新建蒙文铁路线路方案研究

史小伦

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

铁路建设是一项牵涉面广，影响因素多，技术层次高的复杂的系统工程，线路方案是铁路工程的关键，它的优劣关系到铁路本身功能的发挥和在路网中是否能起到应有的作用。

我国幅员辽阔，地形复杂多变，资料显示山区占国土面积的65%，目前东部地区路网建设日臻完善，西部偏远山区的铁路网络欠完善，还需要大力建设，为实现全面小康社会铺路。山区地形地貌条件复杂，地质灾害频发，生态环境脆弱等给铁路选线带来了技术挑战，通过对蒙文铁路的选线实践进行综合分析，总结出山区铁路选线的主要影响因素，做好减灾防灾选线，确保铁路运营的安全。

2 工程概况

2.1 工程概况

蒙自至文山铁路是我国中长期铁路网络规划建设的芒市-防城港西南沿边铁路的重要组成部分，是云南省十三五铁路网规划的重点建设项目，项目位于云南省红河州和文山州，线路全长约112.01 km。沿线地质构造发育，区域地质作用强烈、岩性多变、地形复杂、坡陡谷深、气候垂直分带明显，沿线各处水文地质条件差异较大，地表水及地下水发育。沿线另分布有水源保护区、自然保护区、国家级森林公园、大型工业厂矿，昆河米轨多次盘绕交叉，线路选线要求较高，需结合环保、地质、地形条件、经济据点等综合考虑，优化分析。

2.2 铁路主要技术标准推荐意见

1）铁路等级：国铁Ⅰ级。

2）正线数目：双线。

3）设计行车速度：160 km/h（预留 200 km/h平纵断面条件）。

4）线间距：4.4 m。

5）最小曲线半径：一般3 500 m，困难2 800 m。

6）限制坡度：12‰，双机坡24‰。

7）牵引质量：3 000 t。

8）牵引种类：电力牵引。

9）机车类型：旅客列车（动车组、HXD3）；货物列车（HXD2）。

10）到发线有效长：650 m（双机680 m）。

11）闭塞类型：自动闭塞。

3 总体方案研究

3.1 线路走向方案研究

本项目行进于滇东南喀斯特中山地貌，地势南高北低，地形陡峻，工程地质复杂。山脉主要呈北西-北北西向延展，谷岭相间，起伏跌宕；主要通过蒙自湖积平原、岩溶化山地、构造侵蚀山地、岩溶沟谷区、峰丛洼地区、文山盆地等地貌，范围内经济据点较少。控制线路走向的因素有地下暗河径路、文山国家级自然保护区老君山片区、那母果河矿区、水库水源地保护区等方面，在确定红河机场接轨和文山地区站位方案的基础上，综合比选了南线、中线、北线3个走向方案。如图1所示。

1）南线方案

线路自红河机场站引出，绕蒙自铟锌冶炼厂至芷村设站，在中厂附近跨越那母果河，再以长隧方案南绕老君山国家级自然保护区至小街，沿暮底河水源保护区南侧进入文山市。全线新建正线长度112.01 km，工程投资约122.56亿元。重点工程主要是老君山隧道，隧道全长12.94 km，不均匀人字坡，工期约58.9个月。

图1 线路走向方案示意图Fig.1 Sketch map of railway trend scheme

2）中线方案

线路自红河机场站引出，绕蒙自铟锌冶炼厂至芷村设站，出站后线路向东北方向行进经老寨、薄竹，而后与在建蒙文砚高速并行，北绕暮底河水库进入文山市。全线新建正线长度114.28 km，工程投资约120.49亿元。重点工程主要是庄寨隧道，隧道全长11.56 km，不均匀人字坡，工期约57个月。

3）北线方案

线路自红河机场站引出，与开河高速公路并行一段后上跨公路，北绕碧色寨国家文物保护单位后，穿越梨耙山至薄竹后接中线方案。全线新建正线长度123.68 km，工程投资约129.56亿元。重点工程主要是冲寨隧道，隧道全长9.17 km，为单面坡隧道，工期约59个月。

3.2 方案综合比选及推荐意见

从线路长度及工程投资分析：中线与南线两个方案的长度差距不大，南线方案线路长度最短，但隧道工程量大，桥隧比高；中线方案薄竹至文山段线路多走行于岩溶洼地，需以桥梁形式通过，桥梁工程较大，较南线方案节省2.07亿元；北线方案线路长度长，线形条件较差，工程投资增幅最大，较南线方案增加7.3亿元。

1）从工程地质条件分析

南线方案经过的岩溶地段属中等-强烈发育，隧道多处于垂直渗流带，局部地段位于水平循环带；其他主要不良地质问题为滑坡、危岩落石、顺层、顺层偏压、软土、膨胀土等，应通过工程措施处理。

中线方案主要的工程地质问题为顺层、顺层偏压，顺层段落较长；其次为岩溶，经过的岩溶地段属强烈发育，隧道多处于垂直渗流带，局部处于水平循环带；此外为蚀变带、煤层瓦斯、活动断裂等。

