西北戈壁及沙漠地区新建铁路工程费用问题研究

马绍辰

(中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600)

1 引言

随着中国西部大开发战略的实施，国务院于2013年已经着手研究加快中西部地区的铁路建设，2015年“一带一路”建设工作领导小组的成立，更凸显国家对西部地区的重视。铁路对一个地区的经济发展有着至关重要的深远影响。然而在西部修建铁路谈何容易，西部地区戈壁和沙漠环境为铁路的修建带来了重重困难。据统计中国的戈壁主要分布于温都尔庙—百灵庙—鄂托克旗—盐池一线以西北的广大荒漠、半荒漠区域，总面积56.95万km2，主要位于新疆、内蒙古、甘肃和宁夏等地[1]。沙漠(包括沙丘和风蚀土地)总面积为71.29万km2，戈壁和沙漠面积占到了全国面积的13.36%[2]。放眼全球荒漠化土地面积达3 600万km2，更是占到了地球总面积的1/4，主要位于亚洲、非洲、南美洲等气候干旱的发展中国家，一带一路沿线更为突出。能否处理好戈壁沙漠地区病害，是铁路修建的基础，而如何合理确定工期和工程投资，并确保项目顺利实施，则是设计人员同样需关注的重点。

2 西北戈壁及沙漠地区铁路修建面临的问题

戈壁沙漠地区铁路修建与沿海地区和其它内陆省份铁路修建的条件存在较大差异，主要表现在以下几个方面:

(1)自然环境较为恶劣，沿线地区人烟稀少，交通运输情况差，生活物资供应困难。

(2)既有建筑材料匮乏，筑路所需的钢材、水泥、砂石料等均需要远运解决，部分砂石料只能依靠施工单位自采取得。

(3)戈壁沙漠地区气候干旱，施工用水更是难以解决，施工用电部分依靠自发电解决。

(4)气温温差大，工人、机械经常要在极端温度下施工，对工作效率影响巨大，机械保养、维修困难。

鉴于以上问题，戈壁沙漠地区铁路修建需要在工程投资控制方面考虑更多影响因素，这就需要设计人员在勘察设计期间，提出有针对性的解决方案，为项目顺利实施打下坚实基础[3]。

3 戈壁及沙漠铁路修建重点费用研究

额哈铁路额济纳至梧桐水段(以下简称额哈线)项目全长近420 km，桥梁占线路长度5.6%，途经内蒙和甘肃。线路大部分地处戈壁，通过风沙流地段累计长度337 km[4]。本文对工程造价和项目实施影响较大的几项基础性费用进行分析研究，希望为其它戈壁沙漠地区铁路项目提供借鉴与参考。

3.1 当地砂石料费用分析

砂石料作为基建项目的主要原材料，价格因素对于项目的影响巨大。额哈线全线碎石(包括道砟)用量295×104m3、片块石95 ×104m3、砂198 ×104m3。考虑运杂费对于砂石料单价的影响共计8.4亿元，占到了整个工程静态投资58.4亿的14.4%，因此砂石料单价的合理确定直接影响到项目的总投资。

通过勘探调查、综合比较多个自采料点，选定的自采料点情况见表1。

表1 石料供应点

根据表1供应点按照最大运距相等法分析计算，供应平均运距L＝26.55 km[5]。

自采石料可以按照铁路工程基本定额中机制碎石定额进行分析计算，费用包括爆破石方、装卸、机械破碎石方、清筛等工序[6]。另外考虑开采碎石交纳资源费、环保费等大概1.5元/m3。综合分析自采碎石单价为68元/m3，与现场调查的石料场出场价60元/m3基本相当。

如仅依靠外购料源方式，并仅选择线路附近的既有料场供应，石料的平均运距为245 km。按照汽车运输单价0.6元/吨公里测算，运输单价差为131.07元/t，全线碎石(含道砟)仅运费差额为38 665万元，占项目静态投资的6.6%。可见料源点的选择对于造价的影响巨大。

工程用砂的费用测算原则与碎石一致，经测算费用总额为29 927万元，占项目静态投资的5.1%。因此对于戈壁沙漠地区修建铁路工程，必须加大外业勘察取样的力度，合理规划自采料场的位置，确保项目自采料场的规模、产能和质量。

3.2 施工用水费用分析

额哈线除了在额济纳端有地表水，线路其它位置没有地表水分布。因为地处戈壁沙漠，打井取水深度超过200 m，投入巨大[7]，即便是常年在西北地区找水的专业队伍，也不敢保证可以打出可用水。经勘察调查取样，发现沿线可用水源点见表2。

表2 水源点调查统计

根据水源分布情况，计算全线平均运距为37.8 km，按照取水深度进行分析抽水单价为1.8元/t。水价的计算要考虑水资源费(为简化计算水资源费统一为1.3元/t)、抽水费用以及运输费用总和。

根据工程用水量统计，全线施工用水约350万t，测算施工用水费用为9 023万元。但对于西北戈壁沙漠等干旱地区，还有一关键问题必须考虑，那就是水源点的出水量[8]。经调查，项目在Dk100之后的大里程方向施工供水严重不足，对于用水量较大的路基土方填筑和混凝土圬工等，经消耗量测算分别为165万t和65万t。按照计划施工工期，路基和桥涵施工工期均为24个月(不考虑冬歇期因素)，则每天的用水量达3 194 t，而后5处水源点每天合计供应能力仅有1 827 t，每天用水缺口在1 367 t以上，该部分水必须通过远运解决，平均运距在140 km左右，按缺水总量和运费差测算运水费用需额外增加8 268万元，占全线水价16 002万元的51.7%。而对于施工用水运输方式，同样存在汽车运输和管道输送方案的技术经济比较，进一步增加了问题的复杂性。

