摘要：大同至原平铁路客运专线经恒山余脉越岭，地形、地质条件复杂。通过区域内地形分析、地质勘察，结合沿线经济据点、环境敏感区分布，研究不同的越岭方案，综合考虑经济发展、工程技术及运营条件等因素，合理选择越岭方案。
关键词：客运专线；越岭地段；铁路选线；方案研究
1 概述
大同至原平铁路客运专线位于华北北部，北接我国“煤都”大同，经朔州市、南连忻州市并通过大西铁路客运专线与省会太原贯通。项目的修建将进一步完善华北西部地区快速客运网络，促进蒙西、晋北与华东、中南、华南等沿海经济发达地区的交流；同时覆盖沿线各中小城市和地区城际客流运输，对加强中西部地区与内地经济联系、山西省内客运交流具有重要意义。
新建铁路北起在建大张高铁终点下米庄附近，经怀仁县、应县、山阴县、朔州市、代县、原平市，接入大西客专预留樊家庄线路所。线路全长147.9km，沿途经过恒山余脉，为全线唯一的越岭地段，越岭方案的选择不仅关系到线路走向及工程投资，更是施工和运营安全的保障。
2 越岭选线研究思路
2.1 概念
越岭选线是指铁路从一个水系流域通过岭顶隧道（或路堑）进入另一水系流域的铁路选线。其特点是高程障碍大，地形、地质条件复杂，工程艰巨。
2.2地质选线
越岭地段线路方案具有较大的平纵断面摆动范围，需全面了解区域内地形、地质条件；加大地物调查与工程勘察范围，落实不良地质分布及岩性特征，先期开展地质选线。因此，越岭选线的地质工作是区域地质色彩最为浓重的地段。
2.3 选择越岭隧道
根据隧道技术条件及工期要求，合理选择越岭隧道。①采用长隧道越岭，尽量缩短线路长度，以工程换长度；采用特殊施工方案保证工期要求。②利用展线长度争取高程，结合山顶自然沟壑的高程，缩短越岭隧道长度。③线路适当偏离航空线，在山体厚度居中的位置，采用垂直山体的走向，适当展长线路，越岭隧道长度适中。
3 越岭线路方案研究
越岭方案直接影响线路走向、工程投资和施工组织难度，因此必须研究不同的越岭线路方案并进行经济、技术比选分析。
3.1 主要控制因素
（1）地形、地质条件
本段位于山西台背斜、恒山隆起区的西段，是海河支流桑干河与滹沱河的分水岭，线路自大同盆地至忻定盆地，翻越恒山余脉，相对高差500～900m，通过对区域地形研究发现，雁门关附近为恒山余脉山体厚度最薄地段，东、西两端山体逐渐加厚，山势也愈加陡峻复杂。区域内新构造运动较为强烈，断层、断裂发育，其中北麓分布全新世活动断裂，南麓有晚更新世-全新世活动断裂，均呈东西走向，区域内地下水丰富，最大涌水量接近40万方。
（2）主要经济据点
沿线分布有朔州、代县和原平三个市县，代县偏离朔州至原平间的航空线。铁路线路应尽量经过沿线政治、经济据点，并与其发展规划相适应，方便客流集散，带动地方经济及旅游发展。
（3）环境敏感区
范围内有紫金山自然保护区，位于大同盆地东部黄土丘陵区与恒山余脉山区；山顶分布有北齐长城、明长城、烽火台等文物保护区，山南有九龙山泉、马圈泉域。线路宜尽量绕避环境敏感区。
（4）隧道技术及工期要求
目前我国最长双线高铁隧道是西成客专天华山隧道，隧道长16.0km。本线总工期4.5年，要求隧道施工工期不大于40个月，线路方案研究应充分考虑隧道工期，施工及运营便利性。
3.2 线路走向的选择
结合线路总体走向、地形地质条件、环境敏感区及隧道工程要求等，研究了代县境内设站方案、原平境内设站方案和长隧道取直方案。
（1）代县境内设站方案
线路自南辛寨村西南进入恒山隧道，下穿二广高速公路雁门关隧道，出隧道后上跨S251省道，于下官院村西设代县西站，继续南行经崞阳西到达方案比较终点。本方案线路长度52.6km，越岭隧道长14.8km，斜井5座共计7.8km，桥隧比89.3%，工程投资53.3亿元。
图1 越岭地段线路走向方案示意图
（2）原平境内设站方案
线路自牛圈梁村进入恒山隧道，经九龙山泉东下穿二广高速公路桥，出隧道后上跨韩原铁路，进入原平市境内，于上阳贾村南设代县西站，继续南行经崞阳西到达方案比较终点。本方案线路长度50.1km，越岭隧道长15.0km，斜井5座共计8.4km，桥隧比92.7%，工程投资50.7亿元。
（3）长隧道取直方案
线路自何庄村东进入恒山隧道，于炭峪村西出隧道，后沿二广高速公路西侧南行，上跨韩原铁路经崞阳西到达方案比较终点。考虑地形地势及交通条件，本方案不设代县西站；线路长度46.8km，隧道长度16.6km，斜井5座共计9.2km，桥隧比95.2%，工程投资47.3亿元。
（4）优缺点分析及推荐意见
