渝宜高速铁路宜昌—恩施段 线路走向及坡度方案研究

陈学贤

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西省铁道及地下交通工程重点实验室，陕西 西安 710043)

渝宜高速铁路(重庆—宜昌)作为国家“八纵八横”高速铁路主通道沿江通道的重要组成部分，是成渝地区东出至华中、华东地区客运主通道，其建设将极大地改变湖北、重庆境内的路网条件，解决既有沪汉蓉铁路(上海—武汉—成都)技术标准偏低、时效性不强的问题，提高沿江道路的客运能力，增加路网灵活性，发挥铁路在沿江客运综合走廊中的骨干作用，同时也可以释放既有铁路的货运能力，使既有铁路和黄金水道共同构建沿江低成本、大运量、节能环保的综合运输大通道。渝宜高速铁路宜昌—恩施段地质条件复杂，岩溶发育，经济据点少，环境敏感点遍布，前期研究阶段合理确定线路走向及坡度方案，对后期建设运营阶段保证工程安全可靠、降低工程规模、节省工程投资、提高运输质量具有重要意义。

1 渝宜高速铁路宜昌—恩施段线路走向方案分析

1.1 线路走向方案

渝宜高速铁路宜昌—恩施段地处武陵山区北部的鄂西山区，受长江、清江、澧水等主要河流切割形成“三河夹两山”地形，清江基本位于航空线上，两岸岸坡高耸、支沟发育、深切山体。清江北侧分布有秭归、巴东、建始3县。清江南岸山体宽厚，分布有长阳、五峰、鹤峰等县城。沿线环境敏感点数量多、等级高，线路应尽量予以绕避。区域内可溶岩广泛分布，安全风险大，对线路有较大的控制作用[1-3]。

渝宜高速铁路宜昌—恩施段沿线区域经济据点稀疏，散落分布在鄂西中、低山及丘陵区，结合线路航空线、河道、传统交通走廊和城镇分布特征，以高速铁路顺直选线优先为原则，分偏离航空线绕行较远的走向方案和沿航空线附近的通道布设方案2类走向方案进行研究分析。宜昌—恩施段线路走向方案示意图如图1所示。

图1 宜昌—恩施段线路走向方案示意图Fig.1 Schematic diagram of the route schemes for the Yichang-Enshi section

偏离航空线绕行较远的走向方案，分析了经秭归、巴东县城设站的经巴东方案和经鹤峰县城设站的经鹤峰方案。其中，经巴东方案所经秭归、巴东2县城市体量规模小，郑万高速铁路(郑州—万州)已经过设站，线路绕行距离较长，路线布设不合理，予以舍弃。经鹤峰方案，虽然能兼顾沿线贫困山区，但城市体量小、人口少，线路绕长较多、工程投资大、经济效益差，且穿越环境敏感点较多，故予以舍弃。因此，偏离航空线绕行较远的方案均予以舍弃。

考虑渝宜高速铁路为沿江高速铁路通道的重要组成部分，重点对线路顺直、尽量辐射周边经济据点的经建始北方案、沿清江中方案、经五峰南方案3个沿航空线附近的通道布设方案进行详细分析比选。其中，经五峰南方案又分析了分别经新县城设站和经老县城设站方案，经新县城设站方案较老县城方案绕长9.1 km，车站位于渔阳河畔，海拔不足200 m，四周可溶岩广泛分布，为规避可溶岩对工程的危害，车站设于北侧6 km山坡上，与县城高差达500 m，省道采用“之”字形展线抬升高程，居民乘车不便，车站发展受限；线路穿越可溶岩区段落长31.8 km，其中隧道穿越可溶岩段落长25 km，施工风险增大；县城出站上跨柴埠溪存在310 m高桥，桥跨800 m，工程艰巨。而经老县城设站方案线路顺直、地质条件相对好、工程安全可靠、工程投资省。因此，将经老县城设站方案作为经五峰南方案的推荐方案参与比选。

