黔桂铁路增建二线速度标准研析

■ 中铁二院工程集团有限责任公司 吕欣 杨举明

黔桂铁路位于广西壮族自治区西北部和贵州省东南部，线路南起广西壮族自治区柳州市，向北经广西壮族自治区河池市、贵州省黔南州，终至贵州省贵阳市，柳州至贵阳运营长度为479km。黔桂铁路是西部陆海新通道主通道的重要组成部分，是西部地区直达北部湾、粤港澳大湾区的货运主通道，也是西南川渝黔等省市与两广间货物交流的便捷通道，定位为一条以货为主、兼顾客运的区际干线铁路。既有黔桂铁路主要技术标准为国铁I级单线、预留双线电气化铁路，牵引质量3800t，限制坡度6‰加力坡13‰，设计速度柳州至金城江段160km/h，金城江至贵阳段120km/h～140km/h。目前，重车方向最大区段每天开行7对旅客列车、26对货物列车，其能力利用率高达99.6%，急需复线改造。线路地理位置如图1所示。

图1 地理位置示意图

本文以黔桂铁路增建二线为例，对既有线复线改造中线路条件及主要工程影响速度标准的各种因素进行研究分析，探讨增建二线速度目标值的选择，最终确定经济、合理的最优方案，可为类似工程提供有益借鉴和参考。

1.既有线工程条件对速度标准的影响

1.1 线路

既有黔桂铁路线路执行《铁路线路设计规范》（GB 50090þ 2006），该规范客货共线铁路速度标准有120km/h、140km/h和160km/h的相应规定。现状柳州至金城江设计速度160km/h，金城江至龙里设计速度140km/h，都匀地段困难条件下设计速度120km/h。黔桂增建二线线路执行《铁路线路设计规范》（TB 10098þ2017），最新规范客货共线铁路速度标准只有120km/h、160km/h和200km/h的相应规定，不同速度标准的主要区别如表1所示。

表1 不同速度标准对应最小曲线半径及线间距

经梳理，既有线平面特征如表2所示。

表2 既有线平面特征

1.2 路基

既有线路基设计执行2005年颁布的《铁路路基设计规范》（TB 10001þ2005）。将《铁路路基设计规范》（TB 10001þ 2005）140km/h时速相关条文与现行《铁路路基设计规范》（TB 10001þ2016）160km/h时速相关条文作对比，主要区别体现在曲线地段路基面加宽值不同和基床填料的应用范围不同。新老规范中，曲线地段路基面加宽值在相同曲线半径条件下差别最大时仅为20cm，对运行速度影响较小，且基床填料的分类选用，是为了控制路基本体的沉降与变形。既有黔桂线运营时间超过12年，沉降变形基本稳定，不足以对运行速度造成关键影响。经研究，既有线设计速度140km/h的路基段落具备160km/h的运营条件。

1.3 桥涵

既有线桥梁设计执行1999年颁布的《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1þ99）和《铁路混凝土和砌体工程设计规范》（TB 10002.4þ99）等规范。设计活载为“中þ活载”，梁部采用《专桥（01）2051》，墩台基础等主体工程的圬工规格均执行当时桥规的相关规定，墩台身钢筋混凝土一般采用C25钢筋混凝土，素混凝土一般采用C20混凝土。现行新建客货共线铁路执行2017年颁布的《铁路桥涵设计规范》（TB 10002þ2017）和《铁路桥涵混凝土设计规范》（TB 10092þ2017）等规范。既有黔桂铁路桥梁梁部采用《专桥（01）2051》，通用梁图中表示“经检算自振频率和振幅满足客车160km/h、货车90km/h的行车要求”，因此，既有桥梁能满足160km/h的速度标准。另外，既有涵洞动力性能满足160km/h的速度标准。

1.4 隧道

既有线隧道执行《铁路隧道规范》（TB 1003þ2005），时速160km及以下隧道建筑限界相同，单线隧道建筑限界采用国标《标准轨距铁路建筑限界》（GB 146.2þ83）之“隧限þ 2A”，双线隧道采用“隧限þ2B”，但时速160km隧道断面内轮廓考虑机车类型、车辆密封性、旅客舒适度等因素，即考虑空气动力学效应影响，其断面与时速140km及以下隧道断面有所不同，具体断面面积如表3所示。

表3 电气化客货共线铁路隧道轨面以上最小净空横断面面积（单位：m2）

1.5 轨道

既有黔桂线有砟轨道区段采用重型轨道标准，60kg/m钢轨，弹条II扣件，轨枕类型为混凝土III型轨枕，满足新旧规范客货共线铁路旅客列车设计行车速度160km/h的运营条件。增建二线有砟轨道设计标准与既有线相同，采用60kg/m钢轨，弹条II扣件，轨枕类型为混凝土III型轨枕。既有线银洞坡隧道和定水坝隧道内采用弹性支承块无砟轨道，采用60kg/m钢轨，预埋铁座式扣件。增建二线线路长度≧3km的单个隧道或隧道群内铺设无砟轨道，无砟轨道根据《国铁集团轨道部件使用规定》（铁工电〔2021〕38号），采用双块式无砟轨道结构，采用60kg/m钢轨，WJþ12型扣件。满足设计速度200km/h及以下客货共线铁路运营条件。

经研究，全线大部分段落线路平面满足160km/h标准，仅有金城江出站端、下寨进站端和都匀城区段等短段落不满足160km/h标准；桥梁、路基、轨道均满足160km/h运营速度条件；隧道断面不满足160km/h标准，若既有线提速至160km/h，需对隧道断面进行扩挖，实施难度大，需断道施工，且改造风险高。

