集通鐵路擴能改造工程山區選線研究

李洋

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

0 引言

隨著我國經濟的不斷發展和社會的不斷進步，鐵路交通作為一種高效、安全、環保的交通方式，在貨物和旅客運輸中扮演著重要角色。集通鐵路作為連接不同地區的重要干線，擴能改造工程的推進對于提升鐵路運輸能力、優化交通結構具有重要意義。然而，由于地理條件的限制，集通鐵路經過的山區段存在一系列問題，如復雜的地形、陡峭的坡度、多變的氣候等，給鐵路運輸帶來一定的挑戰。為了克服這些困難，山區選線成為必不可少的環節。選線的科學合理性直接關系到工程的順利進行和后期運營的效益。

1 集通鐵路擴能改造工程山區選線的必要性

首先，山區地形復雜多變，涉及高山、陡坡、峽谷等，不同地質條件對工程的施工和運營都產生深遠影響。地質不穩定可能導致山體滑坡、崩塌等地質災害，直接威脅到鐵路線的安全性。其次，氣象條件的不確定性在山區尤為顯著，降雨、雪災等極端天氣可能對鐵路運輸造成較大影響。因此，為了確保鐵路運營的穩定性和安全性，必須通過科學的選線來適應并克服這些自然環境帶來的挑戰。從經濟角度看，合理選線也直接關系到工程的投資回報率。山區地形復雜，如果選線不當，將導致施工難度增大，耗費更多的人力、物力和財力。

另外，山區鐵路的運營成本也與選線的合理性密切相關，通過綜合考慮經濟成本效益，可以選擇對工程整體投資和后期運營成本影響較小的選線，確保投資回報率最大化[1]。

2 集通鐵路擴能改造工程山區選線的關鍵問題

2.1 地質條件

山區常常存在地層不穩定，巖層斷裂、滑坡、崩塌等地質災害，可能對鐵路線的安全性產生直接威脅。這些地質災害的發生往往與地形、巖性、地下水等多個因素相互作用。山區通常具有復雜的地下水系統，地下水的變化可能引起地層的沉降和變形。在選線過程中，需要詳細研究地下水位、水文地質等因素，以避免地下水對鐵路線路穩定性的不利影響。此外，山區的巖石可能存在強度差異，有的地方巖石堅硬，而有的地方可能呈現巖溶地貌，巖石相對疏松。這種差異會對施工難度和工程穩定性造成影響，需要在選線中謹慎考慮。另外，山區常常存在斷裂帶，這是地質構造活動的結果。選線時需要避開或者謹慎穿越斷裂帶，以防止地質災害的發生。地質勘探的不足可能導致對地質情況的不準確了解，從而在選線中遇到未預料的地質問題。再加上某些山區可能處于地質活躍帶，例如地震多發區。這種地區的地質條件可能更為復雜和動態，選線時需考慮地震對鐵路線路的影響[2]。

2.2 氣象因素

山區常常面臨極端天氣事件，如強降雨、暴雪、臺風等，這些極端天氣事件可能對鐵路線的穩定性和安全性產生嚴重影響。主要是包括山區地形復雜，降雨可能引發山體滑坡、泥石流等地質災害，而暴雪則可能導致積雪堆積和結冰。同時，山區氣溫較大的日夜溫差和季節性溫差可能引起鐵路線路的膨脹和收縮，導致軌道的變形和破壞。這對于線路的長期穩定性提出了挑戰。季節性氣溫變化也可能導致鐵路設備的老化和損壞。此外，山區降水量相對較大，特別是在夏季，可能導致鐵路線路出現澇水和山洪。不足的排水系統可能使雨水無法迅速排出，增加了鐵路線路的風險。高山區域風力較大，風雪天氣可能造成積雪堆積和漂移，對鐵路線的正常運營產生阻礙。強風可能導致設備損壞和列車行駛困難。除此之外，山區氣象災害的快速發展和變化使預警和監測成為至關重要的任務。不充分的氣象監測和預警系統可能導致對氣象災害的應對不及時，增加了事故風險。

