峡谷地区城际铁路线路方案研究

吴明辉

(中铁第六勘察设计院集团有限公司线路站场设计院，天津 300308)

我国幅员辽阔，地形复杂多样，据资料显示，山区丘陵约占国土总面积的2/3。近年来我国在复杂艰险山区修建的铁路越来越多，山区特别是峡谷地区，具有地形复杂、自然环境恶劣、地质灾害频发的特点。合理的铁路选线对降低工程实施难度、减少地质灾害对铁路安全的影响有重要意义，因此开展峡谷地区铁路选线研究具有重要现实意义。长治、林州地处太行山脉，周边分布诸多大峡谷，峰谷交错、谷深沟险，地质条件复杂。本文以长治至林州城际铁路为工程背景，从工程投资、线路技术特征、经济据点、环境敏感区、工程地质等方面，对峡谷地区铁路线路方案选定进行了分析和研究。

1 工程概况

1.1 地理位置和路径

长治经平顺至林州铁路位于山西省长治市和河南省林州市，东衔京广高铁、西接太焦高铁，是贯通晋东南、豫北太行山区域的一条重要旅游文化通道。线路由在建太焦城际铁路长治东站引出，经长治—壶关—平顺—林州，线路穿过壶关太行山大峡谷、平顺大峡谷和林州大峡谷，终至规划的安林市域铁路林州北站，线路全长71.7 km[1]。

1.2 主要技术标准

城际铁路，双线；速度目标值Vmax=200 km/h；限制坡度：一般20‰，困难25‰；最小曲线半径：一般2 200 m，困难2 000 m；牵引种类：电力；到发线有效长度：400 m；列车运行控制方式：CTCS-2级列控系统；调度指挥方式：调度集中；最小行车间隔：3 min。

1.3 项目沿线自然特征

1.3.1 地形地貌

线路西起长治盆地经太行山中低山区终至林州盆地，总体地势中间高两边低，山峦起伏较大，地形陡峻，沟壑发育。长治盆地地形平坦，地势开阔，地形略有起伏，海拔900～1 000 m；太行山脉山体走向呈东北—西南走向，地形起伏强烈，沟壑发育，线路穿越中低山区地段，海拔800～1 700 m左右，途经壶关太行山大峡谷、平顺大峡谷和林州大峡谷，其上为厚层状下古生界碳酸盐岩，强烈的新构造运动造成岩石的断裂，流水冰劈形成崩塌区内峡谷纵横，砂岩、灰岩形成峰墙、峰柱、峰林，峰丛；林州盆地为冲积、冲洪积平原区，地形起伏较小，海拔250～500 m。

1.3.2 工程地质条件

(1)地层岩性：沿线主要的地层有三叠系(T)、二叠系(P)、石炭系(C)的砂岩、泥岩、页岩；奥陶系(O)的灰岩、白云岩；寒武系(∈)的灰岩、砂岩、页岩；震旦系(Z)的砂岩；以及第四系全新统(Q4)的冲积、洪积的黏性土、砂类土、粉土、碎石类土及软土。

(2)地质构造：线路在长治地区位于太行山隆起区，对路基高边坡、桥梁基础、隧道围岩的稳定性有一定影响，设计应加强工程措施进行防治，线路在林州断陷盆地被较厚的第四系松散层覆盖，地质构造对铁路工程影响较小。

(3)不良地质：沿线矿产资源比较丰富，主要有煤矿、铝土矿、硅矿、铁矿等，其中煤矿开采及小煤窑等造成的采空区对线路方案的影响最为严重。矿区开采年代久远，采空区分布范围广、地下采空情况复杂，线路原则上应予以绕避。

沿线可溶岩在长治东侧的太行山区分布较多。在构造作用影响下，岩体裂隙发育，进而因地下水长期溶蚀，山体沿构造裂隙逐渐发育为较大型的岩溶，可通过一定的措施对岩溶予以加固以保证工程安全[2]。

太行山山体风蚀较为严重，山高崖陡，因山体崩落而形成的堆积层在雨雪天气或受到剧烈震动时易发生溜塌。山区河流沟谷的坡岸受常年水流作用也容易发生溜塌，溜塌对线路安全影响较小，可通过线路绕避或清方处理等措施解决[3]。

