西延高铁铜川北站站位方案研究

袁 锋

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043)

铜川市位于关中平原与陕北黄土高原的交接地带，南部主要是低平的关中平原，北部以沟壑梁峁地形为主，沟谷切割较深，高差达100 m 以上，沟谷两侧坡面不稳，分布有大量滑坡、溜坍等不良地质灾害。 铜川因煤而立，煤矿资源开采历史久远，境内存在大面积的煤矿采空沉陷区[1]。

铜川市是西延高铁径路上必经的重要经济据点，其站址的选择应符合铜川市城镇规划，满足运输需求和线路的主要技术标准，综合考虑铜川拟选站位的自然条件、既有建筑物、土地综合开发等因素，并尽可能绕避和减小不良地质的影响，此外，确定合理的工程处理措施是线路设计的重点及难点[2]。

1 项目概况

西延高铁是中长期铁路网规划“八纵八横”高铁主通道包(银)海通道的重要组成部分，也是关中城市群城际铁路网的重要干线，地理位置如图1。 西延高铁位于陕西关中及陕北地区，正线自西安东站向北引出，经西安市灞桥区、临潼区、高陵区，咸阳市三原县，渭南市富平县，铜川市耀州区、王益区、印台区、宜君县，延安市黄陵县、洛川县、富县、甘泉县和宝塔区，引入终点既有延安站[3]。 线路设计速度为350 km/h，一次双线设计。 根据运量预测，铜川北站客流最高聚集人数为800 人，拟设2 台4 线[4]。

2 站位选择的基本思路

车站站位与区域内客货运输服务和国民经济的发展有密切联系。 车站具有作业量大、人员多等特点，且周围建筑物比较密集[5-7]，应该考虑多方面因素进行综合比选。

(1)车站位置应与城市发展规划相结合。

(2)应选择地形平坦，地质条件较好，少占农田，便于“三废”的处理和接入较便利的区域。

(3)区段站设置应结合接轨站位置进行综合考虑，可利用既有线基本段，或利用设计线新建基本段。

3 铜川北站站位选择

图1 西延高铁地理位置

铜川市核心区由北市区(王益区、印台区)和南市区(耀州区和铜川新区)组成，两区相距25 km。 根据城市分布特点以及地方政府意见，经技术经济比较，在南市区设铜川站，北市区设铜川北站。

依据北市区地形特点与城市规划，结合采空区和不良地质的分布，在铜川北站的站位选择上，研究了王家河工业园区站位、黄堡镇站位和郭家河站位三个方案。

3.1 方案概述

(1)王家河工业园区站位方案

线路出铜川站折向北，以桥隧工程取直线路，绕避采空区、滑坡群，以高桥跨越王家河，在赵家塬设铜川北站后以隧道穿越王家河工业园区，跨漆水河至方案比较终点(见图2)。

(2)黄堡镇站位方案

线路出铜川站转向东北，穿越董家河工业园区，于黄堡镇北侧台地上设站;绕避煤矿采空区，低桥跨越王家河，以隧道工程穿越王家河工业园区，跨漆水河至方案比较终点(见图2)。

(3)郭家河站位方案

线路出铜川站，以桥隧工程取直线路，绕避采空区，于王家河上游郭家河沟口设铜川北站，跨越漆水河，向北至比较终点(见图2)。

图2 铜川北站站位方案示意

3.2 综合比选

对上述三个站址方案按相关设计方法进行初步设计，站位方案工程经济比较及优缺点对照如表1、表2 所示。

表1 铜川北站位方案工程经济比较

3.3 推荐意见

由表1、表2 可知，王家河工业园区站位方案虽然造价相对较高，但客流吸引能力强，站址及物业开发条件较好，工程可靠性强，并且符合地方政府的规划要求，故予以推荐。

4 不同高程站位方案比选

为保证施工运营安全，避免穿越采空区，线路应在两采空区之间区域布置。 线路通过的赵家塬塬面平坦，分布有王家河工业园区，目前已有30 余家企业入驻。 王家河河谷与塬面高差达150～200 m，为降低跨越王家河的桥梁高度，节省工程投资，结合通道内不良地质分布情况，共研究了二个不同高程的车站方案，方案示意如图3 所示。

