复杂山区长大隧道越岭段铁路选线方法研究

复杂山区长大隧道越岭段铁路选线方法研究

高 健

（中铁第一勘察设计院集团有限公司　，西安　710043）

摘  要：天陇铁路经天水、陇南，穿越渭河、西汉水、白龙江等水系，线路越岭拔起高度大，线路选线多数段落须用足坡，为地质复杂的山区铁路。沿线分布较多“V”形高山峡谷地貌，分布3条全新世活动断裂带，山体滑坡、泥石流、等不良地质灾害易发；通过对选取段落的全面认识，提出克服高程障碍的3个不同长度越岭隧道方案，对线站位设置、地质、运维、工程设置条件及经济性综合比选，完成米仓山越岭方案的选线研究。基于该研究，以探讨复杂山区长大隧道越岭地段线路选线方案综合研究的方法，为类似项目线路选线与方案优化提供借鉴意义。

关键词：复杂山区；不良地质；山区铁路；多目标比选；综合选线；

1 引言

铁路选线是一项受经济、自然、社会以及工程师意愿等因素影响的综合性工作，一条经过优选的铁路线路可以在保证安全的基础上起到节省投资、保护环境、促进发展等诸多作用。目前已经有了多种线路优选方法，如刘卫仁认为在越岭展线地段，采用加力牵引坡度可以缩短线路，节省投资；高莹认为应建立一套选线策略、优选指标体系和多属性决策模型，为铁路选线提供参考。但每个项目都有其特点，需要根据具体情况选择指标，确定线路方案。

天陇铁路是甘肃省第一条全资建设的地方铁路，沿线穿越了较多“V”形高山峡谷，地理位置决定了其面临着复杂的地质问题，故基于此项目可以进一步培养工程师的“地质选线”理念和能力。结合天陇铁路自身情况，构建优选模型供选线参考。

2 优选指标体系建立

线路的优化工作应被放在整个建设周期内考虑，包括勘察设计、建设及运营管理。优化的效果可以从经济提高程度、交通水平、运行安全性等方面综合评价。所以铁路工程师在进行线路优化时须综合评价。

本文基于工程地质、施工工期、环境保护区以及工程投资四个方面建立评价指标体系，结合天陇铁路案例，对米仓山越岭方案进行优选。构建的评价指标体系如图1所示。

图1 评价指标体系

3 线路方案比选

（1）方案控制因素

地形地貌：区域内地形高陡，为中山区。区域内米仓山最高海拔2800m，河谷最低海拔1160m，相对高差达1640m。

工程地质：区内构造作用强烈，发育较多断裂带，其中康县-略阳断裂属于全新世活动断裂。沿线地层主要为上第三系砾岩夹泥岩，白垩系砾岩夹泥岩，局部通过志留系千枚岩。

施工工期：长大越岭隧道控制项目的工期，越岭隧道长且辅助坑道条件差的情况下会导致工期较长。

站间距：站间距过大会影响运输能力。

研究了如图2所示的3个方案。

图2方案比较示意图

（2）方案评价

1）地质条件评价

从地层岩性方面分析

位于秦岭中山区，通过上第三系砾岩夹泥岩，白垩系砾岩夹泥岩，局部通过志留系千枚岩；泥岩具弱膨胀性，其中CK通过长度约53km，C21K通过约51.2km；C20K通过约50km。

千枚岩可能存在软岩大变形，其中CK已绕避该地层，C21K通过约1.8km，C20K长度约2.8km。

从地质构造方面分析

构造发育，CK以桥隧形式两次通过F6，C21K以桥梁形式两次通过F6，C20K以隧道形式两次通过F5。

从不良地质方面分析

位于秦岭中山区，不良地质主要为危岩落石、泥石流等，其中CK通过2处岩堆、2处滑坡，对工程影响较大；C21K、C20K已绕避不良地质。

2）工程设置条件评价

方案综合比较表如表1所示。

表1 线路方案工程设置条件综合比较表

3）工程经济评价

方案工程经济比较表如表2所示。

表2 线路方案经济比较表

（4）方案分析

1）CK和C21K走行于高速北侧和南侧，均通过泥岩地层，通过长度分别为53km和51.2km；但C21K通过千枚岩地层，通过长度约1.8km，而CK已绕避。CK通过2处岩堆，C21K已绕避不良地质。综合地质情况，CK略差于C21K，但线路长度较短，投资较省。

2）CK和C20K均走行于高速北侧，CK较C20K线路长8.1km，投资节省约5.5亿元，两个方案均通过泥岩地层，通过长度分别为53km和50km，C20K通过千枚岩地层2.8km，CK绕避。CK通过2处岩堆，C20K已绕避不良地质。C20K虽然最为短顺，但隧道长达26km，需设置双洞单线来满足运输能力，故投资较高，工期较长。综合比较，CK优于C20K。

3）综上所述：米仓山越岭段线路方案暂推荐经佛崖取直19.7km隧道方案(CK)。

4 结论

（1）基于天陇铁路米仓山越岭方案研究了3个越岭方案，通过对各方案综合分析，最终推荐经佛崖取直19.7km隧道方案。

（2）复杂山区铁路地段具有“经济据点少、地形地貌复杂、地质灾害频发”的特点，选线时要充分落实各项影响因素，全面贯彻“工程、环保、地质、安全选线”的思路。

（3）选须与地质、环保、工点及站后专业密切配合，积极听取意见，做到“先大后小，先粗后细”，逐步优化方案。

参考文献

[1]高莹. 青藏高原东南部不良地质区铁路选线策略及线路优选研究[D].西南交通大学,2016.

[2]崔腾斐. 考虑环境因素的铁路选线多目标决策系统研究[D].兰州交通大学,2013.

[3]刘卫仁,张晓峰.关于山区铁路选线方法的思考[J].铁道运输与经济,2014,36(04):33-36.

[4]朱颖,魏永幸.复杂艰险山区铁路减灾选线[J].高速铁路技术,2018,9(06):1-4