（1）经建始北方案。线路自宜昌跨长江向西引出，在清江北坡岭脊沿既有交通走廊通道布线，抬高高程利用各支沟分割隧道，经建始南、恩施西设站至比较终点。

（2）沿清江中方案。线路自比较起点引出，于长阳北侧设站，傍清江河谷北岸向西布线，抬升标高跨越支沟，于恩施南设站后至比较终点。

（3）经五峰南方案。该方案自比较起点引出，跨越清江于长阳县磨市镇西侧设站，绕避清江流域环境敏感点后，快速抬升高程，沿非可溶岩走廊取直向西走行，经五峰老县城设站，高桥长隧工程引线至恩施南侧设站，至比较终点。

1.2 方案比选

针对经建始北方案、沿清江中方案、经五峰南方案3个沿航空线附近的通道布设方案，基于区域地形、地质、经济据点分布等外部控制条件基础上，从路网覆盖、岩溶地质、工程设置、环境敏感区影响、运营、工程投资等方面对其进行综合比选。宜昌—恩施段线路走向方案综合分析比较如表1所示。

表1 宜昌—恩施段线路走向方案综合分析比较Tab.1 Comprehensive analysis and comparison of the route schemes for the Yichang-Enshi section

经综合分析，沿清江中方案，线路最短，但未兼顾沿线经济据点，辐射能力差；且线路穿越岩溶区145.5 km，隧道位于岩溶水平径流带以下段落长度61.6 km，滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象发育，工程安全性差；隧道深埋、桥跨大，工程艰巨；穿越多处环境敏感区，环境适应性差。经五峰南方案虽能扩大路网覆盖面，带动贫困山区发展；但隧道位于岩溶水平径流带之下段落长度 9.8 km，安全风险大；大于10 km隧道6座，最长隧道20.6 km，工程困难；且为交通盲区，施工不便。经建始北方案地质条件优，隧道长大段落位于岩溶水平径流带之上，仅0.7 km段落长度隧道位于岩溶水平径流带以下，工程设置安全可靠，基本沿宜万铁路(宜昌—万州)、沪渝高速公路及国道G318交通走廊布线，施工便利，工程规模适中，投资节省；因而推荐经建始北方案为合理走向方案。

2 渝宜高速铁路宜昌—恩施段坡度方案比选

渝宜高速铁路整体地势中间高、两端低，山间夹恩施盆地。宜昌—恩施段地形起伏大，且为岩溶强烈发育区，线路需拔高高程，走行于岩溶水水平径流带以上，最大坡度在很大程度上决定了线路高程。结合地形地质条件，对宜昌—恩施段困难地段研究了20‰，25‰，30‰ 3个坡度方案[4-5]。

（1）土城—榔坪段。土城—堡镇间直线距离38 km，但高差达1000 m，自然纵坡已达26.5‰。区域岩溶强烈发育，线路采用大坡度可快速抬升高程1100 m，走行于岩溶水水平径流带之上，以保证工程安全[6]，土城—榔坪单面上坡段坡度方案示意图如图2所示。20‰方案难以适应地形，其中堡镇段隧道无法出露，隧道长达18.3 km，土城段有5.6 km桥梁高度达150 m以上，工程实施难度大。25‰与30‰ 2个方案可有效降低桥高、缩短隧道长度，30‰方案在土城西出站端采用了1处6.65 km的30‰坡段，较25‰坡度平均桥高降低25 m，较20‰方案平均桥高降低100 m，工程改善较为明显；长阳北—榔坪段，30‰与25‰方案工程效果相当。

图2 土城—榔坪单面上坡段坡度方案示意图Fig.2 Schematic diagram of the slope scheme for the single uphill section of the Tucheng-Langping section

土城—榔坪段坡度方案综合比较如表2所示。

表2 土城—榔坪段坡度方案综合比较Tab.2 Comprehensive comparison between the slope schemes for the Tucheng-Langping section

