集通铁路扩能改造工程山区选线研究

李洋

（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070）

0 引言

随着我国经济的不断发展和社会的不断进步，铁路交通作为一种高效、安全、环保的交通方式，在货物和旅客运输中扮演着重要角色。集通铁路作为连接不同地区的重要干线，扩能改造工程的推进对于提升铁路运输能力、优化交通结构具有重要意义。然而，由于地理条件的限制，集通铁路经过的山区段存在一系列问题，如复杂的地形、陡峭的坡度、多变的气候等，给铁路运输带来一定的挑战。为了克服这些困难，山区选线成为必不可少的环节。选线的科学合理性直接关系到工程的顺利进行和后期运营的效益。

1 集通铁路扩能改造工程山区选线的必要性

首先，山区地形复杂多变，涉及高山、陡坡、峡谷等，不同地质条件对工程的施工和运营都产生深远影响。地质不稳定可能导致山体滑坡、崩塌等地质灾害，直接威胁到铁路线的安全性。其次，气象条件的不确定性在山区尤为显著，降雨、雪灾等极端天气可能对铁路运输造成较大影响。因此，为了确保铁路运营的稳定性和安全性，必须通过科学的选线来适应并克服这些自然环境带来的挑战。从经济角度看，合理选线也直接关系到工程的投资回报率。山区地形复杂，如果选线不当，将导致施工难度增大，耗费更多的人力、物力和财力。

另外，山区铁路的运营成本也与选线的合理性密切相关，通过综合考虑经济成本效益，可以选择对工程整体投资和后期运营成本影响较小的选线，确保投资回报率最大化[1]。

2 集通铁路扩能改造工程山区选线的关键问题

2.1 地质条件

山区常常存在地层不稳定，岩层断裂、滑坡、崩塌等地质灾害，可能对铁路线的安全性产生直接威胁。这些地质灾害的发生往往与地形、岩性、地下水等多个因素相互作用。山区通常具有复杂的地下水系统，地下水的变化可能引起地层的沉降和变形。在选线过程中，需要详细研究地下水位、水文地质等因素，以避免地下水对铁路线路稳定性的不利影响。此外，山区的岩石可能存在强度差异，有的地方岩石坚硬，而有的地方可能呈现岩溶地貌，岩石相对疏松。这种差异会对施工难度和工程稳定性造成影响，需要在选线中谨慎考虑。另外，山区常常存在断裂带，这是地质构造活动的结果。选线时需要避开或者谨慎穿越断裂带，以防止地质灾害的发生。地质勘探的不足可能导致对地质情况的不准确了解，从而在选线中遇到未预料的地质问题。再加上某些山区可能处于地质活跃带，例如地震多发区。这种地区的地质条件可能更为复杂和动态，选线时需考虑地震对铁路线路的影响[2]。

2.2 气象因素

山区常常面临极端天气事件，如强降雨、暴雪、台风等，这些极端天气事件可能对铁路线的稳定性和安全性产生严重影响。主要是包括山区地形复杂，降雨可能引发山体滑坡、泥石流等地质灾害，而暴雪则可能导致积雪堆积和结冰。同时，山区气温较大的日夜温差和季节性温差可能引起铁路线路的膨胀和收缩，导致轨道的变形和破坏。这对于线路的长期稳定性提出了挑战。季节性气温变化也可能导致铁路设备的老化和损坏。此外，山区降水量相对较大，特别是在夏季，可能导致铁路线路出现涝水和山洪。不足的排水系统可能使雨水无法迅速排出，增加了铁路线路的风险。高山区域风力较大，风雪天气可能造成积雪堆积和漂移，对铁路线的正常运营产生阻碍。强风可能导致设备损坏和列车行驶困难。除此之外，山区气象灾害的快速发展和变化使预警和监测成为至关重要的任务。不充分的气象监测和预警系统可能导致对气象灾害的应对不及时，增加了事故风险。