1.3.3 水文地质特征

沿线河流分布主要为浊漳河及其支流，均属海河水系，河流水流均具有典型的雨洪特征，河流水流量随季节有较大变化，流量、水位等参数与降水量正相关，动态极不稳定[4]。按赋存的介质，沿线地下水主要有：孔隙潜水、岩溶裂隙水、基岩裂隙水。山区地表水和地下水对混凝土结构一般不具腐蚀性。

2 线路方案研究

2.1 选线原则

(1)坚持地质选线原则。在选线过程中应深入调查工程地质及水文地质，确定铁路工程受其影响的范围。对于滑坡、坍塌、泥石流、岩溶和泥沼等不良地质区域，以及沙漠、多年冻土等特殊地段，应慎重处理，一般情况下可设法避开。当无法进行绕避时，应选择适当的位置，减少线路穿越距离，同时采取必要工程措施。

(2)坚持环保选线原则。工程沿线环境敏感区众多，主要有老顶山国家森林公园(国家级)、天脊山风景名胜区(省级)、红旗渠风景名胜区(国家级)、太行大峡谷国家地质公园(国家级)等。在线路走向方案研究过程中，应充分考虑沿线森林公园、地质公园、风景名胜区等环境敏感点的分布情况，在工程条件合理的情况下，应予以绕避[5]。条件确实困难无法绕避时，应选取对生态环境影响较小方案穿越，将项目建设对环境的影响降到最低，建设一条社会效益、经济效益与生态效益并重的“绿色铁路”[6]。

(3)坚持重点工程优先选址原则。在工程建设过程中，重点工程如长大隧道、异型桥梁等，往往是本项目建设的控制性工程，对工程项目的工期、造价、走向有重大影响。因此在设计过程中，应将重点工程作为选线过程的控制因素重点研究。

(4)坚持规划选线原则。线路走向和车站设置应尽量兼顾沿线经济据点、旅游景区，充分吸引客流，与城市总体规划紧密联系，与通道内相关线路、其它运输方式合理衔接，使铁路建设在满足城市交通需求的同时，为城市可持续发展保留空间。

2.2 线路方案设计

综合沿线城镇布局、规划、环境保护区、不良地质(采空区)、工程建设条件及投资等因素，形成了长治至林州北方案和长治至林州南方案两个走向方案，进行综合比选。线路方案示意见图1。

图1 长治至林州线路走向方案

2.2.1 长治至林州北方案

线路自在建太焦城际铁路长治东站并行设站北咽喉区引出，以隧道形式北绕老顶山国家森林公园，之后折向东南，上跨既有瓦日铁路(中南部铁路通道)，于壶关县城市总体规划北端辛村东北侧设壶关站，出站后线路折向东北，以隧道形式穿越G2201国道，在平顺县城北侧张井村附近出隧道，于平顺县城北侧设平顺站，出站后线路以16.6 km长隧道向东前行，在硅矿采空区边界南侧出隧道后设虹梯关站，出站后上跨虹霓河，以隧道形式穿越太行大峡谷风景区进入河南省林州市境内，至寨底南侧引入安林市域铁路规划的林州北站。正线长度72.4 km。

本方案利用规划安阳至林州市域铁路，线位范围为安林铁路CK102+900—CK77+500段，该段正线长度为25.4 km。

2.2.2 长治至林州南方案

线路自在建太焦城际铁路长治东站东侧并行设站南咽喉区引出，线路以隧道形式并行在建太焦城际铁路局部穿越老顶山国家森林公园的西南角，线路折向东，上跨S325省道、瓦日铁路(中南部铁路通道)和S225省道，在集店乡常平村北侧设壶关站，线路继续向东于晋庄镇西北侧设晋庄站。出站后，在常家池村的西南侧设双线单洞特长隧道(27.97 km)穿越太行山，出隧道后在河南省林州市南侧设林州南站。正线长度68.9 km。

