太锡铁路太子城—大囫囵线路方案研究

2021-01-19张哲梁睿童达鹏

中国铁路 2020年11期

张哲，梁睿，童达鹏

（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055）

0 引言

铁路线路方案是铁路工程的关键，其优劣直接决定项目的工程难度、投资费用，以及施工和运营的安全［1-3］。由于影响铁路走向的因素较多，为了能够综合考虑各方面影响因素，进而选择一条安全、经济、合理的线路方案，大量铁路线路设计人员结合实际工程案例对其进行了研究。胡子平［4］以宜万铁路为例，对复杂地质地段铁路线路的选择进行了研究；林海波［5］和王通等［6］分别以京张铁路和太锡铁路为例，重点研究以隧道形式穿越环境敏感区域的优缺点；涂跃彬等［7］综合考虑线路长度、工程投资、客流吸引等因素，分析了郑济铁路濮阳站位方案和线路走向的关系；陈明浩等［8］在总结成渝客运专线地质选线经验的基础上，提出高速铁路地质选线定线原则；陈晓珠等［9］以沿江高铁为例，结合吸引客流、工程实施、经济效益等因素，重点分析了过江方式对线路方案的影响；杨恒［10］和周宇正等［11］分别以福厦客运专线和通苏嘉甬铁路为例，分析了桥位方式对线路方案的影响；石树新［12］通过对煤运通道在襄阳铁路枢纽和荆门地区方案的研究，系统阐述了铁路接、联轨方案制订的方法；杨文东等［13］以襄常铁路为例，重点研究新建铁路引入地区枢纽的综合经济比选方法。结合相关研究成果，对太锡铁路太子城—大囫囵的铁路线路方案进行系统研究，为类似铁路工程选线提供参考和借鉴。

1 概况

太锡铁路位于我国河北省张家口市和内蒙古自治区锡林郭勒盟境内，大致呈南北走向。太锡铁路南起崇礼铁路太子城站，经张家口市崇礼区、张北县、沽源县、塞北管理区，锡林郭勒盟太仆寺旗、正蓝旗，至锡林浩特站结束，线路全长392.3 km。其中，新建线路151.5 km，既有线电化240.8 km［14］。以太子城—大囫囵为研究对象，该段线路为太锡铁路新建段的一部分，正线数目为单线，设计速度目标值为160 km/h。太子城—大囫囵位置示意见图1。

图1 太子城—大囫囵位置示意图

2 影响因素

2.1 经济据点

太子城—大囫囵沿线途经张家口市崇礼区、张北县，为带动地方经济发展，满足城市规划和沿线居民出行要求，在沿途各区县均设置车站，车站位置对线路走向有较大影响。确定站位方案时，应在满足当地居民出行前提下，尽可能使线路顺直。

2.2 地方规划

2.2.1 万龙滑雪场

万龙滑雪场位于崇礼区以东约10 km，以海拔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、大北沟和百万沟等区域，总占地面积56.93 m2。线路自太子城站引出向北，无法避免穿越万龙滑雪场，为尽可能减小对该区域的影响，线路方案考虑以隧道形式通过。

2.2.2 旅游度假区

崇礼区东侧沿SL75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、山旮里旯度假村等旅游度假区。其中，崇礼四季小镇度假区、山旮里旯度假村部分配套基础设施已建成并投入使用。对于上述区域，线路方案考虑以绕避形式通过。

2.3 不良地质

研究区段内的不良地质主要是崇礼—赤城深大断裂，东西走向，产状较陡，倾角一般为70°～80°。崇礼—赤城深大断裂的南侧工程地质条件相对较好，北侧工程地质条件较差。线路方案应选择合理的交叉位置，尽量减少不良地质对于线路稳定性和结构安全性的影响。

另外，研究区段内低山区分布少量危岩落石，以粗面岩、二长花岗岩为主。对于围岩落石区域，线路方案考虑以绕避形式通过。

2.4 矿区

研究区段内影响线路走向的矿区主要有崇礼和平铅锌矿、红旗营多金属矿、张北县蔡家营铅锌银矿等。线路方案考虑尽可能绕避矿区，以避免压矿。

2.5 环境敏感区域

研究区段内环境敏感区域主要有和平森林公园、张北桦皮岭森林公园2个省级森林公园。对于环境敏感区域，线路方案一般考虑以绕避形式通过，但受锡林浩特—崇礼线路走向规划、沿线经济据点、地方规划和地形条件等因素影响，线路需穿越以上2个保护区。为尽可能减小线路对环境敏感区域的影响，线路方案考虑以隧道形式通过。

