新建环县至海原至中川铁路综合选线研究

把奉全

(兰州铁道设计院有限公司，甘肃兰州730000)

新建环县至海原至中川铁路综合选线研究

把奉全

(兰州铁道设计院有限公司，甘肃兰州730000)

环县至海原至中川铁路所经地区地形起伏较大，地面高程多集中于1 250～3 000 m。线路通过著名的海原大地震地带，地质条件复杂且不良地质较多。该项目将连接拟建银西、宝中、包兰、兰新4条国铁干线。针对该线的特点，应用综合选线方法，重点对控制本项目的主要接轨方案、走向方案、越岭方案、红会矿区方案进行综合分析对比，突出了各种方案的侧重点，最终得出了接轨位置理想、走向合理、越岭垭口选择正确、穿越红会矿区的线路方案。

铁路工程 不同项目 综合选线

由于地理位置、区域路网、地方经济、货物运量和流向、地形地貌、地质条件等的不同，使得每条线的技术标准及运输组织不同，综合选线的方法也有所差异，选线时的侧重点也不同。如山区铁路地质条件复杂，车站布设困难，选线时应特别注意绕避不良地质［1］;越岭地段坡度及高程的控制，隧道长度及高程的影响都要考虑［2］;接轨方案应注重客货流方向及接轨站接轨条件的好坏［3］，若引起的改造工程巨大，则需进行经济技术比较后确定接轨站，注意预留接轨站今后的发展空间，避免大拆大改。总之，综合选线只有根据每条线的特点，综合分析和应用，根据每种方案侧重点的不同抓住主次，才能精选出一条经济、合理，满足各方要求的铁路［3］。本文针对环县至海原至中川铁路特点，运用综合选线方法，探求一条经济合理的线路方案。

1 工程概况

环县至海原至中川线途经甘肃省环县、白银市平川区和靖远县、兰州新区及宁夏回族自治区海原县境内，位于拟建银西铁路以西、中川至马家坪铁路以东。环县煤炭探明储量34亿t，近期年开采量可达1 690万t。白银市的平川区、靖远县虽为产煤地区，但经过几十年的开采，储量骤减，产量逐年下滑，急需一个能源基地为其持续提供能源。白银市作为资源枯竭型城市，由于发展转型，对煤炭的需求极为迫切。兰州新区作为一个刚刚建设的新区，对煤炭的需求量大，疆煤运输远，成本高。海原县地处国家级贫困区，交通闭塞，经济落后，急需一条东西方向的铁路运输线，以带动当地经济发展。因此，本线经过的站点对煤炭的需求量大，但目前沿线交通运输条件差，无法满足煤炭运输需求，本线的修建正好能够填补此空白。

沿线地面高程多集中于1 250～3 000 m，地貌可划分为河谷阶地区，冲、洪积平原区，黄土梁峁区，低山丘陵区及低中山区5种地貌单元。线路通过著名的海原大地震地带，地质条件复杂，不良地质较多。

环县至海原至中川线将连接拟建银西线、宝中线、包兰线、兰新线4条国铁干线。

2 选线原则和方法

1)根据本项目特点，认真分析区域路网(图1)、区域社会经济特征，项目区域及地方客、货运量，货物运输品种和路径，结合其他运输方式，确定项目的功能定位，系统研究项目运输能力，确定站点分布原则及运输组织方案［3］。

2)根据项目功能定位，结合区域路网中相关的既有铁路、新建铁路及规划铁路的技术标准，以满足本项目运输需求和输送能力为目的，以适于沿线地形地貌特点和建设环境为前提，制定项目建设的主要技术标准。

3)结合主要技术标准，针对项目地处甘、宁两省交界铁路空白地区的特点，且沿线经过较为贫困的西海固地区，应尽量开辟新的客、货吸引范围，扩大路网覆盖面，并为满足沿线地区居民出行和社会经济发展，提供必要的基础设施，以此为宗旨制定线路走向的选线原则。

4)结合本项目在路网中起联络线的作用，对本项目所联络的拟建银西线、宝中线、包兰线、兰新线的站点及运输能力进行研究，以确定最佳的接轨点和接轨方式，拓展发展空间，满足本项目货物运输的需求和各既有铁路干线今后扩能改造。

5)结合项目沿线地形地貌特征及工程地质、水文地质条件，重点做好越岭地段的线路方案。本项目翻越西华山时受越岭高程及隧道长度控制，依据确定的技术标准，工程地质条件及隧道施工工期等对该越岭方案进行详细比选，确定出较为合理的越岭方案。

图1 新建铁路环县至海原至中川线区域路网

图2 引入银西线接轨方案示意

3 线路方案研究

依据项目功能定位，确定本项目的主要技术标准后，依据确定的站间距离、货物流向及运量，从运输组织角度、货流特征、工程地质情况、接轨条件、施工工期、城市规划以及工程经济等方面［3］，充分利用综合选线的方法，重点对控制本项目的主要接轨方案、走向方案、越岭方案、红会矿区方案进行分析研究，以确定最佳方案。