① 从工程地质条件条件分析：代县境内设站方案、原平境内设站方案洞身围岩多为太古界变粒岩及片麻岩，岩性破碎，分别穿越6条断层和12条断层，局部存在小角度穿越断层的现象，对隧道洞身及隧道洞口的稳定产生一定影响，而长隧道取直方案经过的断层、太古界变粒岩及片麻岩长度较短。因此，长隧道取直方案相对较优。
② 从线路平、纵断面条件分析：长隧道取直方案线路较为顺直，较代县境内设站方案、原平境内设站方案分别短5.8km与3.3km，但连续采用18km 25～30‰的坡道，列车末端运行速度降至240km/h，追踪间隔到达6min。另外两方案采用较缓坡度，对列车运行速度及追踪间隔基本没有影响。
图2 越岭隧道长度比选示意图
③ 从带动沿线经济发展方面分析：代县是全线唯一的国家级贫困县、革命老区，拥有雁门关等景点。代县境内设站方案能够兼顾代县居民出行、带动经济发展，符合国家脱贫攻坚精神以及省、市、县相关规划要求。虽然原平境内设站方案地形地质条件相对较好，但车站位于原平市境内，不符合地方发展规划。
④ 从重点工程和工程投资方面分析：长隧道取直方案隧道长度较其它两方案长1.6km，但桥梁长度增加5.0km。工程投资较代县境内设站方案、原平境内设站方案分别少6.0亿元与3.4亿元，占工程投资的12.7%与7.2%。
综上，虽然代县境内设站方案较长隧道取直方案与原平境内设站工程投资增加6.0亿元与2.6亿元，且工程地质条件稍差，但能够兼顾代县居民出行、带动经济发展，站位条件符合各方要求，因此推荐采用代县境内设站方案。
3.3 越岭隧道长度的确定
通过分析沿线地形可知，越岭隧道进口侧山前陡壁与洪积扇的分界高程为1220m左右，因此隧道进口高程宜为1220m。山顶自然沟壑高程为1350m～1450m，呈西高东低之势，因此将越岭位置适当展线东移，能够将长隧道分成两座不大于10km的短隧道。
（1）长隧道方案
线路自南辛寨村西南进入恒山隧道，转向东南下穿紫金山自然保护区缓冲区及二广高速公路雁门关隧道，出隧道后上跨251省道到达方案比较终点。本方案线路长度24.7km，越岭隧道长度14.8km，桥隧比85.4%，斜井5座共计7.8km，工程投资30.4亿元。
（2）短隧道方案
线路南辛寨村北进入恒山隧道，转向东南绕过紫金山自然保护区缓冲区，于小沟村南下穿二广高速公路，东绕代县宏威水泥厂，出隧道后上跨251省道到达方案比较终点。本方案线路长度27.0km，越岭隧道长度14.3km/2座，桥隧比88.3%，斜井4座共计5.4km，工程投资32.0亿元。
（3）优缺点分析及推荐意见
长隧道方案越岭隧道长14.8km，运营通风条件稍差；且下穿了紫金山自然保护区缓冲区，但相关部门已将线路所经地区调整为实验区；下穿二广高速公路雁门隧道，高差在200m以上，工程风险可控。而短隧道方案为缩短隧道长度，将线位东移至沟底自然高程更低的王庄沟，同时采用10km 30‰坡度拔高线路，线路展长2.4km，地质条件变差，增加工程投资2.2亿元，采用长大坡道导致列车末端运行速度降低至210km/h左右。因此，越岭隧道采用长隧道方案。
4 结论
本文结合区域范围内地形、地质条件，经济据点、环境敏感区分布等因素，从大面积着手，多方案比选，综合考虑经济发展、工程技术及运营条件，确定合理的越岭线路方案及越岭隧道长度。阐述了客运专线越岭选线应在地形、地质条件基础上，合理处理线路方案与地方经济发展、环境保护、列车运营条件等全方位的关系，做到综合效益最佳。是比较典型的客运专线越岭选线，对类似的工程具有一定的参考价值。
参考文献：
[1] 国家铁路局.TB 10621-2014 高速铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2014.
[2] 铁道第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册.线路[M].北京：中国铁道出版社，1994.
[3] 曹 祥.山西中南部铁路通道吕梁山越岭段方案研究[J].铁道标准设计，2014（02）
[4] 苏 勇.北同蒲恒山余脉越岭选线[J].铁道标准设计，2006（10）
[5] 中国铁路设计集团有限公司.大同至原平铁路客运专线初步设计文件[R].天津：中国铁路设计集团有限公司，2016.
作者简介：
姚章军（1984—），男，2010年毕业于北京交通大学道路与铁道工程专业，工学硕士，工程师。
论文作者:姚章军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：隧道论文; 方案论文; 原平论文; 线路论文; 恒山论文; 长度论文; 代县论文; 《基层建设》2018年第1期论文;