川藏铁路雅安至林芝段最大坡度分析

李 伟 毕 强 林世金

(中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

川藏铁路雅安至林芝段自既有成雅铁路雅安站引出，向西经康定、巴塘、昌都、波密至林芝，线路全长约 1 011 km。线路穿越川西高山区、横断山脉和藏南谷地，地形及地质条件极度复杂，是人类铁路建设史上最具挑战的工程项目，面临“工程建设环境极其恶劣、铁路长大坡度前所未有、超长深埋隧道最为集中、山地灾害防范任务艰巨、生态环境保护责任重大”等5大建设难题。合理选择最大坡度，对规避重大不良地质风险、确保项目安全顺利建设具有重大意义，本文结合川藏铁路雅安至林芝段的实际工程环境，对24‰、30‰以及35‰三个最大坡度方案进行了综合分析，提出了适应本项目的最大坡度。

1 国内外类似铁路最大坡度使用情况

国外铁路最大坡度一般在30‰以内，个别达40‰。国内已运营的宝成铁路宝鸡至秦岭段换算坡度最大达33‰，青藏铁路格拉段最大坡度达20‰，西成高速铁路山区困难地段最大坡度采用25‰，在建的丽香铁路和规划建设的香林铁路采用了30‰的最大坡度[1-3]。目前，规范规定类似铁路的最大坡度都不应大于30‰[4-6]。

2 坡度方案差异性比较[7-8]

2.1 工程规模差异

3个坡度方案线路走向基本相同，较24‰方案，35‰方案和30‰方案爬坡能力更强，可有效减少紧坡地段展线长度，缩短越岭隧道长度，增长隧道内人字坡长度，选线自由度更高，适应地形地质条件好，3个坡度方案主要差异地段线路长度如表1所示。

表1 3个坡度方案主要差异地段线路长度比较表

从表1可以看出，较24‰方案，部分段落采用30‰及以上坡度能有效降低工程规模；30‰方案已能较好地适应地形，其线路长度与35‰方案差别不大。

2.2 重点桥梁工程差异

3个坡度方案主要影响金沙江、色曲和东久曲3座特大桥，重点桥梁工程主要差异如表2所示。

从表2可以看出，较24‰方案，30‰和35‰方案均改善了桥梁工程的设置条件，两方案重点桥梁工程一致。

表2 3个坡度方案重点桥梁工程差异比较表

2.3 隧道工程差异

2.3.1长达隧道工程差异

3个坡度方案越岭地段长大隧道工程差异如图1、图2所示。

图1 长大隧道座数差异情况图(座)

图2 长大隧道长度差异情况图(km)

从图中可以看出，较24‰方案，30‰和35‰坡度方案对减少越岭地段长大隧道长度较为有利，两方案长大隧道长度相当。

2.3.2隧道地质条件差异

川藏铁路雅安至林芝段隧道工程占比高达82%，隧道工程地质条件复杂，地质条件的优劣直接决定了隧道工程风险的高低，也决定了项目的成败。3个坡度方案的隧道工程地质条件差异如图3～图6所示。

图3 隧道围岩级别差异情况图(km)

图4 大变形段落差异情况图(km)

图5 岩爆段落差异情况图(km)

图6 高地温段落差异情况图(km)

从图中可以看出，30‰及其以上坡度对改善隧道工程地质条件，降低隧道工程风险较为有利。较24‰方案，30‰和35‰坡度方案均改善了隧道围岩级别，降低了大变形、岩爆以及高地温段落长度，两个坡度方案对隧道地质条件的改善程度相当。

2.3.3隧道施工条件差异

辅助坑道和工期能够反映出施工条件的优劣，3个坡度方案的辅助坑道和工期的差异如图7、图8所示。

图7 辅助坑道长度差异情况图(km)

图8 隧道平均工期差异情况图(月)

从图中可以看出，从缩短辅助坑道长度和隧道平均工期的角度出发，30‰坡度方案最优，优化了隧道施工条件，降低了工期风险。

2.4 环境保护差异

川藏铁路雅安至林芝段沿线生态环境极为脆弱，环境保护任务重大，其中隧道弃渣量是一个重要考核指标，减少弃渣量更有利于环境保护。3个坡度方案的隧道弃渣总量对比如表3所示。

表3 隧道弃渣总量汇总对比表

从表3可以看出，较24‰坡度方案，30‰和35‰坡度方案隧道弃渣总量明显减少，两方案降低幅度分别为8.06%和9.12%，基本相当。

2.5 工程经济性差异

3个坡度方案的工程经济性对比如图9所示。

图9 工程经济性差异情况图(亿元)

从图9可以看出，在静态投资、运营费现值(30年)和换算工程运营费方面，30‰和35%坡度方案均优于24‰坡度方案，30‰和35%两方案的工程经济性差异不大。

2.6 运输能力适应性差异

3个坡度方案的运输能力适应性对比情况如表4所示。

表4 运输能力控制地段能力适应性对比表

从表4可以看出，3个坡度方案均能满足需要的通过能力，但35‰坡度方案的远期能力较为紧张。

综上所述， 30‰和35%坡度方案在工程规模、重点桥梁工程、长大隧道工程、隧道地质及施工条件、环境保护、工程经济性等方面均优于24‰坡度方案。且30‰坡度方案已能较好地适应地形及地质条件，对缩短线路长度、降低工程规模、改善施工条件、降低工期风险等作用明显，远期运输能力尚有一定富余，因此，建议川藏线雅安至林芝段最大坡度采用30‰。

3 建议及结论

川藏线雅安至林芝段拟采用电力牵引，结合各机型应用现状及本线列车运行速度的需要，货物列车可选用HXD2和HXD3电力机车，旅客列车可选用HXD1D，动车组宜选用350 km/h速度等级的CR型和CRH型。相关研究结果表明：在保证一定安全冗余的前提下，需采用大功率动车组并提高列车停放装置停放能力才能支撑本线采用30‰最大坡度，移动设备与基础设施耦合的友好性还需要进一步提高。因此，建议适时研发与本线适应性较高的机车和车辆设备。

本文以最大坡度研究为例，运用减灾选线理念，结合川藏线雅安至林芝段实际地形地质条件、工程条件、运营条件、工程和环境风险等，通过对24‰、30‰、35‰ 3个坡度方案的综合分析，提出了“以不断进步移动设备适应固定设施”的指导思想，建议川藏线雅安至林芝段最大坡度采用30‰，对指导类似复杂艰险山区铁路建设具有较高的参考意义。