2.增建二线速度标准比选研究

鉴于既有线柳州至金城江段、金城江至贵阳段速度标准不一致，故对增建二线的技术标准分段进行研究。

2.1 柳州至金城江段

柳州枢纽内柳州至洛满段已建成双线，洛满至金城江段既有线设计速度为160km/h，本次增建二线结合工程投资、既有线平纵断面条件等因素，研究了设计速度120km/h、160km/h和200km/h三个方案。

经比选研究，设计速度120km/h方案低于既有线标准且较设计速度160km/h方案投资仅节省1.2亿元，研究后舍弃。设计速度200km/h方案，对既有线研究了维持现状和提速至200km/h两个方案，既有线提速至200km/h将引起大量废弃工程，增加投资较多，研究后舍弃。既有线维持现状，增建二线采用200km/h标准，即使在增建第二线不换边情况下，单向运行时间仅可节省约10min，提速效果不明显，无论是否换边，因线间距原因预留工程不能利用，工程投资大，研究后舍弃。因此，该段推荐和既有线速度标准一致的160km/h方案。

2.2 金城江至贵阳段

贵阳枢纽内小西堡（线路所）至贵阳段已建成双线，本次对金城江至小西堡（线路所）段既有线提速改造和增建二线速度标准分别进行了研究。

2.2.1 既有线提速方案研究

本段既有线设计速度为140km/h（困难地段为120km/h），线路平面条件大部分段落满足160km/h标准，具备提速至160km/h的条件。若将既有线提速至160km/h标准，虽然可节省运行时间16.1min，但需对既有隧道断面进行扩挖。经研究，需扩挖隧道120座——104172m，同时废弃部分预留工程，改造工程量较大，对列车运营干扰较大，综合考虑投资及运营干扰等因素，本段既有线维持既有标准不变。

2.2.2 增建二线方案研究

结合沿线工程地质条件、既有线资料、预留工程等，研究了与既有线同标准增建二线（方案Ⅰ）；增建二线采用160km/h标准，部分维持既有（方案Ⅱ）；增建二线采用160km/h标准（方案Ⅲ）；增建二线采用120km/h标准（方案Ⅳ）四个方案。主要技术标准差异见表4。

表4 主要技术标准差异表

方案Ⅰ：与既有线同标准增建二线方案

线路自金城江站引出，采用与既有线相同标准，为充分利用预留工程，基本按原预留位置增建第二线至龙里（小西堡），线路长度275.808km。

方案Ⅱ：增建二线采用160km/h标准方案，部分维持既有

该方案线路走向同方案Ⅰ一致，基本按原预留位置增建第二线，局部利用既有线预留工程段落，增二线段维持既有标准。经梳理，增二线金城江出站端受车站布置影响采用1200小半径且无法改建，都匀外绕段同样采用小半径，其余段落线路平面均满足160km/h标准，由于160km/h以下路基及桥梁形式相同，隧道断面160km/h较140km/h增大，金城江至龙里段既有及预留隧道均为140km/h以下断面形式，增二线涉及预留隧道8座1898延米采用140km/h标准要求，其余新建隧道均按160km/h标准新建。线路长度275.808km。

方案Ⅲ：增建二线采用160km/h标准方案

该方案线路走向同方案Ⅰ一致，基本按原预留位置增建第二线，都匀外绕段仍采用120km/h标准，其余段落增建二线工程均按照160km/h标准设计。对既有线预留工程中不满足160km/h条件的隧道进行扩挖改造，以及将金城江出站端及下寨进站端既有线曲线半径（1200m）改造为满足160km/h标准，其中下寨段线路桥隧工程较大，改造困难，二线按一次性双线改建约2km。线路长275.808km。

方案Ⅳ：增建二线采用120km/h标准方案

该方案线路走向与方案Ⅰ一致，基本按原预留位置增建第二线，线路长度277.282km。

四个方案主要工程数量及投资比较见表5。

表5 主要工程数量及投资比较表

经研究，方案Ⅳ与方案Ⅰ相比，因标准差异较小，节省投资较少，不但运行时间增加10.8min，还降低了线路标准，因此不宜采用；方案Ⅱ较方案Ⅰ运行时间仅节省2.8min～3min，但投资增加4.43亿元，投资节时比高，较不经济；方案Ⅲ较方案Ⅰ运行时间仅节省3.8min～4.5min，但投资增加7.62亿元，投资节时比高，较不经济。根据项目功能定位，本线以货为主，对运行速度要求不高，故推荐投资较省的方案Ⅰ，即与既有线同标准增建二线方案。本线增建二线后，金城江～龙里（小西堡）设计速度140km/h，困难地段120km/h。

4.结语

深入分析既有黔桂铁路设计资料和实际工程条件后，根据项目功能定位、客货流特点，综合考虑运输组织、预留工程、地形地质、工程投资等因素，合理确定增建二线与既有线相协调的主要技术标准。针对预留复线条件的单线铁路，在进行增建二线速度标准研究时，要充分考虑预留的桥梁、隧道、车站和路基等工程，并按照“充分利用既有工程，避免大拆大改”的设计原则，合理确定技术标准，尽量节省工程投资。黔桂铁路增建二线速度标准宜采用与既有线相同的速度标准，既符合项目功能定位，满足运输需求，又能充分利用预留工程，节省工程投资。