：中国铁道出版社，1997