白阿鐵路白城至鎮(zhèn)西段既有線增二線方案研究

劉樹春 閻建斌

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

1 概述

1.1 既有白阿鐵路概況

(1)歷史沿革

白阿線東起吉林省白城市，西至內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁右翼前旗，全長354.7 km，共有車站21個，是內(nèi)蒙古東部地區(qū)重要橫向運輸干線。白阿線建于1931～1937年，是日本侵略者出于發(fā)動侵華戰(zhàn)爭和掠奪我國礦產(chǎn)及林業(yè)資源而修建的，線路坡度大(最大達(dá)22‰)，曲線半徑小(最小半徑為294 m)，橋涵孔徑不足，列車運行速度低，牽引質(zhì)量小，鐵路路基質(zhì)量差。該線運營至今，各種病害不斷。解放后，雖進(jìn)行了局部整修和簡單改建，但沒有從根本上解決該線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低的問題。

(2)既有鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

鐵路等級:國鐵Ⅱ級;

正線數(shù)目:單線;

最小曲線半徑:300 m;

限制坡度:17‰;

牽引種類:內(nèi)燃;

機(jī)車類型:DF4;

牽引質(zhì)量:上行3 300 t，下行2 500 t;

到發(fā)線有效長度:650 m;

閉塞類型:半自動閉塞。

(3)主要技術(shù)設(shè)備概況

①線路

本線白城至鎮(zhèn)西段既有線全長47.899 km。

全線共有曲線10個，總延長1.67 km，占線路全長的3.5%。其中曲線半徑小于600 m的有2個，總延長0.604 km，占曲線總長的36.2%;曲線半徑小于800 m的有5個，總延長1.150 km，占曲線總長的68.9%;曲線半徑大于等于800 m的有5個，總延長0.519 km，占曲線總長的31.1%;最小曲線半徑350 m。

本段既有線路大部分位于平原微丘，地勢較為平緩，總的地勢為南高北低，縱斷面最大坡度2.5‰，最短坡段長度180 m。

②軌道

既有線采用43 kg/m 25 m鋼軌，約1/3左右線路采用50 kg/m鋼軌，極個別地段采用60 kg/m鋼軌。既有線道砟為二級碎石道砟;軌枕為69型或Ⅱ型混凝土軌枕，一般地段每公里鋪設(shè)1 760根。

全線既有平交道口34處，其中有人看守道口4處。

③路基

既有鐵路修建年代久遠(yuǎn)、線路標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差。大部分路基填筑低矮，路堤高度一般1～3 m，部分地段填筑較高，最高達(dá)15 m。坡面形式為直線形，坡率1∶1～1∶1.25之間，路基邊坡主要栽種植被防護(hù)。既有線基床路基填料多為粉土含細(xì)圓礫、礫砂、細(xì)圓礫土，填料組別為C、B組，基床壓實度普遍不滿足提速要求。因路基低矮，全線無系統(tǒng)的排水措施，使得部分地段在夏季時水害頻發(fā)，為防止水沖刷線路，工務(wù)部門在部分地段修筑了擋水壩。其中K21+000～K27+000段2007年發(fā)生水害，路堤單側(cè)浸水，K42+300～K43+400段在2008年曾發(fā)生水漫鋼軌現(xiàn)象。另外既有路基主要病害還有基床下沉擠出、翻漿冒泥和凍脹現(xiàn)象。造成路基病害的主要原因是因為路堤填高較低、填料較差及排水不良等。

④橋涵

既有線有1座18.1 m小橋，13座涵洞。主要存在問題為:混凝土梁橋及涵洞多數(shù)有裂紋，基底下沉;橋梁墩臺淺基裂紋較多，橋涵孔徑不足。

⑤車站概況

白阿鐵路白城至鎮(zhèn)西段沿線分布5個車站，分別為白城、五家戶、平臺、平安鎮(zhèn)、鎮(zhèn)西，各站均有專用線在站內(nèi)接軌。除白城站為區(qū)段站外，其他各站均為中間站。既有車站到發(fā)線有效長為650 m系列，車站站坪坡度均大于1‰。