2.3 地形地勢

山區地形常常具有陡峭的坡度，鐵路線如果穿越過于陡峭的山坡，可能增加施工難度和影響列車的正常行駛。原因在于陡峭的坡度可能需要采取更復雜的工程措施，如挖掘隧道、修筑高架橋等，增加了工程的投資和施工難度。同時，山區地形常常伴隨著曲折的山路，選線時需要設計合理的彎道，以適應地形的曲折變化。因此，需要考慮山區地形的彎曲程度和合理規劃曲線半徑。此外，地形障礙包括河流、峽谷、山脊等，這些地形特征可能在選線中成為難以逾越的障礙。如果選線未能巧妙地規避或越過這些地形障礙，可能導致工程施工復雜度增加，對鐵路線的建設和維護帶來額外困難[3]。

2.4 環境保護

山區通常擁有豐富的自然生態系統，包括植被、動物群落等。選線過程中，如果未能科學合理的規劃可能導致對當地生態環境的破壞。例如，在建設過程中采取大規模的砍伐和土地開墾，可能破壞原有的植被覆蓋，導致水土流失，危及動植物棲息地。山區還是水源涵養區，選線過程中需要特別關注水資源的管理。施工階段可能對周邊水體產生負面影響，如土壤侵蝕、水污染等。此外，如果選線穿越河流或湖泊，可能對水體的自然流動和生態平衡產生持久性的影響。再加上山區地形普遍具有反射、折射的特點，對于噪聲和振動的敏感性較高，在施工和運營階段可能產生一些機械振動和噪聲，如果處理不得當，可能對周邊的生態系統和動植物產生負面影響，影響山區原有的安靜和平衡。

2.5 經濟成本

山區地形復雜，可能需要采取更復雜的工程措施，如隧道、橋梁等，以適應陡峭的坡度和曲折的地形，這些工程措施往往會增加施工難度和成本。例如，在克服陡峭坡地的情況下，可能需要更多的土方工程、支擋結構、爆破作業等，這些都會增加工程建設的成本。為了保護山區的生態環境，還需要投入更多的經費用于環保措施，如生態修復、植被恢復、水資源管理等，環保投入的增加往往會提高工程的總體經濟成本。例如，在修復因工程而受損的生態系統時，可能需要采取種植植被、防護措施等手段，這些都需要額外的經濟支持。

3 集通鐵路擴能改造工程山區合理選線建議

3.1 綜合考慮地質和氣象因素

在選線初期，必須進行全面、深入的地質和氣象因素綜合分析，這包括詳盡的地質勘探、了解地質條件、掌握地下水位、斷層帶等信息。同時，要考慮氣象數據，包括降雨量、氣溫、風力等，以預測可能的氣象災害。通過綜合分析地質和氣象因素，可以為選線提供科學依據，掌握地形地勢的變化，準確把握山區的地質條件和氣象特點，有助于制定出更為合理的選線策略。在選定候選選線后，進行地質和氣象災害的風險評估，明確可能發生的地質災害和氣象災害類型及其頻率。針對可能出現的風險，制訂科學的應急預案，明確災害時的緊急處置和應對措施。例如，建立健全的雨量監測和預警系統，以及應對地質滑坡、泥石流等地質災害的緊急處理措施。通過有效的災害風險評估和應急預案，可以降低災害對工程造成的損害，提高工程的抗災能力[4]。

3.2 優化地形地勢設計

針對山區常見的陡峭地形，建議在選線過程中采用巧妙的設計規避陡峭坡地。通過設置合理的水平曲線，適度采用盤山道、螺旋隧道等設計，減緩爬升或下降的坡度，降低鐵路線的坡度梯度。這不僅有助于減輕施工難度，提高工程的建設可行性，還有利于列車行駛的平穩性和安全性。同時，在山區選線中，避免過度彎曲的設計對于減小地形地勢的影響至關重要?？茖W規劃彎道的設計，采用適宜的曲線半徑，合理控制彎道長度，有助于降低列車行駛時的側向壓力，提高運行的平穩性和安全性。

此外，對于可能影響彎道安全性的地質因素，如巖層斷裂、地裂縫等，要在設計中采取適當的加固和支護措施，確保彎道的長期穩定運行。針對山區常見的地形障礙，如河流、峽谷、山脊等，建議通過合理設計來越過這些地形障礙，減少對自然環境的干擾。采用合適的橋梁和隧道設計，選擇最短的越過方式，并充分考慮地形障礙對環境的影響，盡可能減少對水體和生態系統的破壞。這有助于在工程實施過程中減輕對當地生態環境的影響，提高工程的可持續性[5]。

