敦煌至雅丹旅游铁路山前漫流区选线研究

刘正男

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

1 引 言

敦煌至雅丹旅游铁路是一条主要服务于甘肃省敦煌市雅丹国家地质公园、玉门关景区、阳关景区、西湖自然保护区和西千佛洞等多个景点旅游客流出行的一条旅游专线铁路。其玉门关至雅丹段落穿越北山南麓山前倾斜平原，线路工程为典型的山前漫流区工程选线，桥渡及线路选择相当复杂，处理不慎将会造成巨大风险和损失。

2 山前漫流地区工程特征

2.1 山前漫流区的成因

在甘肃西北干燥寒冷地区，地表风化剧烈，强降雨时，山间河流往往携带大量泥沙，流出山口后失去约束，水流扩散，坡度变缓，流速减少，大量泥沙堆积下来，形成中间高两侧低的冲击锥或连续的冲积扇群，由于水流相互交错影响，水系错综复杂，沟槽多成网状交织，形成长大宽展的山前漫流。山前漫流的上游，地面纵坡变缓，在漫流的末端，即为地形及其平坦的沙漠、碱地或农田，洪水最后滞留于此种往往无明显沟槽或水流痕迹的地带，形成下游较高的地下水位。

2.2 西北地区山前漫流区的地质特征

甘肃西北地区属干旱气候，降雨量较小，当少量季节性降雨携带碎岩、沙砾随自谷口流向扇底的过程中，往往中途便蒸发殆尽，仅能将部分小粒径沙砾及可溶碳酸盐硫酸盐携带至扇底，大粒径的碎岩往往沉积于漫流区上游。与典型的多降水地区山前冲积扇的三级坡段结构不同，山前漫流区自扇心至扇缘的坡度往往仅有两级坡度：即靠近扇心上游河口处极短范围内存在较大的自然坡度，之后立刻进入坡度平缓、范围极大的扇状漫流区。

同时，暴雨季节由山间沟谷洪流携带的含盐物质，主要沉积在山前洪积扇的砂砾石层土体中，在降水和洪水的渗透淋滤作用和强烈的蒸发作用下，盐分以层状集聚于细颗粒夹层层面上，易形成盐渍土现象。盐渍土中水分和温度随着自然气候条件的变化而不断地变化，使土体中盐分时而溶解，时而结晶，土体也随之膨胀收缩循环进行，从而破坏了稳定性，在日温差大的甘肃西北地区此现象尤为突出。

2.3 山前漫流区对铁路工程的影响

本线接轨的既有柳沟至敦煌铁路亦大段落走行于山前漫流区，自2006年开通运营至今已有十余年。经工务部门调查统计，柳敦线戈壁山前漫流区段存在桥涵导流设施不足的问题，汛期遇降雨存在地表径流汇聚冲刷路基的隐患，并造成部分路基水害及涵洞涵渠端、翼墙外倾开裂等病害。

3 铁路选线方案

3.1 方案说明

研究区域整体位于北山南麓洪积扇区，地形整体上北高南低，呈戈壁地貌，地表漫流发育，水流呈喇叭状散开，水流分散，摆动不定，为典型的扇状山前漫流区；经现场勘察，山前漫流冲积扇扇缘区盐渍土现象明显；漫流区下游段受风蚀、水蚀影响，呈现风蚀城堡、洼地、沟槽等典型的雅丹地貌。

玉门关至雅丹景区航空线整体位于北山南麓洪积扇区扇缘，区域内唯一的交通廊道省道S303位于西湖自然保护区试验区走行，位于洪积扇扇中。本段落线路走向旨在尽量控制对西湖自然保护区的影响的条件下采用安全经济合理的工程形式通过山前漫流区，本次分别研究了取直方案和沿省道S303和保护区边界走行方案。

(1)方案Ⅰ:取直方案

线路出玉门关向北跨过马圈湾长城和疏勒河后，沿S303东侧向北走行，于S303直角弯折处折向西，于山前漫流区中游部取直行至雅丹国家地质公园。比较段落内新建线路长度56.254 km，桥梁长度3.953 km，静态投资12.65亿元。

(2)方案Ⅱ：沿省道S303走行方案

方案南北向走行段落同方案一，于S303直角弯折处折向西，紧沿省道S303北侧和西湖国家级自然保护区缓冲区边界走行，至雅丹国家地质公园。比较段落内新建线路长度56.507 km，桥梁长度4.001 km，静态投资12.71亿元。

3.2 综合分析比选及推荐意见

取直方案走行于漫流区中部，地形相对平缓，沿漫流区河床自然水利坡度平均在2%左右，河槽相对较深，河床相对集中稳定，可减少导流堤工程设置；沿S303方案位于漫流区洪积扇缘部，地形极为平缓，沿漫流区河床自然水利坡度均在1%以下，河床浅，且散布不固定，需配套修建较多导流堤及配套路基防护矮堤工程。

地质勘探表明，两方案地下水埋深在8～10 m左右，呈以亚氯、亚硫酸盐类型为主的弱盐渍化特征。为避免盐渍土在膨胀收缩溶解循环中因膨胀造成的路基面上拱等病害，线路选线宜从排水条件较好地下水位较低、含盐量较小的地段通过。

既有省道S303已位于洪积扇缘谷底，且省道S303修建年代早，路基填高平均仅有2 m左右，排洪涵洞分布稀疏，难以应对其北坡迎水面巨大的山前汇水，经多年运营后，最终在其北侧路基无涵洞段落修建1 m高左右土制矮墙用于汇流阻水。

沿省道S303方案距离省道北侧阻水墙蓄水范围近，且地势平缓，排水条件条件相对较差；而取直方案位于漫流区中部，河道相对缘端稳定，且河槽较深，自然坡度较大，排水条件较好。

综上，位于漫流区缘端的沿省道S303方案虽具备集约土地、集中利用既有交通廊道资源的优势，但其位于漫流区缘部，路基迎水面河道摆动极不稳定，以至于并行的S303经多年运营后亦难以准确设置排洪涵洞工程，最终全段落修建导流堤及阻水挡墙；采用取直方案走行在山前漫流区中游河道相对稳定段落可减少部分导流堤工程，且线路长度较短，可节省工程投资，经分析比选，敦煌至雅丹旅游铁路玉门关至雅丹景段穿越山前漫流区推荐采用取直方案。

4 结 论

山前漫流区的铁路工程选线通常遵循沿上游山口或沿下游地势较高处布线的原则，尽量避免在网状交织或分支漫溢的中游漫流地段选线。

而西北地区山前漫流区存在山前近山口处自然坡度陡峻的特点，通过山前漫流区的铁路工程往往受制于线路走向及限坡控制，难以向山前上游段展线；同时，近漫流区下游扇缘处多为洼地，排水条件较差，盐渍土、松软土等不良地质现象多发，对路基填高及处理工程具备较高的要求。在这种情况下，采用走行于漫流区中游河床相对稳定的地势较高地带，选用合理的路基高度，并充分预留涵洞及导流堤的设置，也不免是一种相对更为可行的工程选择。