太子城至锡林浩特铁路太子城至崇礼段线路方案研究

王 通 刘玉龙 胡锦佳

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

选线在铁路勘察设计中起到决定全局的重要作用。线路方案的确定一般都是从粗到细、从整体到局部，工作过程多为从面到带、从带到线，直到最终确定线路的具体位置。潘国强对铁路选线的制约因素和对策进行了研究，提出线路方案要从环境的适应性、工程的可靠性、投资的合理性等方面考虑；王泽对郑机城际铁路新郑机场地下站高程进行了研究，结合交通接驳、地下结构、施工方法等因素，最终确定了合理的站位高程。以下借鉴相关文献的研究结论，对太锡铁路太子城至崇礼段线路方案进行归纳、总结[1-3]。

1 概述

太子城至锡林浩特铁路(以下简称“太锡铁路”)位于河北省北部、内蒙古中东部。线路起于崇礼铁路太子城站，向北经张家口市崇礼区、张北县、沽源县，内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗、正蓝旗，止于锡林浩特市[4-5]，线路全长384.083 km。

本次研究的太子城至崇礼段线路方案是太锡铁路的一部分，位于河北省张家口市崇礼区境内，线路全长15.297 km，铁路等级为客运专线，正线数目为单线，设计速度目标值为160 km/h，最大坡度为一般地段20‰、困难地段30‰。其中，线路走向以及崇礼站站位高程的确定是本段线路方案的难点[6-7]。

2 沿线自然特征

2.1 地形地貌

太子城至崇礼区段属于阴山山脉东段到大马山群山支系和燕山余脉交接地带，属坝上坝下过渡型山区。高程在1 100～2 000 m之间，地形起伏较大，区内冲沟切割较深，地势较陡峭，山前平坦台地多为村庄及耕地。

2.2 工程地质特征

(1)地层岩性

太子城至崇礼区段主要有新生界、中生界、元古界及太古界地层出露。中低山区基岩裸露，山前阶地为第三系上更新统地层覆盖，沟谷地段为第四系地层所覆盖。

(2)地质构造

太子城至崇礼区段主要位于中朝准台地内蒙地轴与燕山沉陷带交界部位，在沉积建造特征等方面表现为明显的二元结构。区域内基底主体构造线方向为东西向北或北向西，经历了多期变形变质作用，构造置换强烈。研究范围内分布有崇礼-赤城深大断裂(近东西向分布)。

(3)不良地质

太子城至崇礼区段内发育的不良地质主要为危岩落石，分布于中低山区，岩性以粗面岩、二长花岗岩为主。在隧道洞口设计、施工过程中，应考虑对新开挖边坡进行处理，以避免新崩塌体的产生。

2.3 水文地质特征

太子城至崇礼区段地表水主要为沟谷内雨季汇水及融雪季节汇水，受季节影响较大。地下水主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，埋深一般为1～15 m，主要分布于沟谷第四系地层中；基岩裂隙水主要分布于中低山。沿线地表水及地下水对混凝土无侵蚀性。

3 控制线路方案的主要因素

3.1 地方规划

(1)万龙滑雪场

万龙滑雪场位于崇礼区以东约10 km，以高程为2 110.3 m的红花梁主峰为制高点，向西南，西北，北和东北方向覆盖大南沟、小南沟、小黑麻沟、南泥沟、大宋沟、砖瓦沟、大油坊沟、小北沟、大北沟和百万沟区域，总占地56.93 km2。滑雪场一期已建成滑雪道22条，雪道总面积约90×104m2。在其规划范围内，线路应尽量以隧道形式通过，尽可能减小对滑雪场的影响。

(2)规划旅游度假区

崇礼区东侧沿SL75号公路以南规划有崇礼四季小镇度假区、桦里桦外滑雪场、桦都雪苑滑雪场、四道湾旅游度假村、山旮里旯度假村等。其中，崇礼四季小镇度假区及山旮里旯度假村内部分酒店已投入使用。对上述各规划区域，线路均应予以绕避[8-9]。