2.3 地形地势

山区地形常常具有陡峭的坡度，铁路线如果穿越过于陡峭的山坡，可能增加施工难度和影响列车的正常行驶。原因在于陡峭的坡度可能需要采取更复杂的工程措施，如挖掘隧道、修筑高架桥等，增加了工程的投资和施工难度。同时，山区地形常常伴随着曲折的山路，选线时需要设计合理的弯道，以适应地形的曲折变化。因此，需要考虑山区地形的弯曲程度和合理规划曲线半径。此外，地形障碍包括河流、峡谷、山脊等，这些地形特征可能在选线中成为难以逾越的障碍。如果选线未能巧妙地规避或越过这些地形障碍，可能导致工程施工复杂度增加，对铁路线的建设和维护带来额外困难[3]。

2.4 环境保护

山区通常拥有丰富的自然生态系统，包括植被、动物群落等。选线过程中，如果未能科学合理的规划可能导致对当地生态环境的破坏。例如，在建设过程中采取大规模的砍伐和土地开垦，可能破坏原有的植被覆盖，导致水土流失，危及动植物栖息地。山区还是水源涵养区，选线过程中需要特别关注水资源的管理。施工阶段可能对周边水体产生负面影响，如土壤侵蚀、水污染等。此外，如果选线穿越河流或湖泊，可能对水体的自然流动和生态平衡产生持久性的影响。再加上山区地形普遍具有反射、折射的特点，对于噪声和振动的敏感性较高，在施工和运营阶段可能产生一些机械振动和噪声，如果处理不得当，可能对周边的生态系统和动植物产生负面影响，影响山区原有的安静和平衡。

2.5 经济成本

山区地形复杂，可能需要采取更复杂的工程措施，如隧道、桥梁等，以适应陡峭的坡度和曲折的地形，这些工程措施往往会增加施工难度和成本。例如，在克服陡峭坡地的情况下，可能需要更多的土方工程、支挡结构、爆破作业等，这些都会增加工程建设的成本。为了保护山区的生态环境，还需要投入更多的经费用于环保措施，如生态修复、植被恢复、水资源管理等，环保投入的增加往往会提高工程的总体经济成本。例如，在修复因工程而受损的生态系统时，可能需要采取种植植被、防护措施等手段，这些都需要额外的经济支持。

3 集通铁路扩能改造工程山区合理选线建议

3.1 综合考虑地质和气象因素

在选线初期，必须进行全面、深入的地质和气象因素综合分析，这包括详尽的地质勘探、了解地质条件、掌握地下水位、断层带等信息。同时，要考虑气象数据，包括降雨量、气温、风力等，以预测可能的气象灾害。通过综合分析地质和气象因素，可以为选线提供科学依据，掌握地形地势的变化，准确把握山区的地质条件和气象特点，有助于制定出更为合理的选线策略。在选定候选选线后，进行地质和气象灾害的风险评估，明确可能发生的地质灾害和气象灾害类型及其频率。针对可能出现的风险，制订科学的应急预案，明确灾害时的紧急处置和应对措施。例如，建立健全的雨量监测和预警系统，以及应对地质滑坡、泥石流等地质灾害的紧急处理措施。通过有效的灾害风险评估和应急预案，可以降低灾害对工程造成的损害，提高工程的抗灾能力[4]。

3.2 优化地形地势设计

针对山区常见的陡峭地形，建议在选线过程中采用巧妙的设计规避陡峭坡地。通过设置合理的水平曲线，适度采用盘山道、螺旋隧道等设计，减缓爬升或下降的坡度，降低铁路线的坡度梯度。这不仅有助于减轻施工难度，提高工程的建设可行性，还有利于列车行驶的平稳性和安全性。同时，在山区选线中，避免过度弯曲的设计对于减小地形地势的影响至关重要。科学规划弯道的设计，采用适宜的曲线半径，合理控制弯道长度，有助于降低列车行驶时的侧向压力，提高运行的平稳性和安全性。

此外，对于可能影响弯道安全性的地质因素，如岩层断裂、地裂缝等，要在设计中采取适当的加固和支护措施，确保弯道的长期稳定运行。针对山区常见的地形障碍，如河流、峡谷、山脊等，建议通过合理设计来越过这些地形障碍，减少对自然环境的干扰。采用合适的桥梁和隧道设计，选择最短的越过方式，并充分考虑地形障碍对环境的影响，尽可能减少对水体和生态系统的破坏。这有助于在工程实施过程中减轻对当地生态环境的影响，提高工程的可持续性[5]。

