拉日铁路选线回顾

毛 雷

拉日铁路选线回顾

毛 雷

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

拉(萨)日(喀则)铁路位于西藏自治区西南部,线路穿越近90 km的雅鲁藏布江峡谷区,沿线地势起伏多变,地形、地质条件复杂。结合路网规划、线路功能定位、接轨方案和线路走向方案、沿线地质情况、环保要求、地方经济发展规划等特点,提出复杂山区铁路选线的基本原则和研究思路,为同类山区铁路选线提供借鉴。

拉日铁路;铁路选线;设计

拉(萨)日(喀则)铁路位于西藏自治区西南部,连接拉萨、日喀则两市,是促进西藏自治区前、后藏政治、经济、文化交流,促进铁路沿线地区经济发展,促进西藏口岸经济发展,完善西藏铁路网结构、扩大区域路网覆盖面、强化区域铁路网运输布局,为西藏自治区全面构建和谐社会、增强民族团结的需要。

1 选线的概况及特点

1.1 路网结构

拉日铁路北连既有青藏铁路,东连规划铁路拉林线,南接规划铁路聂拉木亚东口岸线与规划研究铁路新藏线,是西藏自治区铁路网中一条重要干线铁路,是西藏铁路建设自青藏线之后继续发展的基础性工程。拉日铁路的修建,标志着西藏铁路建设掀开新的一页,进入了“后青藏线时代”,随着西藏铁路建设的逐步深入,西藏铁路网将逐步完善,最终将形成以青藏铁路、新藏铁路(拉日线)、川(滇)藏铁路(拉林线)3条铁路构成的“Y”形主骨架,支线铁路辐射周边的铁路网格局,同时,将根据国际形势,逐步形成中尼、中印国际铁路通道。因此,本项目的建设是完善西藏铁路网结构、扩大区域路网覆盖面、强化区域铁路网运输布局,保障西藏铁路运输平稳发展的需要,在区域铁路网中具有重要的意义和作用。

1.2 线路特点

拉日铁路东起青藏铁路终点拉萨站,南至藏西南重镇日喀则地区。2002年至2007年,先后完成了方案研究、预可研、加深地质工作及可行性研究设计。但受工程难度、投资额度高等因素影响,项目终未能付诸实施。

2010年,在最新航测调绘的基础上,在大面积方案研究的基础上进行综合比选,批复方案全长253 km,速度目标值120 km/h的单线内燃Ⅰ级铁路。全线桥、隧长度占线路总长近50%,工程艰巨,线路选线难度高。特别是线路需穿越近90 km的雅鲁藏布江峡谷区,地形险峻、地质复杂,属典型的山区高原铁路,采用大跨桥梁三跨雅鲁藏布江,以10 km的长隧道穿越盆因拉,该隧道为我国目前单线内燃且高原隧道中的最长铁路隧道。本线也成为高原铁路中地质条件最为复杂的铁路之一。

1.3 技术标准的选择

根据拉日铁路所处地理位置的特殊性以及路网中的作用和建设必要性,选用NJ2机车与本线高海拔、内燃、牵引质量与相邻铁路配套,在满足速度目标值的曲线半径条件下,在桥隧集中的山区,采用较大坡度,有利于适应地形、缩短线路长度、节省工程;采用较小的限制坡度,利于提高运输能力、提高运输质量、降低运营成本。如何选择一条既服务地方经济发展又兼顾铁路运输,结合地形、地质条件,选择经济合理的技术标准成为选线的首要任务。

1.4 资源与生态保护

拉日铁路位于青藏高原西南部,基本处于“一江两河”(雅鲁藏布江及其两大支流拉萨河、年楚河)的腹地,沿途穿越近90 km雅鲁藏布江峡谷区,山大沟深,植被稀疏,土地资源十分珍贵;拉萨、日喀则是中华民族发源地之一,历史悠久,文化底蕴极为深厚。沿线旅游资源十分丰富,拥有众多的自然景观、人文景观和名胜古迹。但滑坡、错落、泥石流、崩塌等分布较多,局部山体稳定性差,加之沟谷纵横,沿线水土流失严重,生态脆弱。因此对铁路建设的生态保护和水土保持提出了更高的要求。