表2 铜川北站位方案优缺点分析对照

图3 铜川北站不同高程站位示意

4.1 方案概述

(1)塬头挖方设站方案

以高桥(桥高105 m)跨越王家河，以深挖方55 m设铜川北站，设隧道工程穿越王家河工业园区至比较终点，比较范围内线路长15.102 km，静态投资25.98 亿元，方案示意如图4。

图4 塬头挖方设站方案

(2)塬面设站方案

以高桥(桥高140 m)跨越王家河，在塬面上设站，再以高度为100 m 的高桥跨越北雷沟至比较终点，比较范围内线路长15.102 km，静态投资31.39 亿元，方案示意如图5。

图5 塬面设站方案

4.2 综合比选

塬头挖方设站方案高程较塬面设站方案低60 m，两方案在地质条件及工程设置方面有较大的差异[8-11]。

(1)从安全性方面考虑[12，13]

结合《铁路工程不良地质勘察规程》(TB10027—2012)、《新建铁路西安至延安线压覆重要矿产资源储量评估报告》以及铜川市矿区采煤沉陷情况的相关报告，铜川北矿区采空区移动边界角按50°计算(如图6 所示)。

图6 线路距离采空区影响边界示意

塬头挖方设站方案:线路高程低、车站埋深大，线路距离采空区影响边界68 m，安全性较好。

塬面设站方案:线路距采空影响边界58 m，安全距离余量较小(规范要求距离至少50 m)。

(2)从地质条件方面分析

塬头挖方设站方案线路高程相对较低，两端引线条件较好，隧道埋深较大，围岩条件好。

塬面设站方案虽减少了1 座隧道，但两端引线工程的地质条件较差。 由于高程抬升，隧道浅埋于黄土中，围岩级别大大降低。

(3)从工程设置方面分析[14-16]

塬头挖方设站方案:综合考虑桥梁高度、挖方工程、站房、站前广场及站内生产生活房屋场地布置条件等因素，车站高程设置为945 m;王家河特大桥桥高105 m，主桥采用(124+248+124) m 连续刚构加拱组合结构，桥梁全长1 087 m，最大挖方深65 m，平均挖方深约40 m，土石方为543.4×104m3。

塬面设站方案:较塬头挖方设站方案减少了1 座隧道，但需设置两座高桥，工程量巨大，实施难度也较高。 其中王家河桥桥高为140 m，主桥孔跨为(130+3×260+130) m 的连续钢桁柔性拱，总桥长达2 130 m，仅桥梁工程投资就增加6.07 亿元。

(4)从工程投资方面分析

两个方案的技术经济比较如表3，由表3 可知，塬面设站方案征地拆迁工程投资较大。

经比较，塬面设站方案比塬头挖方设站方案工程投资增加5.41 亿元。

(5)从地方意见方面分析

王益区位于狭窄的沟谷内，周边梁塬内多分布有煤矿采空区，城市无发展空间，仅有赵家塬一处平坦用地可供发展。 目前，园区入驻企业较多，道路建设齐备。 受采空区及高桥桥位条件影响，铁路只能从园区中部通过。 如在塬面设站，对园区切割破坏严重，拆迁工程量较大，且对既有道路及规划路网造成影响，故地方政府不同意该方案。

4.3 推荐意见

虽然塬头挖方设站方案线路中心最大挖深达55 m，挖方工程巨大，安全风险较高，若设计中采取较强的处理措施，工程的安全性可以得到保证。 塬面设站方案虽然取消了土塬坡面的深挖方工程，但产生两座高桥工程和多处浅埋黄土隧道工程，工程投资增加较多，并且影响王家河工业园区的整体规划。

表3 铜川北站不同高程方案技术经济比较

因此，经综合考虑，推荐塬头挖方设站方案。 该方案将站房及生产生活设施设置为线侧平式，可满足站房及生产生活房屋场地的布置要求。

5 结论

(1)在沟壑梁峁地区设站，车站应尽量布设在沟谷，既能充分利用地形，节省工程投资，又能更好地满足城市需求，方便旅客出行。

(2)沟壑梁峁区一般分布有大量的滑坡、错落等不良地质，在保证工程安全的情况下，可采用塬头挖方的形式设站，可达到降低桥高、减少对城区分割的目的。