2.6 公铁交叉

研究区段内主要高等级公路有张承高速公路、S242公路、SL74公路、SL75公路等，线路与高等级公路的交叉位置和交叉跨越方式的选择将影响线路局部方案。

3 方案说明

结合以上相关影响因素，拟定太子城—大囫囵3个线路方案:经崇礼北方案、经崇礼南方案和取直方案（见图2），并对3个方案内容进行具体说明。

3.1 经崇礼北方案

线路自太子城站引出折向西北，以隧道形式下穿万龙滑雪场、和平森林公园，经黄土咀村山旮里旯旅游度假村西侧上跨SL75公路后继续北行，以隧道形式下穿和平村东北侧，于大夹道沟村设崇礼站；出站后先后上跨张承高速公路和S242公路，经太平庄村折向北，经老虎背村东、小伙房、堡东沟、板申图、王家营，到达比较终点。线路长度48.500 km，桥梁长度3.729 km，隧道长度37.670 km，桥隧比85.36%。

3.2 经崇礼南方案

线路自太子城站引出折向西，经二道营上跨SL74公路，于头道营东南侧设崇礼站；出站后先后上跨张承高速公路和S242公路并折向西北，经红旗营、石窑子、板申图、王家营，到达比较终点。线路长度57.843 km，桥梁长度13.428 km，隧道长度27.169 km，桥隧比70.18%。

3.3 取直方案

线路自太子城站引出向北取直，以隧道形式下穿和平森林公园，经小石窑、洞四道营，于东狮子沟上跨张承高速公路后继续向北，沿S242公路东侧走行，上跨S242公路后折向西北，到达比较终点。线路长度46.319 km，桥梁长度3.168 km，隧道长度32.380 km，桥隧比76.75%。

图2 太子城—大囫囵线路方案示意图

4 方案比选

4.1 工程投资

太子城—大囫囵线路方案工程投资对比见表1。

表1 工程投资对比

4.2 运营费用

太子城—大囫囵线路方案运营费用对比见表2。

4.3 方案优缺点

太子城—大囫囵线路方案优缺点对比见表3。

表2 运营费用对比

表3 线路方案优缺点对比

4.4 局部站位

4.4.1 经崇礼北方案

该方案站位距离崇礼区中心直线距离约5 km，且距离张承高速公路、S242公路较近，交通较便利，满足城区居民出行需求。但站址周边地形相对较差，沟形开阔地宽约200 m，且车站及周边配套设施建设较薄弱，商业开发建设用地条件一般。经崇礼北方案站区示意见图3。

4.4.2 经崇礼南方案

该方案站位距离崇礼区中心直线距离约6 km，且距离张承高速公路、S242公路较近，交通条件与经崇礼区北方案基本一致，满足城区居民出行需求。另外，该方案站址地势相对平坦，沟形开阔地宽约400 m，车站及周边配套设施建设、商业开发建设用地地形条件相对较好。经崇礼南方案站区示意见图4。

4.4.3 取直方案

该方案远期在崇礼区西毛克岭村预留西毛克岭站，规划站址距崇礼区中心直线距离约22 km，距离较远。该方案与崇礼区站区规划及铁路功能定位相差较大。

5 线路推荐

图3 经崇礼北方案站区示意图

图4 经崇礼南方案站区示意图

由于太子城—大囫囵3个线路方案沿线无重大不良地质，工程地质条件差异不大，且工程可实施性均较高，因此，主要从工程投资及运营费用角度对方案进行取舍。从工程投资及运营费用角度考虑，经崇礼北方案铁路线路较顺直，站位距离崇礼区中心城区较近，虽需对部分地方规划进行调整，但与路网结合较好，能够满足站位的功能需求；经崇礼南方案符合地方城市规划、与奥运配套交通枢纽衔接紧密，但工程投资最大，运营距离最长，运营费用最高；取直方案工程总投资及运营费用最少，运营长度最短，有利于至锡林浩特快速铁路通道的建设，但不利于带动崇礼区经济发展。另外，经崇礼北方案线路长度较经崇礼南方案线路长度短9.343 km，工程总投资节省5.99亿元，运营费用节省约6.84亿元，运营时间节省约4.4 min。综上分析，研究推荐经崇礼北方案。