1.5 地形、地质条件复杂

拉日铁路经过地区主要为宽谷区、峡谷区、低高山越岭区,地势起伏多变,地形条件复杂。雅鲁藏布江峡谷区两岸悬崖陡立,水流湍急,岸坡陡峻,相对高差500～1 000 m。

沿线多种构造交叉穿织,复合重叠,断裂构造极为发育,通过线路共有12条断裂带;另外,高地温是本段最主要的工程地质问题,本线共8座隧道涉及地热问题;区内不良地质现象还有滑坡、错落、岩堆、泥石流、地震液化、危岩落石等。

2 选线回顾

根据拉日铁路选线特点、难点,在线路走向、重点工程选址、地质加深、环境保护和水土保持治理等方面,在大面积重新研究的基础上,经经济、技术比选,确定经济合理的线路方案。

2.1 接轨方案(图1)

拉日铁路接轨点的选择主要为青藏铁路羊八井至拉萨段,主要对羊八井站接轨与拉萨站接轨进行比较。拉萨站接轨方案在青藏铁路拉萨站西端引出,沿拉萨河左岸向南至协荣,跨拉萨河后至曲水,后沿雅鲁藏布江而上,经卡如、仁布、大竹卡;羊八井站接轨方案,线路利用既有青藏铁路拉萨至羊八井,后于羊八井站引出,山前迂回展线,以9.7、6.7 km的隧道先后穿越雪古拉山及冬古拉山,后沿邬郁玛曲而下至大竹卡。经技术经济比较,推荐运营长度短,径路顺畅,利于地方经济发展,投资节省的拉萨站接轨方案。

2.2 线路走向方案(图2)

总体走向东起拉萨,途经曲水、尼木、任布县城,南抵藏西南重镇日喀则。江孜县地处西藏南部、日喀则地区东部,是西藏自治区农业大县,是藏南交通重镇,拥有丰富的旅游资源。因此,结合沿线的地形条件,研究了2个走向方案:一个是沿雅鲁藏布江方案,线路自宗嘎站引出,沿雅鲁藏布江而上,经大竹卡、豁达,越嘎东垭口,跨年楚河至日喀则;另一个是经江孜方案,线路自宗嘎站引出,转向南跨雅鲁藏布江,经仁布县至德吉林区,以12.7 km隧道穿勇拉山至江孜县,沿年楚河经白朗至日喀则。沿雅鲁藏布江方案,线路短直,线路长76 km,工程投资节省,远期向聂拉木口岸延伸条件好,运营距离短。

经江孜方案,线路曲折,线路长125.2 km,较沿雅鲁藏布江方案长近50 km,工程投资大;且远期向聂拉木口岸延伸运营距离长,运营费高。

根据本线的运输特点,为充分发挥投资效益,综合考虑各种因素,推荐新建线路短顺、运营长度短、投资节省的沿雅鲁藏布江方案。

2.3 重大工程规划选址

日喀则地区地处西藏自治区的西南边陲,青藏高原西南部。东邻山南地区和拉萨市,北接那曲地区,西连阿里地区与克什米尔地区,南接尼泊尔、不丹、锡金三国,是我国西南边疆的重要门户,战略地位十分重要,其平均海拔在4 000 m以上。行署所在地日喀则市目前是西藏的第二大城市,是日喀则地区政治、经济和文化中心,是历世班禅驻锡地,是当年后藏的政教中心。

日喀则站作为拉日铁路的设计终点,站位方案应体现以人为本的设计思想,车站应尽量靠近日喀则市区,便于旅客乘降和工矿企业接轨,同时根据日喀则市的地形、地貌、城市规划及铁路远期向聂拉木及亚东口岸方向延伸的情况,确定合理的站位方案。