北线方案主要的不良地质为岩溶，线路经过的岩溶地段长，隧道长段位于水平循环带，岩溶及岩溶水风险极大；其次为顺层、顺层偏压，顺层段落较长；此外为蚀变带、煤层瓦斯、活动断裂等。

从工程地质角度考虑，北线方案工程条件差，工程风险大；南线方案和中线方案工程地质条件相对略好。

2）从对环境敏感点影响分析

三方案均绕避了碧色寨国家文物保护单位、老君山国家级自然保护区、暮底河水源保护区，但北线及中线方案受三一重工厂区及南方电网变电站控制，均正穿白沙坡温泉矿区范围，对环境影响较大，而南线方案对环境影响较小。

3）从工程风险及难易程度分析

南线方案以桥梁工程跨越那母果河方式，基本避开岩堆、滑坡、断层等不良地质区域，并选取有利位置通过，工程风险可控。北线方案大部分区段均以隧道穿行于可溶岩区域，岩溶、瓦斯、采空区等不良地质分布广泛，工程风险最大。中线方案部分区段以隧道穿行于可溶岩区域，受地形地物限制，薄竹至文山段与文麻活动断裂并行，同时需正穿规划白沙坡温泉矿区范围，地下泉走行径流难以探查，工程风险相对较高。

综上所述，南线方案虽桥隧工程较大，但线路长度最短，工程可实施性好，工程可行性高，工期可控，对环境影响较小；而北线方案及中线方案受控因素较多，部分区段与地质活动断裂并行，工程风险较高。因此，推荐南线方案。

4 局部方案比选

4.1 红河机场至芷村段线路走向方案

本段根据沿线地形、厂矿和地质条件，研究了11.56 km长隧、2.3 km高桥两个方案。如图2所示。

图2 红河机场至芷村段走向方案示意图Fig.2 Sketch map of Honghe airport to Zhicun section

1）11.56 km 长隧方案

线路自红河站引出，跨开河高速，于碧色寨南侧下穿昆河米轨，以长11.56 km庄寨隧道穿头塘至芷村为方案比较终点。线路长度30 km，工程投资约32.78亿元。

2）2.3 km 高桥方案

线路自红河站引出，跨开河高速，于碧色寨南侧下穿昆河米轨，在黑龙潭附近以2.3 km高桥跨越X107县道、下穿蒙文砚东山特大桥，南绕蒙自矿冶银升冶炼厂，经下菲秃至芷村。线路长度30.7 km，工程投资约33.16亿元。

绕避矿区如图3所示。

3）方案比选及推荐意见

从线路长度及工程经济性分析：两个方案的长度差距不大，长隧较高桥方案投资节省0.38亿元。11.5 km隧道绕避厂矿方案线路长度最短，隧道工程量大，桥隧比高。2.3 km特大桥南绕蒙自矿冶银升冶炼厂，线路沿107县道于沟谷中穿行，需要以桥梁通过，桥墩高度介于50～110 m间，桥梁工程较大，线路长度稍长，投资相对略高。

图3 绕避矿区示意图Fig.3 Sketch map of passing round mine area

从工程地质条件分析：两大方案所经地形地貌、地层岩性及地质构造条件基本一致。11.56 km长隧方案不良地质主要为岩溶、危岩落石、顺层偏压等。2.3 km高桥方案线路傍山行走，危岩落石极其发育，处理困难；线路多次穿越昆河米轨，对既有线影响大；此外，线路压矿，以及发育有滑坡、软土、膨胀土。从工程地质角度考虑，11.56 km长隧方案较优。

从工程可靠性分析：两方案线路长度相当，长隧方案较好的避开了厂矿、昆河米轨等控制性工程，地物对该方案影响较小，且辅助坑道条件好，但长隧中段左侧经调查有废弃暗河入口和人工修建的泄水洞入口，均与本线相交，经水头计算，隧道于泄水洞下方约80 m，详实资料有待进一步收集；桥梁方案南绕厂矿，与昆河米轨数次交叉，对既有线影响较大，危岩落石地段较多，地质条件复杂。且需下穿在建蒙文砚高速东山特大桥，正穿下菲秃村落，拆迁较大，且沿线有多处露天石矿。走行径路内控制地物较多，且桥墩高度较大。

综上所述，11.5 km长隧方案线路略短，地质条件好，对既有线影响小，控制地物干扰少，本次研究推荐采用11.5 km长隧方案。

4.2 那母果河至文山段线路走向方案

本段根据沿线经济据点、步都河水源保护区、文山市城市整体规划，研究了文山西侧客站南侧货站、经小街取直方案、经平坝方案3个方案。如图4所示。

图4 那母果河至文山段方案示意图Fig.4 Sketch map of Namuguo river to Wenshan section

1）文山西侧客站南侧货站

线路跨那母果河后，以12.9 km隧道绕行老君山国家级自然保护区，经小街镇者底村、暮底河水库南侧前行进入文山市内，于清水塘设文山客站、三七产业园北侧设文山南货站。线路长度44.58 km，工程投资约48.77亿元。