3.1 接轨方案

接轨方案示意如图2。

3.1.1 环县站接轨方案

线路自环县站北端咽喉引出，并行银西铁路北行至沙井子煤气电工业集中区后折向西，沿马坊川行进，穿四道沟梁，于清水河河谷引入宝中铁路褚家湾站，于褚家湾站北端引出后折向西北行进至海原县城。比较范围内新建线路长166.599 km，桥梁工程35.960 km/72座，隧道工程41.779 km/35座，桥隧比重46.7%，静态投资770 166万元［4］。

3.1.2 洪德站接轨方案

线路自洪德站北端咽喉引出，折向南沿玄城沟西行，经毛家川矿区北侧，穿过老虎梁，沿石沟走行至倪家河湾，跨清水河、宝中铁路，于规划海原工业园区北侧约13 km处设海原工业园站，继续向西，穿东台山至海原县城。比较范围内线路长161.336 km，桥梁工程48.5 km/107座，隧道工程41.481 km/42座，桥隧占线路总长的55.8%，静态投资780 485万元［4］。

3.1.3 方案比选

1)从货流特征分析。环县接轨方案通过刘园子井田、马福川井田、沙井子井田，兼顾了毛家川井田，设有刘园子站、马福川站和沙井子站，装车及运输便利。洪德接轨方案虽经过马福川井田、沙井子井田北侧，并在矿区内留有装车点，运输径路相同，但装车点距矿区规划井口较远，通过专用线运输或皮带运输至装车点均较困难。

2)接轨条件。环县站预留了本线接轨条件，与环县县城的城市发展规划相协调。洪德站为会让站，本线引入后该站的改扩建工程较大［5］，故环县接轨方案较洪德接轨方案有一定优势。

3)工程地质条件分析。两方案均处于河谷阶地区与黄土梁峁区，线路穿越各地貌单元长度基本相同，地层岩性、水文地质及工程地质条件相当或相近。

4)压覆矿产资源。环县接轨方案从探明的环县沙井子矿区中心穿过，压覆矿产资源较多;宏德接轨方案从沙井子矿区北侧边缘经过，压覆矿产资源较少。

5)运营成本及货流方向。运往环县、西安及以南地区的煤炭经环县站运输距离较经宏德站短了10 km，而运往白银地区的物资经环县站运输距离较经宏德站长了16 km。由于本线的主要货流方向为白银地区，故从运营成本角度考虑，洪德接轨方案节省运营费，具有一定优势。

6)工程投资。环县接轨方案车站预留有接轨条件，车站改造工程小，线路与各矿区的衔接好，与地方规划适应性好，工程投资较低，具有明显优势;洪德接轨方案虽新建线路长度较短，但工程总量大，洪德车站改造工程大，工程投资比环县接轨方案高10 320万元，且由于该区域处于地震烈度八度区，线路走行位置较高，设置的桥梁较高，而高桥的施工难度及运营安全风险亦较大。

综上所述，本次研究推荐接轨条件便利、与矿区规划和环县整体规划相适应、工程安全性高、工程投资较低的环县站接轨方案。

3.2 走向方案

走向方案示意如图3。

图3 走向方案示意

3.2.1 经海原方案

线路自任家台站引出后，沿清水河河谷行进，引入宝中铁路褚家湾站，出站后继续西行经海原县城引入既有红会支线长征站后，利用即有红会支线至靖远西站。长征至东湾段既有最大坡度为18‰，故须将该段线路坡度放缓至13‰。东湾至靖远西利用既有线，将既有车站到发线有效长改建至1 050 m［6］。比较范围内新建线路长168.297 km，利用既有红会支线长16.347 km，桥梁工程25.54 km/50座，隧道工程15.695 km/14座，桥隧占线路总长的22.3%，静态投资638 581万元［4］。

3.2.2 经河畔方案

线路自任家台站引出后，沿清水河河谷行进，引入宝中铁路三营站，出站后沿中河河谷西行，经寺口子水库南岸、红羊乡至河畔乡，沿祖历河而下，至靖远县接入既有红会支线靖远西站。比较范围内新建线路长194.788 km，桥梁工程49.790 km/140座，隧道工程32.285 km/26座，桥隧占线路总长的42.1%，静态投资798 887万元［4］。

3.2.3 方案比选

1)工程地质条件。两方案均位于黄土粱峁区，局部为低缓丘陵区沟谷台地，但经海原方案位于海原地震带，地质条件较差。

2)货流方向。经海原方案货流顺畅，避免了折角运输，而经河畔方案虽通往刘川工业园区、白银方向的货流顺畅，但通往平川开发区、靖远电厂方向的货流需在靖远西折角运输，货流不畅。

3)运输组织。经海原方案兼顾了海原工业园区、平川开发区、靖远电厂、刘川工业园区、白银市等煤炭需求点，运输组织简单，运输距离较经河畔方案短10 km;经河畔方案不利于海原工业园区的货物运输，且需在靖远西站进行分流，运输组织不畅，运输效率低。