研究主要从以下3个方面对日喀则站位进行了深入细致的比较和分析:首先从拉日线引入日喀则地区时不同的走向方案进行比较;其次从延伸线在日喀则站位的引出条件分析;最后结合具体日喀则站位方案比选分析。以便确定工程投资较省、运营安全、工点设置合理可行、符合城市规划的线路方案。经综合比选,推荐的南站位方案具有工程投资省、远期向聂拉木延伸条件好、交通便利、符合城市规划及地方政府意见的特点。

2.4 地质综合选线

本线地处青藏高原西南部,地势起伏多变,地形变化剧烈,线路穿越近90 km雅鲁藏布江峡谷区地段,地势陡峻,山高谷深,不良地质现象极为发育,河谷山体稳定性差。其间多种构造交叉穿织,复合重叠,断裂构造、断层较为发育;雅鲁藏布江两岸多分布有滑坡、错落、岩堆等不良地质;线路又位于藏南高温水热活动区,那曲—当雄(羊八井)—尼木水热活动带的南部,地热为本段最重要的工程地质问题。在前期勘测设计过程中,对沿线的不良地质均进行了绕避或工程处理措施,以保证施工和运营安全。

该线路海拔3 550～4 000 m,工程地质条件极为复杂,主要技术难点是地热问题,涉及长度约60 km,其中仅隧道就有8座。选线思路主要为线路尽量靠近雅鲁藏布江,隧道靠近地面,以降低线路附近岩体温度,在控制沟谷或可能出现地热的断层附近分别以浅埋隧道、明洞或明线等工程措施通过,缩短横通道的长度,以便于对地热进行处理。同时设计单位积极与国内相关单位和知名专家加强技术合作,成立了专门的课题组,联合开展了大量专题项目研究,为解决隧道地热超前预报、地热隧道混凝土施工等一系列工程技术难题奠定了基础。

拉日铁路基本沿着冈底斯—念青唐古拉板片南缘和雅鲁藏布江缝合带行进,断裂构造极为发育。其中东西向断裂雅鲁藏布江区域性深大断裂(F1)、F1-1断层;北东向断裂有F2-1断层、F2-2断层、F2-3断层;北西向断裂有F3-1断层、F3-2断层、F3-3断层、F3-4断层;南北向断裂有F4-1断层、F4-2断层、F4-3断层、F4-4断层,对铁路工程均有不同程度的影响。

全线通过地区较大的滑坡有色岗村滑坡及卡如滑坡。色岗村滑坡为沿雅鲁藏布江断裂带(F1)上发育的滑坡,长约900 m,宽350～600 m,滑体厚度大于50 m,为一特大型巨厚层滑坡。滑坡主滑方向为NE70°左右。滑坡体地表地形,呈波状起伏,地面坡度10°～15°,滑坡前缘压在雅鲁藏布江一级阶地上,形成约10 m高的陡坎,受水冲刷坡面有坍塌迹象。目前古滑坡体整体处于稳定状况,由于滑坡前缘一直承受着雅江的冲刷,若线路走行在古滑坡体的上部或在滑坡体上施工,均有可能导致滑坡的复活,因此经反复比较,确定绕避色岗村滑坡的方案。

卡如滑坡宽约200 m,长约240 m,滑坡物质主要为第四系覆盖物及断带物质。既有国道G318线在滑坡前缘通过时采用锚索和抗滑桩等工程措施处理。由于此滑坡发育于隧道左侧,且按最不利滑面滑动,经断面推测分析,对隧道无影响。

全线通过较大的错落有尼木错落和萨嘎错落。尼木错落位于吞巴村东侧约1.5 km,长150 m,宽150 m,厚20～35 m,主要由块石土组成,表体多为碎块石土。线路在其后缘以隧道形式通过,对工程基本无影响。