3.2 工程地质条件

本次研究范围内分布有崇礼-赤城深大断裂，断裂南侧工程地质条件相对较好，北侧工程地质条件较差。线路通过时应选择合理的交叉位置，以及尽量减少断裂以北的隧道长度。

3.3 矿区

控制本段线路方案走向的矿区主要为崇礼和平铅锌矿区(地下开采)，年产量3×104t，矿区面积为0.628 7 km2。该矿区国土局备案开采高程为1 629～1 310 m，共分6层，巷道规模一般为2 m×2 m，线路应予以绕避。

3.4 环境保护特殊地区

本段线路范围内的主要环境敏感区为和平省级森林公园。该森林公园内辖翠云山、长城岭和红花梁三个景区。受地形及工程、地质条件、车站选址等因素限制，线路无法绕避该环境敏感区。在森林公园内，线路应尽量以隧道形式通过。

3.5 交通

沿线分布有SL74、SL75、SL76等公路，影响线路局部走向的选择和交叉跨越方案。

4 线路走向方案研究

太子城至崇礼段线路方案主要受万龙滑雪场、和平省级森林公园、山旮里旯度假小镇、四道沟渡假旅游项目以及和平铅锌矿区等因素控制，结合以上控制因素，对长隧道方案和短隧道方案进行了比选分析(见图1)。

图1 长、短隧道方案比选示意

4.1 方案说明

(1)短隧道方案

①线路方案

线路自太子城站出站端引出折向西北，以隧道形式下穿万龙滑雪场(和平省级森林公园)，于黄土咀村山旮里旯旅游度假村西侧上跨SL75号公路，继续北行经租道沟村至比较终点，线路全长15.297 km，桥梁长1.040 km，隧道长14.134 km，桥隧总长15.174 km，桥隧比为99.20%。该方案以短隧道(8.920 km)下穿万龙滑雪场规划范围，隧道口及斜井均绕避了已建成及在建滑雪道。

②隧道概况、斜井布置及工期情况

该方案共设隧道2座，分别为和平1号隧道、和平2号隧道。

和平1号隧道全长8.920 km，设置3处斜井，分别在CK55+600、CK57+600和CK60+000位置与正洞交汇，斜井总长2.958 km，三处斜井井口均位于万龙滑雪场规划区内(但对已建成及在建雪道均予以绕避)。和平1号隧道共设8个工作面，在保证正常掘进的前提下，该隧道施工工期约19.5个月。

和平2号隧道全长5.214 km，设置2处斜井，分别在CK64+600和CK65+800位置与正洞交汇，斜井总长1.093 km。和平2号隧道共设6个工作面，在正常掘进的前提下，该隧道施工工期约21.5个月。

③对环境敏感点的影响分析[10-13]

该方案在里程CK58+180～CK61+635及CK64+075～CK65+065段以隧道的形式穿越和平省级森林公园(长约4.445 km)。隧道进出口均不在森林公园范围内，对林地资源的破坏和影响较小，对景区景观基本不产生影响。

(2)长隧道方案

①线路方案

线路自太子城站出站端引出折向西北，以长隧道(13.810 km)连续下穿和平省级森林公园(万龙滑雪场)、SL75号公路、SL76号公路，经租道沟村至比较终点，线路全长14.660 km，桥梁长0.812 km，隧道长13.810 km，桥隧总长14.622 km，桥隧比为99.74%。该方案以13.810 km隧道下穿万龙滑雪场规划范围，正线在C1K57+500～C1K59+750段穿越万龙滑雪场已建成雪道，3号斜井洞口位于在建雪道上。

②隧道概况、斜井布置及工期情况

该方案设隧道1座，隧道长度13.810 km，设置7处斜井，分别在正线C1K55+400、C1K57+100、C1K59+100、C1K60+400、C1K61+500、C1K63+900和C1K65+300位置与正洞交汇，斜井总长5.025 km。三处斜井井口位于万龙滑雪场规划区内，其中3号斜井洞口位于在建雪道上。共设置16个工作面，在正常掘进的前提下，该隧道施工工期约20.5个月。

③对环境敏感点的影响分析

C1K57+765～C1K61+980及C1K63+370～C1K64+535段以隧道的形式穿越森林公园(长约5.380 km)，隧道进出口均不在森林公园范围内，对林地资源的破坏和影响较小，对景区景观基本不产生影响[14-15]。