4)对地方经济的带动作用。经海原方案通过海原县、海原工业园区、平川区、刘川工业园区、靖远县等重要经济据点，对沿线地方经济的发展和沿线土地开发有较大带动作用，而经河畔方案远离海原县城，沿线只有两个乡镇，经济发展缓慢，对地方经济带动作用小。

5)工程投资。经海原方案线路顺直，地势较开阔，工程总量小且工程相对简单，工程投资较经河畔方案低160 305万元;而经河畔方案沿中河及祖厉河河谷行进，桥隧工程艰巨，且本线引入靖远西站后，需对既有靖远西站进行改建，工程投资高。

综上所述，本次推荐线路顺直、工程投资低、运输径路畅通、组织便利，对地方经济带动作用大的经海原方案。

3.3 越岭隧道方案

越岭隧道方案示意如图4。

图4 越岭隧道方案示意

3.3.1 沿公路绕行短隧道方案

线路自大沟门站引出后，向北傍山而行至泉子沟折向西，沿公路南侧引入盐池站。比较范围内线路长13.971 km，大桥0.245 km/1座，隧道6.05 km/3座，桥隧占线路总长的45%，静态投资64 627万元［4］。

3.3.2 长隧道取直方案

线路自大沟门站引出后，以10.38 km隧道穿越西华山引入盐池站。比较范围内线路长11.11 km，大桥0.245 km/1座，桥隧占线路总长的95%，静态投资68 271万元［4］。

3.3.3 方案比选

两方案均位于海原大地震断裂带上，长隧道取直方案穿行断裂带较长［7］，工程地质条件复杂，建设工期相对较长。沿公路绕行短隧道方案虽线路略长，工程投资较长隧道取直方案少3 644万元，在本段地质条件较为复杂的情况下以短隧道工程为主，施工相对简单，难度低，工期风险也小，故本次研究推荐沿公路绕行短隧道方案。

3.4 红会矿区方案

红会矿区方案示意如图5。

图5 红会矿区线路方案示意

3.4.1 穿越红会矿区方案

线路出苏家山站后，于玉石河北侧预留红会东站，出站后展线，于红会一矿矿区中部通过至毛卜拉站。比较范围内线路长21.000 km，桥梁2.7 km/2座，静态投资57 522万元［4］。

3.4.2 绕避红会矿区方案

线路出苏家山站后，折向南，于南坡子西侧预留红会东站，出站后沿红会一矿矿区边缘行进，绕避打拉池军用机场后引入毛卜拉站。比较范围内线路长20.883 km，桥梁长5.746 km/8座，静态投资为73 714万元［4］。

3.4.3 方案比选

两方案线路长度相当，穿越红会矿区方案虽要穿越矿区，但该矿区开采时间较短，大部分地区尚未开采，可采取保安煤柱措施穿越通过［8］，且桥梁工程较少，投资低，车站距矿区井口较近，与打拉池军用机场无干扰，较绕避红会矿区方案节省16 192万元，绕避红会矿区方案对打拉池军用机场影响较大。故本次推荐工程投资小、距装煤点较近的穿越矿区方案。

4 结论

经综合对比分析，接轨方案推荐货物流向顺畅，接轨条件较好，车站改造工程较小，与矿区规划和环县整体规划相适应、工程安全性高、工程投资较低的环县站接轨方案。线路走向方案推荐线路顺直、工程投资低、运输径路畅通、组织便利，对地方经济带动作用大的经海原方案。西华山越岭地区推荐工程投资省，施工相对简单，施工难度低，工期风险较小，通过断层地段较短，与断层交叉角度较大的沿公路绕行短隧道方案;线路穿越红会矿区时推荐工程投资小，距装煤点较近的穿越红会矿区方案。因此，应用综合选线的方法，比选出了一条从银西线的环县站接轨，经海原县工业园区及海原县城，沿公路绕行短隧道穿过西华山，至平川区穿越红会一矿引入既有红会支线长征站的较为经济合理的线路方案。

［1］铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册:线路［M］.北京:中国铁道出版社，1999.

［2］李斌.线路工程［M］.兰州:兰州大学出版社，2004.

［3］易思蓉.铁路选线设计［M］.成都:西南交通大学出版社，2009.

［4］兰州铁道设计院有限公司.环县至海原至中川线预可行性研究［R］.兰州:兰州铁道设计院有限公司，2013.

［5］中华人民共和国建设部.GB 50091—2006铁路车站及枢纽设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2006.

［6］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国建设部.GB 50090—2006铁路线路设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2006.

［7］杨英.西部山区脆弱环境下铁路工程地质选线设计［J］.铁道建筑，2007(2):84-85.

［8］鞠同军.铁路通过煤矿采空区时地质选择优化［J］.铁道建筑，2014(1):114-116.

(责任审编葛全红)

U212.32

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.02.26

1003-1995(2015)02-0092-04

2014-04-10;

2014-08-25

把奉全(1971—)，男，甘肃兰州人，工程师。