从上述分析结果可以看出，对于水源极度缺乏的戈壁沙漠地区，施工用水不仅要考虑水源点的位置、水质要求，更要考虑其供应能力，否则将直接影响费用的准确性。而就目前的勘察设计计费办法，对于沙漠地区线路范围外大面积区域勘探找水的费用并没有规定，设计单位也仅能通过当地水力部门的调查取证来判断水源大致位置，并进行重点的钻探取样工作，其准确性和专业性不强。西北地区找水本身就是一个难题，需要在今后的工作中完善解决[9]。

3.3 施工用电费用分析

额哈线全线桥梁、涵洞分布比较均匀，因沿线多为戈壁沙漠，线位所经地区几乎没有电网分布，施工取电困难。结合沿线调查收集的地方电网电源资料情况见表3。

全线桥梁共计158座，累计桥长23.559 km，约占总长度的5.61%。据初步统计，全线用电量约3 680万度。

表3 地方电源情况分布

全线由于砂石料资源缺乏，设计考虑通过自采砂石料的方式供应料源，全线碎石(含道砟)用量约为295×104m3、机制砂用量为158×104m3、自采用量约为453×104m3，估算用电量约为2 170万度。根据本线特点全线施工用电考虑三种方案。

3.3.1 施工用电尽量考虑接地方电源方案(方案一)

从地方变电站到车站配电所考虑永临结合，提前开工，再从车站配电所引出35 kV的临时电力线至沿线各工点。

(1)根据收集的地方电网资料，正式工程拟接入的电源分别为额济纳、建国营、黑鹰山、马鬃山变电站。根据专业设计正式工程考虑利用起点附近既有额济纳西站的35 kV配电所，并新建天草、黑鹰山、马鬃山3座配电所。新建配电所均从既有变电站引出，接线长度为140 km。由于施工用电负荷较大，考虑永临结合需增加导线截面至185 mm2，永临结合需增加费用700万元。

(2)从既有额济纳西站和新建的天草、黑鹰山、马鬃山配电所引出35 kV临时施工电力线共计346 km，测算费用为4 463.4万元。

(3)根据电价调查原始数据，35 kV的上网电价为 0.799元/(kW·h)。

采用地方电源的电价算式:

(4)根据永临结合电力线工期需要1年时间，而全线路基、桥涵等工程施工工期为24个月，因此仍需考虑40%的自发电。

采用分散发电的电价算式[10]:

按上述分散发电公式计算电价为2.15元/(kW·h)。则全线工程用电费用为:

该方案共需投资:

Z1＝700＋4 463.4＋8 119.8＝13 283.2万元

3.3.2 全线除站后工程考虑接入地方电源外，其它工程均采用分散发电方案(方案二)

站后工程开工晚，可以考虑接入地方电源，其它工程如路基、桥涵等开工早，利用贯通线引入地方电源工期上存在风险，因此按自发电解决。

(1)轨道、房屋等站后工程共需用电约370万度，考虑接入地方电源。

(2)其余工程采用分散发电方式供电，则费用为:

该方案共需投资12 107.6万元。

3.3.3 采用按永临结合全线贯通电力线提前实施方案(方案三)

(1)因全线采用贯通电力线提前实施，无需额外临时电力线的架设，但由于施工期用电负荷较大且不均衡，电源线、贯通线需增大一级导线截面并增设无功补偿装置共需增加2 430万元。

(2)按永临结合实施电力贯通线工期需要1年时间，而全线路基、桥涵等工程施工工期为24个月，因此仍需考虑40%的自发电比例。则全线工程用电费为:

(3)因正式工程电力线提前贯通使用，为满足竣工验收要求，贯通电力线在竣工前需考虑部分整修维护费用，测算费用为760万元。

该方案共需投资:

根据以上分析与测算可以看出，针对项目情况不同，最终采用方案可能有所差别，但通过不同方案的比选，选择安全可靠、费用经济的实施方案是设计人员必须要考虑的。本项目最终采用方案三贯通电力线永临结合的方式，既经济又最大限度地减少废弃工程和施工单位现场设备的配置。

3.4 贯通施工便道费用分析

本项目位于沙漠戈壁腹地，荒芜人烟，远离既有道路，材料运输极为不便。由于气候条件恶劣，资源严重匮乏，新建便道是本线唯一的生命通道。同时风沙灾害较为频繁，开通运营后维修养护量大，一旦养护不及时，极易影响铁路行车安全。因此无论从施工角度，还是方便后期管理维修角度，尽量考虑贯通施工便道。

由于施工期间所有物资均通过贯通便道运输，便道的行车压力大，因此建议施工便道主要技术标准按照平原地区干线便道标准设计，路基宽度采用双车道6.5 m，路面结构层可以考虑泥结碎石或者级配碎石路面，结构层厚度根据地质情况不同在15～30 cm之间。从投资控制角度便道标准不宜过高，能够满足工程使用，随用随养即可[11]。

按上述技术标准进行费用测算，本线贯通便道与引入便道共计523 km，总计便道费用为9 937万元[12]。

4 结束语

戈壁沙漠地区铁路修建环境恶劣、资源匮乏，不同于其他地区，对于当地材料价格分析、施工水电及便道等基础费用如何合理确定，就显得更为突出。设计人员除了考虑线路方案、病害防治等因素外，还应当充分了解戈壁沙漠地区铁路建设项目的特点，在项目前期做好策划，以便在现场勘察期间可以有针对性地解决这些问题，更科学、更合理地确定项目的工程造价。