萨嘎错落位于萨嘎村东侧约2 km,由2个错落体组成,长300～500 m,宽200～500 m,厚20～40 m,主要由巨型块石土组成,表层多为碎块石土。线路方案在此以隧道从其下部通过,对工程基本无影响。

根据勘察成果,同时编制完成了隧道风险评估及隧道应急预案设计。

2.5 环保选线

拉日铁路主要经拉萨河、雅鲁藏布江及年楚河,拉萨河及年楚河均属于雅鲁藏布江的一级支流。对铁路沿线取弃土场、弃砟场的设置,应充分考虑水土保持及环保要求,主要场点均设置挡护工程、绿色防护及通畅的防排水设施等生态保护措施。

在拉日铁路的设计中,贯彻了节约用地、少占耕地的原则,用地指标远低于同类铁路项目;青藏铁路的“生态铁路”设计理念,对线路周边的自然保护区、文物保护单位、水源地保护区以及湿地等,主动进行了绕避,避免了对环境敏感点的扰动。工程设计中对沿线车站采取了乔、灌、草结合的绿化措施,线路区间路基采取了乔灌结合的绿化措施,对工程施工中形成的取土场地,采取土地整治和植被恢复措施;并新增了旅客列车垃圾和各站生活垃圾集中堆放、收集、交付地方环卫部门统筹处理的方案。

3 主要技术标准选择

3.1 技术标准选择原则

对技术标准的选择要本着因地制宜的原则,既要符合功能定位,又要与沿线地形条件相匹配,结合不同工程设置情况,在与相邻线匹配的前提下,必要时可分段采用不同的限制坡度、曲线半径等,以最大限度选择经济合理的技术标准。本文重点对限坡、牵引种类进行研究说明。

3.2 限制坡度的比选

结合相邻线的技术标准,根据沿线地形条件、牵引及运输组织、工程投资等方面进行了系统研究,由于全线地形整体呈中间高两端低的“Λ”字形,顶点为吉琼越岭段,以吉琼站为纵断面的最高点,从全线对6‰、9‰、12.5‰及6‰和12.5‰坡度组合进行研究,其中9‰限坡方案经牵引计算,NJ2机车隧道内最低过洞速度仅20.2 km/h,不能满足牵规要求。该方案列车过洞速度低,不利于运营安全及隧道通风设备布置。从本着快速通过隧道、提高安全角度出发,不再对9‰坡度方案进行深入比较,主要对6‰、12.5‰及6‰和12.5‰坡度组合3种坡度进行比较。

工程地质条件分析:3种坡度方案走向基本一致,区域工程地质条件基本相同。对于沿线的不良地质体,线路选线均予以合理绕避,均未穿越大的不良地质。经野外勘察及比较分析,3种坡度方案在工程地质条件上无大的区别。

工程投资及线路长度分析:12.5‰方案较6‰及6‰和12.5‰组合方案线路短5.9 km及2 km,工程投资分别节省6.8亿元及3亿元。

运输组织分析:6‰方案可实现全线单机牵引,节省机辆购置费和运营费用较为明显;12.5‰方案双机牵引机车购置费高,仅越岭段采用足坡,其他为自由坡段,运营费用增加不大。6‰和12.5‰组合方案在拉萨至灯古间采用6‰坡度,在吉琼越岭段采用12.5‰双机坡,该方案需在灯古站设置补机点,办理补机摘挂作业,造成定员人数增多,列车需增加技术作业环节,机车车辆运用效率低。从运输组织方面,6‰及12.5‰方案运输组织顺畅,符合铁路发展的技术政策。