本方案需对规划安阳至林州市域铁路线位局部调整，调整段落为林州南站至安林铁路CK77+500处，整正段长度为21.5 km。

2.3 线路方案比选

两方案工程投资比较如表1所示。

表1 工程投资比较

长治至林州北方案：线路绕长7.5 km，但工程建设条件较好，投资较南方案省1.16亿元。控制工程为新建1座双线单洞隧道长16.6 km，施工工期较长，但能满足施工工期要求。

长治至林州南方案：线路长度短，但工程建设条件价差，投资较北方案多1.16亿元。控制工程为新建27.94 km长隧道，为双洞单线隧道。因山势较高，轨面高程较低，且隧道为单面下坡，附近没有设置斜井及横洞条件，需设置贯通平导，并设置洞内紧急救援站。进口排水及防灾疏散救援较困难，施工工期无法满足本线要求。

2.3.2 线路技术特征方面

两方案线路技术特征比较如表2所示。

表2 线路技术特征比较

长治至林州北方案：线路沿线多为中低山区及峡谷区，沟谷纵横，为减少长大隧道出现，线路尽量沿沟谷方向走行。本方案线路长度较长，曲线占比大，平面技术特征较差；拔起高度值较小，线路爬坡少，纵断面技术特征较好。

长治至林州南方案：线路沿线地形自西向东地势逐渐升高，至林州盆地附近，地势陡降，线路先随地势以路基形式行至晋庄镇，然后以27.94 km隧道，进入林州盆地。本方案线路长度较短，曲线占比小，平面技术特征较好；拔起高度值较大，线路在隧道内存在长大段落爬坡，纵断面技术特征较差。

2014年与达内教育集团签署了校企合作项目，对186名学生进行了岗前培训；2016年，教育部产学合作协同育人项目《基于移动信息化的“中级财务会计”课程教学内容和课程体系改革研究与实践》项目获批；2017年教育部产学协同育人第一批项目，我校与正保教育集团、厦门网中网软件有限公司合作，共三个项目获批；2017年教育部产学协同育人第二批项目中，我校与中联教育集团、北京方宇软件有限公司、上海财金通教育集团合作，共四个项目获批。以产教融合项目为依托，开展与企业的深度合作，为培养社会、企业急需人才做出了贡献。

2.3.3 经济据点方面

长治至林州北方案：途经壶关县、平顺县虹梯关镇(旅游景点)和林州北，均设站，确保城镇居民及游客出行，通过主要城镇较多，促进当地经济发展作用大。林州市总体规划发展方向为向北、向东发展，在主城区东北方向为红旗渠国家级经济技术开发区，规划安林市域铁路在主城区北侧、开发区南侧拟设林州站，可兼顾带动主城区与开发区的发展。

长治至林州南方案：途经壶关县、晋庄镇(旅游景点)和林州南，均设站。主要通过壶关县，沿线城镇较少，当地居民及游客相对较少，促进当地经济发展作用较弱。长治至林州南方案需调整安林市域铁路的规划至主城区南侧，对开发区的发展带动效应较差。

2.3.4 环境敏感区方面

长治至林州北方案：线路利用隧道形式并行南林高速公路穿越太行大峡谷风景区，线路穿越对太行大峡谷风景区有一定影响。

长治至林州南方案：线路利用隧道形式并行在建太焦城际铁路穿越老顶山国家森林公园的西南角，线路穿越对老顶山国家森林公园有一定影响。

2.3.5 工程地质方面

两方案处于太行山区和林州盆地内，工程地质条件基本相当，影响线路因素主要为采空区分布，两方案均线路予以绕避。

3 结论

(1)长治至林州北方案虽线路长度稍长，但避免了长大隧道，工程风险低、工期短、投资少，更有利于铁路吸引客流，方便旅客出行，长治至林州北方案优势明显，因此，本次研究推荐长治至林州北方案作为贯通方案。

(2)在峡谷地区进行铁路选线时，除了对沿途经济要塞、环境敏感地区、地方规划等因素进行综合考虑外，应加强对沿线地质条件的勘察工作，深入分析沿线地质资料，以便确定合理的线路方案，降低工程风险。

(3)长治、林州地处太行山脉，谷坡陡峻、地质条件复杂，具有典型峡谷地区地形特征，本文基于长林城际线路方案的研究，对峡谷地区铁路选线具有一定借鉴意义。