综上所述，土城—榔坪段采用30‰方案可降低岩溶工程风险，改善工程设置条件，有效降低桥高，缩短最长隧道长度；3个坡度方案每列车(CRH380AL、16辆编组)往返能耗相差不大，运营费用基本相当；采用车载300T的CRH380AL动车组通过牵引计算模拟和信号机布设， 3个坡度方案运行时间及运输能力相差甚微。因此，该段最大坡度推荐采用30‰。

（2）榔坪—高坪段。岩溶现象普遍，且高程800 m以下为岩溶水强烈发育区，汪家河、落家河、泗渡河等沟谷横隔线路，深切呈“V”形，线路沿山脊布线，拔起高程走行于高程1000 m左右，保持在岩溶水水平径流带之上一定距离，纵断面呈“梯形”趋势，榔坪—高坪梯形走行段坡度方案示意图如图3所示。

图3 榔坪—高坪梯形走行段坡度方案示意图Fig.3 Schematic diagram of the slope scheme for the trapezoidal running section of the Langping-Gaoping section

线路高程拔起至1000 m左右，汪家河、落家河、泗渡河等“V”型深切沟谷只能采用一跨跨越方式，20‰坡度方案，特殊桥梁高度及跨度增加较多，尤以泗渡河处最为突出，跨度达2.7 km，基本无可实施性；25‰坡度方案地形利用较好，较20‰坡度桥高降低25 m，技术条件改善较明显；局部 30‰坡度虽可进一步降低桥高，但地形适应性和工程设置效果与25‰坡度基本相当。

榔坪—高坪梯形走行段坡度方案综合比较如表3所示。

表3 榔坪—高坪梯形走行段坡度方案综合比较Tab.3 Comprehensive comparison between the slope schemes for the Langping-Gaoping section

综上所述，从工程设置方面分析，25‰方案较20‰可有效缩短泗渡河等“V”形深切桥梁跨度，降低桥高，改善工程设置条件，节省工程投资2.8亿元，30‰较25‰方案改善工程设置条件不明显，节省工程投资相对较少。3个坡度方案每列车(CRH380AL、16辆编组)往返能耗相差不大，运营费用基本相当；采用车载300T的CRH380AL动车组通过牵引计算模拟和信号机布设，3个坡度方案运行时间及运输能力相差甚微。因此，榔坪—高坪岭脊段最大坡度推荐采用25‰。

（3）推荐坡度方案。宜昌—恩施段困难地段土城—榔坪段位于连续单面长大紧坡段，为快速拔起高程，保证岩溶地质安全，同时改善桥隧工程，采用了1处30‰、长度6.65 km坡段，其余地段坡度均不超过25‰；榔坪—高坪段，位于“梯形”起伏坡段，25‰坡度基本可适应地形，保证线路走行高程。其他大部分地段采用20‰坡度可以完全适应地形，局部采用25‰坡度可降低桥高、缩短最长隧道长度。3个坡度方案区间追踪间隔相差不大，运输时间及能耗相差甚微。30‰坡度方案按最不利车型车载区间追踪间隔可满足6min，部分车型车载追踪间隔可满足5min，可通过优化车型车载缩短追踪间隔或局部地段限速以进一步缩短追踪间隔[7-8]。因此，从工程设置条件、有效规避岩溶风险、节省工程投资、满足运输需求等角度考虑，宜昌—恩施段最大坡度推荐采用一般20‰，困难地段采用30‰。

3 结束语

渝宜高速铁路作为沿江通道高标准交通运输体系的重要组成，是一条以路网通道功能为主的高标准高速铁路，宜昌—恩施段穿行于鄂西山区，地形复杂，岩溶发育分布广泛，而经济据点较少，环境敏感点多，遵循“岩溶地质选线”原则，多方案比选推荐工程安全可靠、投资规模小的经建始北方案线路。与此同时，为最大限度满足工程安全，重点对土城—榔坪、榔坪—高坪段较困难的区段进行坡度分析，从工程设置条件、有效规避岩溶风险、节省工程投资、运输能力等方面系统比选，最终分段合理选定宜昌—恩施段最大坡度方案，从而提高铁路建设的实施效率和综合效益。