3.3 建立完善的環保措施

在選線過程中，應采取切實可行的措施保護和修復山區的生態系統。首先，要規劃生態緩沖帶，保留重要的生態節點，避免破壞珍貴的植被、野生動物棲息地。其次，實施植被恢復計劃，通過合理的植樹造林和草本植物種植，加強土壤保護，減少水土流失。這些措施有助于保護和恢復山區的自然生態，確保工程對生態系統的最小干擾。針對山區地質和氣象特點，建議建立科學的水資源管理系統，合理規劃排水方案，避免因工程施工導致的水土流失和水體污染。對于選線可能穿越的河流、湖泊等水體，要建立有效的保護措施，避免工程對水體的破壞?？梢圆捎蒙鷳B護岸、梯田等設計，降低水體受到的沖擊，確保水體的生態完整性。

在工程施工和運營階段，要采取有效的噪聲和振動控制措施，減少對周邊生態環境的干擾。通過采用降噪設備、合理安排施工時間，以及選擇低振動的施工機械，可以最大限度地減緩對動植物的影響。此外，要進行周邊環境的噪聲和振動監測，及時調整措施，確保工程的施工和運營過程對周邊環境的影響處于可控范圍內。

3.4 投資回報率優先

在選線過程中，應進行全面的經濟可行性分析，充分考慮建設和運營的各項成本，以及工程的預期收益。通過科學、合理的財務模型，評估不同選線方案的投資回報率。

在這一過程中，除了考慮工程本身的建設和運營成本之外，還需要綜合考慮未來的交通需求、貨運量、客流量等因素，確保投資回報率的可持續性。為提高投資回報率，建議在工程設計和施工過程中尋求降低成本的有效途徑?？梢酝ㄟ^采用先進的建設技術、提高工程效益、降低材料和勞動力成本等方式，確保在工程建設階段能夠控制好投資規模，提高整體經濟效益。

同時，要充分考慮地形地勢的復雜性，通過合理的設計和規劃，避免因地形地勢問題導致的額外工程投入。在選線方案確定后，要制定靈活、切實可行的運營策略，最大程度提高投資回報率?？梢酝ㄟ^靈活的票價制度、優化列車運行計劃、開發相關的附屬服務等手段，增加工程的收入來源。同時，要密切關注市場需求的變化，及時調整運營策略，確保適應市場的動態變化，提高工程的市場競爭力。

3.5 技術創新應用

在選線前期，應采用先進的地質勘探技術，如激光雷達測繪、地電阻率成像等，以獲取更為精準和詳盡的地質信息。這有助于準確識別地質隱患，掌握地形地勢的復雜性，為選線提供更為準確的地質數據。通過技術創新，可以最大程度地降低地質勘探帶來的不確定性，提高選線的科學性和安全性。在工程設計和施工階段，應充分應用智能化技術，如建筑信息模型（BIM）、無人機測繪、遠程監測等。通過BIM技術，可以進行全過程的數字化設計和模擬，提前發現和解決潛在問題。

無人機測繪可以在山區地形中進行高精度、大范圍的測量，為工程提供詳細的地形數據。遠程監測技術可以實時監測工程施工和運營過程中的各項數據，及時發現并解決問題。這些技術的應用有助于提高工程的設計精度、施工效率和安全性。在工程建設中，應充分采用綠色建筑材料和環保工程技術，選擇具有良好環保性能的建筑材料，如可再生材料、低碳材料等，有助于減少對自然資源的消耗和環境的污染。同時，引入環保工程技術，如植被覆蓋的隧道、生態恢復的工程方案等，有助于降低工程對山區生態環境的影響。通過技術創新，可以使集通鐵路擴能改造工程更加環?？沙掷m發展。

4 結語

通過對集通鐵路擴能改造工程山區選線的研究，不僅強調選線的必要性，還對選線過程中需要關注的關鍵問題有了更清晰的認識。在實際選線過程中，應綜合考慮地質、氣象、地形地勢等因素，采取合理的環保措施和技術手段，以確保選線的科學性和經濟性。同時，本文也為集通鐵路擴能改造工程的山區選線提出了一系列合理的建議，這些建議不僅有助于工程的順利實施，還為今后類似工程提供了有益的經驗和參考。