2）经小街取直方案

线路跨那母果河后，以12.9 km隧道绕行老君山国家级自然保护区，经小街镇者底村设站后，线路取直至文山南设客货共站。线路长度41.56 km，工程投资约46.55亿元。

3）经平坝方案

线路跨那母果河后，以14.9 km隧道经平坝，南绕步都河水源保护区至文山南设客货共站。线路长度46.56 km，工程投资约53.54亿元。

4）方案比选及推荐意见

从线路长度及工程经济性分析：经小街取直方案线形顺直，长度最短，工程最省；文山西侧客站、南侧货站方案次之；经平坝方案线形最差，隧道工程量大，投资最高。

从工程地质条件分析：三大方案所经地形地貌、地层岩性及地质构造情况基本一致，三大方案经过的不良地质均比较发育。

从施工工期分析：经平坝方案为14.9 km单面坡隧道，辅助坑道条件差，施工风险大，工期长。而文山西侧客站、南侧货站和经小街取直方案隧道短，施工风险小，工期短。

从文山南客货共站工程条件分析：若考虑在地区内设客货共站，四个方向引入要求车站地势平坦开阔而文山地形很难满足其要求，咽喉区交叉干扰大，客货干扰严重，客货运集中一处不利于客货运集散且不利于城市经济发展；从文山南客货共站工程条件分析：由于文山地区岩溶洼地众多，地形起伏较大，受地形条件限制，客货共站需设置到发线6条（含正线），到发线兼调车线3条，预留3条，到发线有效长880 m。货场设于线路右侧，设贯通式货物线2条，牵出线2条，预留贯通式货物线4条，车站师宗(富宁)端线路右侧设机务段，蒙自端线路左侧设综合维修工区，工程规模较大。

从运输组织分析：清水塘设文山客站，三七产业园设文山南货站，地区客货分站布置，客货作业无交叉干扰，客运组织和货运组织顺畅，在城市内实现人、物分流对城市综合交通组织影响小。

从与城市规划结合分析：文山市为南北走向盆地，主城区集中于城市北侧，东西向发展空间较小，未来城市规划往南发展，城市南侧有在建大型三七产业物流园区。城区内车流较大，交通拥挤。清水塘设文山客站，城区居民出行较为便捷，且未来城市西侧有正在筹备选址的通用机场，客站建成后，将形成公路、铁路、航空集中的交通枢纽。文山南侧设货站，可有效解决三七轻快货物运输，马塘工业园等重型货物可采用物流方式沿环城公路运至货站，交通便捷。而文山南设客货共站方案，北侧居民出行需至少40 min穿城至城市南侧。城市交通压力较大，居民出行不便。

从带动地方经济发展和国土资源开发方面分析：文山西侧客站、南侧货站方案于城市人口密集区域附近设站，能较好的带动清水塘至城市带土地利用，能较好的带动城市发展，提升沿线土地利用价值，带动地方经济；经平坝方案及小街取直方案远离城市人口密集的北侧，仅于文山南设站，仅能带动该点城市发展，带动地方经济发展及国土资源开发条件略差。

综上所述，文山西侧客站、南侧货站方案重点工程可实施性高，工期可控，线路文山地区客货分站方案与文山市的设站要求相吻合，故本次研究推荐采用经文山西侧客站、南侧货站方案。

5 推荐方案

线路自红河机场站引出，跨开河高速，于碧色寨南侧下穿昆河米轨，以长11.56 km庄寨隧道绕蒙自铟锌冶炼厂至芷村设站，而后跨越四岔河以及红河州和文山州分界点那母果河，南绕老君山国家级自然保护区至小街，沿暮底河水源保护区南侧进入文山市，于城市西侧清水塘设文山客站后折向南，在三七产业园北侧设文山南货站，而后与规划文富、师文铁路衔接，线路全长112.01 km。如图5所示。

6 总结

山区铁路的选线是复杂的循序渐进过程，首先根据工程地质条件、环境敏感点、工程风险及难易程度大的方面确定线路走向，其次根据工程造价、压覆矿产、运输组织、带动地方经济发展和国土开发等各方面进行局部方案比较，将线路走向落到实处，最终形成推荐线路方案，本文通过对蒙文铁路线路走向综合分析得出以下结论。

1）从线路综合交通衔接、公共服务能力、施工方法、工程造价、环境保护等方面对线路进行多方案比选。综合考虑工程地质、水文地质、施工方法对周边交通和环境的影响、工程造价等诸多因素，选出经济合理、技术可行的线站布设方案，力求线路顺直，确保方案技术可行、效益最优。

2）老君山隧道为全线控制性工程，辅助坑道条件受限，受大里程端小街站标高影响，线路拉坡需在优化小街站位基础上，反向拉坡设计，并结合隧道长度，合理规划施工组织方案及土建工期，确保工程按时完工。

3）本项目的建设无论是对西南沿边铁路通道的建设，还是对完善云南省铁路网布局均具有重要作用和意义。

图5 推荐方案平纵断面示意图Fig.5 Sketch map of recommendation scheme plane and profile section