3.3 建立完善的环保措施

在选线过程中，应采取切实可行的措施保护和修复山区的生态系统。首先，要规划生态缓冲带，保留重要的生态节点，避免破坏珍贵的植被、野生动物栖息地。其次，实施植被恢复计划，通过合理的植树造林和草本植物种植，加强土壤保护，减少水土流失。这些措施有助于保护和恢复山区的自然生态，确保工程对生态系统的最小干扰。针对山区地质和气象特点，建议建立科学的水资源管理系统，合理规划排水方案，避免因工程施工导致的水土流失和水体污染。对于选线可能穿越的河流、湖泊等水体，要建立有效的保护措施，避免工程对水体的破坏。可以采用生态护岸、梯田等设计，降低水体受到的冲击，确保水体的生态完整性。

在工程施工和运营阶段，要采取有效的噪声和振动控制措施，减少对周边生态环境的干扰。通过采用降噪设备、合理安排施工时间，以及选择低振动的施工机械，可以最大限度地减缓对动植物的影响。此外，要进行周边环境的噪声和振动监测，及时调整措施，确保工程的施工和运营过程对周边环境的影响处于可控范围内。

3.4 投资回报率优先

在选线过程中，应进行全面的经济可行性分析，充分考虑建设和运营的各项成本，以及工程的预期收益。通过科学、合理的财务模型，评估不同选线方案的投资回报率。

在这一过程中，除了考虑工程本身的建设和运营成本之外，还需要综合考虑未来的交通需求、货运量、客流量等因素，确保投资回报率的可持续性。为提高投资回报率，建议在工程设计和施工过程中寻求降低成本的有效途径。可以通过采用先进的建设技术、提高工程效益、降低材料和劳动力成本等方式，确保在工程建设阶段能够控制好投资规模，提高整体经济效益。

同时，要充分考虑地形地势的复杂性，通过合理的设计和规划，避免因地形地势问题导致的额外工程投入。在选线方案确定后，要制定灵活、切实可行的运营策略，最大程度提高投资回报率。可以通过灵活的票价制度、优化列车运行计划、开发相关的附属服务等手段，增加工程的收入来源。同时，要密切关注市场需求的变化，及时调整运营策略，确保适应市场的动态变化，提高工程的市场竞争力。

3.5 技术创新应用

在选线前期，应采用先进的地质勘探技术，如激光雷达测绘、地电阻率成像等，以获取更为精准和详尽的地质信息。这有助于准确识别地质隐患，掌握地形地势的复杂性，为选线提供更为准确的地质数据。通过技术创新，可以最大程度地降低地质勘探带来的不确定性，提高选线的科学性和安全性。在工程设计和施工阶段，应充分应用智能化技术，如建筑信息模型（BIM）、无人机测绘、远程监测等。通过BIM技术，可以进行全过程的数字化设计和模拟，提前发现和解决潜在问题。

无人机测绘可以在山区地形中进行高精度、大范围的测量，为工程提供详细的地形数据。远程监测技术可以实时监测工程施工和运营过程中的各项数据，及时发现并解决问题。这些技术的应用有助于提高工程的设计精度、施工效率和安全性。在工程建设中，应充分采用绿色建筑材料和环保工程技术，选择具有良好环保性能的建筑材料，如可再生材料、低碳材料等，有助于减少对自然资源的消耗和环境的污染。同时，引入环保工程技术，如植被覆盖的隧道、生态恢复的工程方案等，有助于降低工程对山区生态环境的影响。通过技术创新，可以使集通铁路扩能改造工程更加环保可持续发展。

4 结语

通过对集通铁路扩能改造工程山区选线的研究，不仅强调选线的必要性，还对选线过程中需要关注的关键问题有了更清晰的认识。在实际选线过程中，应综合考虑地质、气象、地形地势等因素，采取合理的环保措施和技术手段，以确保选线的科学性和经济性。同时，本文也为集通铁路扩能改造工程的山区选线提出了一系列合理的建议，这些建议不仅有助于工程的顺利实施，还为今后类似工程提供了有益的经验和参考。