1.2 區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃

相鄰既有線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃如表2所示。

表1 相鄰既有線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.3 預(yù)測運量

(1)貨運量預(yù)測

根據(jù)沿線地方運量和通過運量預(yù)測，得出研究年度白烏鐵路的區(qū)段貨流密度(如表3所示)。

(2)客運量預(yù)測

根據(jù)東北地區(qū)路網(wǎng)調(diào)整及各線客流預(yù)測的調(diào)整，本線的客運量預(yù)測結(jié)果見表4。

表4 區(qū)段客流密度 萬人___

2 增二線方案研究

2.1 增二線線路方案構(gòu)成

通過分析以上既有線概況，結(jié)合既有線評價、不同速度目標(biāo)值，圍繞如何解決既有設(shè)備病害，提出不同的施工方案，分別研究了120 km/h增二線方案、平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案、160 km/h先處理既有線后增二線方案、160 km/h先增二線后處理既有線方案、沿既有線新修雙線160 km/h方案、線路平面和縱斷面預(yù)留200 km/h條件增二線方案六個線路方案。

(1)120 km/h增二線方案

線路平、縱斷面按120 km/h設(shè)計，靜態(tài)工程投資89 183.6萬元。具體設(shè)計為:

①先原位處理既有線，后增建二線。

②既有線路基處理措施為只處理凍害，其他段落完全利用，不考慮加固，二線與既有線等高。具體為采取基床表層換填A(yù)組土和0.1 m厚的中粗砂并夾鋪一層兩布一膜土工布的措施進(jìn)行處理。具體的施工順序為在既有線的天窗時間先進(jìn)行既有線路基的換填處理，待既有線路基處理完成后在進(jìn)行增二線部分的路基施工，二線與既有線等高。

③考慮本線為Ⅱ級鐵路，既有線軌道為43 kg/m與50 kg/m鋼軌，不滿足Ⅰ級鐵路要求，既有線軌道全部新建。

④專業(yè)都按Ⅰ級鐵路規(guī)范設(shè)計。

⑤由于既有路基較低，既有平交道全部改為公路上跨，投資為1.89億元。

⑥本方案改建半徑線路長度1.7 km，其余地段增二線。

(2)平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案

線路平、縱斷面按160 km/h設(shè)計，靜態(tài)工程投資98 769.1萬元。其他設(shè)計與120 km/h增二線方案一致。

(3)160 km/h先處理既有線后增二線方案

線路平、縱斷面按160 km/h設(shè)計，其他設(shè)計與120 km/h增二線方案一致。改建半徑段落2.4 km，靜態(tài)工程投資102 215.0萬元。具體設(shè)計為:

①先原位處理既有線，后增建二線。

②既有線路基處理措施針對既有線路基凍害或凍害與基床表層承載力小于160 kPa同時存在的地段，采取基床表層換填A(yù)組土和0.1 m厚的中粗砂并夾鋪一層兩布一膜土工布的措施進(jìn)行處理;對路基沒有凍害但基床表層承載力小于160 kPa地段，采用挖除換填或水泥土擠密樁處理。施工順序為在既有線的天窗時間先進(jìn)行既有線路基的換填及加固處理，待既有線路基處理完成后在進(jìn)行增二線部分的路基施工，二線與既有線等高。

③考慮本線為Ⅱ級鐵路，既有線軌道為43 kg/m與50 kg/m鋼軌，不滿足Ⅰ級鐵路要求，既有線軌道全部新建。

④專業(yè)按Ⅰ級鐵路規(guī)范設(shè)計。

⑤由于既有路基較低，既有平交道全部改為公路上跨，投資為1.89億元。

(4)160 km/h先增二線后處理既有線方案

線路平、縱斷面按160 km/h設(shè)計，靜態(tài)工程投資105 374.5萬元。具體設(shè)計為:

①先施工二線，二線開通后，改建既有線。

②施工順序為與既有線拉開7.5 m線間距先進(jìn)行二線的全部施工，二線路基高度比既有線抬高0.6 m，待二線施工完成并轉(zhuǎn)線通車后，在進(jìn)行既有線路基部分的施工。既有線部分的處理措施為整平、壓實后直接填筑路基表層。

③考慮本線為Ⅱ級鐵路，既有線軌道為43 kg/m與50 kg/m鋼軌，不滿足Ⅰ級鐵路要求，既有線軌道全部新建。

④專業(yè)按Ⅰ級鐵路規(guī)范設(shè)計。

⑤由于既有路基較低，既有平交道全部改為公路上跨，投資為1.90億元。

(5)沿既有線新修雙線160 km/h方案

本方案為沿既有線一側(cè)新建雙線，考慮排水問題，在既有路基高度小于1 m的段落新建路基按1 m控制，既有路基高度大于1 m的段落，新建路基按與既有路基等高控制?？紤]既有線路基絕大部分都在1 m以下，結(jié)合地形條件、水文條件、降雨情況及前期的審查意見，增二線段落不考慮排水溝，采用漫流，路基處理措施為M7.5全坡面漿砌片石防護(hù)，下設(shè)小腳墻0.8 m×0.6 m。靜態(tài)工程投資105 466.5萬元。