综合比较分析,12.5‰坡度方案能更好适应地形,线路顺直,工程投资节省明显,运输组织灵活,经批复采用12.5‰坡度方案。

3.3 牵引种类的选择

根据铁路主要技术政策、铁路设计有关规定,结合本线的功能定位、自然条件和运量特征,综合考虑路网规划、技术进步、能源政策等因素,对牵引种类的选择进行了深入研究。

目前我国铁路牵引种类主要有内燃和电力牵引。

本线地处高海拔地区,最高海拔4 000 m,地形地质条件复杂,桥隧比重大,从自然条件看,宜采用电力牵引;但采用电力牵引需可靠的外部电源和牵引变电、供电设备。通过对西藏电网状况分析,要为本线提供电力供应,需在原规划基础上,进一步加强拉日线沿线电力网架及变电站的修建及加快拉萨地区电网建设,存在诸多需解决的问题。

因此,在保证拉日线按期投入运营,满足近远期客货运输需求的前提下,结合区域内动力资源分布和牵引动力的发展规划,并与青藏线格拉段相协调,预留进一步发展空间,采用内燃牵引,预留电化条件。

4 结语

拉日铁路已于2010年9月开工建设,2014年3月17日铺轨贯通,目前工程施工正有序进行。从拉日线及其他项目选线研究,初步得出山区铁路选线的设计原则和方法。

铁路选线应服从国家、全局的需要,服从国民经济发展的需要。在选线过程中,结合本线所处地理位置特点,以及对沿线地形、地质、水文、气象等自然特征进行详细调查研究的基础上,坚持地质选线、重大工程优先选址及坚持环保选线相结合的综合选线原则,多方比选,综合考虑,做到工程建设与社会经济发展的统一、工程建设与自然环境的统一、工程建设与经济建设的统一,使社会综合效益最大化。

参考文献:

[1] 中铁第一勘察设计院集团有限公司.新建拉萨至日喀则铁路可行性研究[R].西安:中铁第一勘察设计院集团有限公司,2010.

[2] 中铁第一勘察设计院集团有限公司.新建拉萨至日喀则铁路初步设计[Z].西安:中铁第一勘察设计院集团有限公司,2010.

[3] 中华人民共和国铁道部.GB50090—2006铁路线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2006.

[4] 中华人民共和国铁道部.GB50091—2006铁路车站及枢纽设计规范[S].北京:中国计划出版社,2006.

[5] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程技术手册·线路[M].2版.北京:中国铁道出版社,1994.

[6] 陶珠.综合选线技术在宝麟铁路勘察设计中的应用[J].铁道标准设计,2013(7):33-37.

[7] 朱颖.铁路选线理念的创新与实践[J].铁道工程学报,2009(6): 1-5.

[8] 何振宁.区域工程地质与铁路选线[M].北京:中国铁道出版社,2004.

[9] 宋欣.复杂山区铁路选线[J].铁道标准设计,2005(1):5-7.

[10]高延平.兰成铁路线路选线优化设计[J].铁道标准设计,2010 (11):4-6.

[11]丁文富.蒙河铁路主要地质灾害与地质选线[J].铁道工程学报, 2008(4):12-15.

[12]白孝勇.刍议铁路选线设计树立安全选线的设计理念[J].铁道标准设计,2012(7):33-37.

[13]杜宇本.大瑞铁路大保段工程地质问题及地质选线[J].铁道工程学报,2010(4):23-28.

Review on Route Selection for Lasa-Shigatse Railway

MAO Lei
(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Xi'an 710043,China)

Located in the southwest of the Tibet autonomous region,the Lasa-Shigatse Railway passes through nearly 90 km of the Brahmaputra Canyon area,where the terrain is undulant and changeable and the geological condition is complicated.In this study,the relevant characteristics were analyzed, including the railway network planning,the line's function orientation,the track junction scheme and the routing scheme,the geological condition along the line,the requirement of environment protection,the local economic development planning and so on.Furthermore,the basic principle and research idea ofrailway route selection in complicated mountain area were proposed in this study,serving as reference for railway route selection in similar mountain areas.

Lasa-Shigatse Railway;route selection;design

U212.32

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.002

1004-2954(2014)04-0005-05

2013-06-27;

2013-08-12

毛 雷(1980—),男,工程师,2003年毕业于中南大学,工学学士,E-mail:1136709944@qq.com。