4.2 方案工程投资比较

两方案工程投资比较如表1所示。

表1 太子城至崇礼段长、短隧道方案工程投资比较

4.3 方案优缺点分析

两方案优缺点分析如表2所示。

4.4 推荐意见

短隧道方案虽然线路长度略长、线形略差，但该方案施工难度较小，工程投资较省，且对和平省级森林公园以及万龙滑雪场影响较小。因此，本次研究推荐短隧道方案。

表2 太子城至崇礼段长、短隧道方案优缺点比较

5 线路局部方案研究

图3 崇礼站低站位方案纵断面示意

崇礼站所处位置地形条件复杂，崇礼站的站位高程对本段线路局部方案有较大的影响。针对不同的车站高程，结合市政交通接驳条件，对崇礼站低站位方案和高站位方案进行了对比分析(见图2)。

图2 崇礼站高、低站位比选示意

5.1 方案说明

(1)崇礼站低站位方案

①线路方案

线路自比较起点引出，于黄土咀村山旮里旯旅游度假村西侧上跨SL75号公路，之后以隧道形式连续下穿SL76号公路、租道沟村以及和平铅锌矿尾矿库下游，于大夹道沟村东侧约500 m处出隧道，并设崇礼站；出站后上跨张承高速公路，再折向北至比较终点，线路全长9.932 km，桥梁长2.218 km，隧道长6.137 km，桥隧总长8.355 km，桥隧比为84.12%，崇礼站站坪高程为1 359.4 m，见图3。

②车站概况

车站位于崇礼区大夹道沟村东北侧350 m，受平纵断面及冲沟位置影响，车站布置于山坡下，站房位于线路左侧两冲沟之间。站中心轨顶高程为1 359.396 m，站房场坪高程为1 352.6 m，山坡下原始地面高程为1 346.5 m。因车站整体占压SL76号道路，结合站房场坪高程，需将道路改移至既有河沟北侧，规划通站道路自东侧改移SL76路引出接至站前广场。站房场坪距离地面约8 m，改移道路及通站道路顺接坡度均满足纵坡要求。崇礼站方案示意及站中心标准断面见图4、图5。

(2)崇礼站高站位方案

①线路方案

图4 崇礼站方案示意(低站位)

图5 崇礼站站中心标准断面(低站位)

线路自比较起点引出，于黄土咀村山旮里旯旅游度假村西侧上跨SL75号公路，于租道沟村东南侧出隧道，连续三次上跨SL76号公路，并以桥梁形式通过和平铅锌矿尾矿库下游，于大夹道沟村设崇礼站；出站后上跨张承高速公路，再折向北至比较终点。线路全长9.619 km，桥梁长3.447 km，隧道长4.454 km，桥隧总长7.901 km，桥隧比为82.14%，崇礼站站坪高程为1 389.80 m，见图6。

图6 崇礼站高站位方案纵断面示意

②车站概况

车站位于崇礼区大夹道沟村东北侧640 m，受上跨SL76号道路高程及CK66+770处桥梁(上游矿石弃渣场)控制，车站高程较高，需将车站布置于半山坡上。车站站中心轨顶高程为1 389.80 m，站房场坪高程为1 383 m，站中心处平地原始地面高程为1 351 m。车站站房放坡后占压SL76号道路，需对SL76号公路进行改移。站房距离原始地面高差为32 m，规划通站道路纵坡将达4.5%，填方较大(填高达15～20 m)。崇礼站方案示意及站中心标准断面见图7、图8。

图7 崇礼站方案示意(高站位)

图8 崇礼站站中心标准断面(高站位)

5.2 方案工程投资比较

两方案工程投资比较如表3所示。

表3 崇礼站高、低站位方案工程投资比较

5.3 方案优缺点分析

两方案优缺点分析如表4所示。

表4 崇礼站高、低站位方案优缺点比较

5.4 推荐意见

低站位方案工程投资较省，跨张承高速公路特大桥桥高较低(墩高均在50 m以内)，工程实施难度小，有利于地方市政配套工程建设及旅客乘降和疏散；而高站位方案总工程投资较高，跨张承高速公路特大桥桥高较高(最大墩高达62 m)，工程实施难度大，且站房场坪较高，市政道路接驳条件差，旅客乘降不便。综上所述，本次研究推荐低站位方案。