(6)線路平面和縱斷面預(yù)留200 km/h條件增二線方案

該方案線路平、縱斷面預(yù)留200 km/h條件，其他設(shè)計與160 km/h先增二線后處理既有線方案相同。改建半徑段落2.5 km。靜態(tài)工程投資105 523.8萬元。

2.2 各方案優(yōu)缺點分析

各方案優(yōu)缺點分析如表5所示。

表5 各方案優(yōu)缺點分析

2.3 初步推薦意見

120 km/h雖然投資最省，利用既有線最多，但速度目標(biāo)值與各方的期望明顯偏低，也與該路網(wǎng)的地方意見不相符，因此不宜推薦。

160 km/h先處理既有線后增二線方案、160 km/h先增二線后處理既有線方案、沿既有線新修雙線方案的工程投資分別為102 215.0萬元、105 374.5萬元、105 466.5萬元，工程投資基本相等，但沿既有線新建雙線施工干擾少的優(yōu)勢明顯，如果采用通車后一次達(dá)到160 km/h速度，則新建雙線為好。

平縱斷面預(yù)留200 km/h增二線方案工程投資105 523.8萬元，與160 km/h方案相差不多，若考慮為將來的鐵路提速預(yù)留條件，則平縱斷面預(yù)留200 km/h增二線方案為佳。

平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案比新建雙線方案工程投資節(jié)省6 697.4萬元，比平縱斷面預(yù)留200 km/h增二線方案工程投資節(jié)省6 754.7萬元，同時新增的二線建成后可以一次達(dá)到160 km/h的速度;既有線利用部分30.915 km雖然開通初期達(dá)不到160 km/h的速度，但由于平、縱斷面預(yù)留了160 km/h的條件，在運營期隨著路基的逐步穩(wěn)定，可以逐步提速至160 km/h，同時其他雙繞段落可以滿足速度目標(biāo)值的要求。但由于與預(yù)留200 km/h方案投資相差不多，從預(yù)留發(fā)展的角度，速度目標(biāo)值高的方案有優(yōu)勢，從絕對的投資分析，預(yù)留160 km/h方案投資最少，故應(yīng)結(jié)合投資、預(yù)留發(fā)展、各方要求等綜合分析，平縱斷面預(yù)留160 km/h增二線方案和預(yù)留200 km/h方案作為主要方案。

3 結(jié)束語

該段既有鐵路鐵路的特點是線路平面條件較好，曲線僅占3.5%，線路平面的改造對提速方案投資影響不大;整治既有病害、路基加固改造、平改立等如何適應(yīng)既有線提速改造方案是重點，應(yīng)通過分析客貨運量、功能定位、工程造價及施工方案的有機(jī)統(tǒng)一，合理選擇增二線方案，同期規(guī)劃分步實施，滿足區(qū)域路網(wǎng)的規(guī)劃和本線前后方通路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，符合本線的功能定位，有效促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

［1］ GB50090—2006 鐵路線路設(shè)計規(guī)范［S］

［2］ 鐵建設(shè)函［2005］285號 新建時速200公里客貨共線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定［S］

［3］ 趙清為．鐵路工程設(shè)計手冊:線路［M］．北京:中國鐵道出版社，1994

［4］ 梁棟．基于功能定位的鐵路網(wǎng)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選方法初探［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2009(7):7-9

［5］ 鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司．長春至白城擴(kuò)能工程預(yù)可行性研究［R］．天津:鐵三院，2009

［6］ 鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司．烏蘭浩特至白城擴(kuò)能工程預(yù)可行性研究［R］．天津:鐵三院，2009

［7］ 支東延．鐵路速度目標(biāo)值的選擇［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2005(3):6-8

［8］ TB10001—2005 鐵路路基設(shè)計規(guī)范［S］

［9］ 鐵道部第四勘察設(shè)計院．鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊:站場及樞紐［M］．北京:中國鐵道出版社，2004