锡铁山至北霍布逊铁路选线总结

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【摘 要】 锡铁山至北霍布逊铁路位于青海省海西州，沿线地貌主要为戈壁风沙，风沙对铁路的运营安全影响很大，线路的选择直接影响到后期铁路的运营维护成本。本文从线路走向与风沙流向的相交角度出发，提炼几点原则，供以后风沙区铁路选线借鉴。

【关键词】 铁路选线 风沙区

1 项目概况

锡铁山至北霍布逊铁路位于青海省海西州，海拔2600～3000米，承担北霍布逊盐湖矿区至德令哈工业园和饮马峡工业园的原料盐及少量生活物资的运输任务。[1]

2 沿线自然特征

沿线自北向南可分为锡铁山山前冲洪积平原区和北霍布逊湖积平原区两大地貌单元。山前冲洪积平原区地表荒芜，广泛分布细圆砾土，呈荒漠戈壁景观；北霍布逊湖积平原区地表形成盐壳，呈海浪状、核桃皮状及龟裂状等，局部为薄层结皮。

地层主要以第四系湖积砂类土、冲洪积砂类土、碎石类土为主，局部地表分布风积沙。

地下水主要为第四系松散岩类孔隙水；地表水属全集河水系，内陆型河流，在蒸发和渗流作用下最终消失在锡铁山山前洪积扇裙中。

本线区域属青藏高原大陆性气候，区内高寒干燥，大风频繁，昼夜温差较大，年平均风速2.1m/s，主导风向WNW，最大风速（定时）24.3m/s，风向W，年平均8级以上大风日数16d。[1]

3 线路选择

3.1 影响线路走向的地质因素

影响线路走向的最主要不良地质因素为风沙。沿线风沙以流动、半固定沙地、戈壁风沙流为主。

本段沿线风沙主要分布于CK5+500～CK8+900段、CK36+620 ～CK36+860段北霍布逊湖湖滨地带、CK34+500～CK36+620段左侧30～120m以远及CK35+800～CK36+620段右侧30～80m以远段，主要以流动、半固定沙地为主，局部形成沙丘，一般厚0～1m，局部沙丘高0～3m，主导风向WNW、W；一般植被覆盖率小于5%，湖滨段生长芦苇，覆盖率约20%～40%。CK5+500～CK8+900段（并行和跨越废弃既有线），废弃既有线路肩有约0.5m积沙，轨枕处积沙10～20cm，掩埋轨头，风沙危害严重。就风沙物质来源而言，有的是从远处吹来的风积沙，有些则是就地起沙，形成风沙流，均对线路影响较大。[1]（图1）

3.2 线路选择

3.2.1 线路走向与常年风向小交角区段

依据对本支线铁路性质、功能定位、货物流向的研究，本线与西格段可能的接轨站有饮马峡站、锡铁山站和临山站。通过从接轨技术条件、工程地质条件、工程投资及运营条件和工程实施难度分析，最终确定采用锡铁山站接轨方案。西格线为双线电气化铁路而本项目为单线铁路，需在锡铁山站西端设置一段疏解线。

西格线出锡铁山站走向为东西向，支线铁路上行线的走向由锡铁山车站和北霍布逊站的位置决定，要与西格线交叉，走向大致为西北转至东西向，而地区主导风向为WNW、W，故本段线路走向与地区主导风向小角度相交。

本段线路走向控制因素为支线铁路与西格线交叉点位置的选择、地段风沙的影响和桥梁净高的限制。根据重要性排序首先为交叉点位置，其次为地段风沙的影响，最后为桥梁净高的限制。

从选择交叉点的位置和避免风沙对铁路危害的角度考虑，进行了两个方案的比较：以路基形式下穿西格线的西侧远山方案（CK）和以特大桥跨越西格线的东侧靠近山区方案（C3K）。（图2）

（1）西侧远山方案：支线下穿西格线，位置选在西格线临山以桥代路特大桥处。

线路从锡铁山站西端咽喉引出，依地形地势西行足坡而下，与既有西格线并行，下穿临山以桥代路特大桥，后折向东南方向，至山前平原，跨过全集河，线路走行于全集河东侧的山前冲、洪积扇地区，向南至盐湖边沿地区设北霍布逊站，至比较终点。

控制因素分析：控制线路走向的因素有桥梁净高、高压铁塔和地面戈壁流沙。

1）桥梁净高。经过测量，桥梁净高范围为0～10.04m，孔跨32m，两侧净高逐渐递减。电气化铁路建筑限界为6.55m。

2）高压铁塔。高压线路为支线铁路下穿西格线后又一下穿障碍。高压线处于与西格线近似平行位置，二者距离在30m左右，因此线路穿越特大桥后也要避开高压铁塔。

3）地面戈壁流沙。支线铁路所处位置周围植被极少，常年刮风，地面流沙非常活跃。因此一定要避免路堑工程[2]。因为临山以桥代路特大桥走向与地区常年风向处于垂直方向，故线路下穿段走向与常年风向处于小交角近似平行的位置，风沙问题显得格外重要。

（2）东侧靠近山区方案：支线上跨西格线，位置选在锡铁山站西端咽喉外侧。

线路从锡铁山站西端咽喉引出后，以特大桥工程采用回头曲线跨越西格线、折向东至跨越全集河，然后线路折向南，沿山前阶地足坡下行，至全集河站，出站后继续南行，至盐湖边沿地区设北霍布逊站，至比较终点。

控制因素分析：控制因素为上跨西格线桥梁的长度。受高程和限高控制[3]，跨越西格线需设置一座长4.32km的特大桥。

方案分析及推荐意见：西侧方案下穿临山以桥代路特大桥，线路受风沙影响很大，可以通过设置屏障减小风速和阻挡风沙；东侧方案以桥梁工程跨过西格线，避免了风沙的影响，但线路主要走行于锡铁山山前洪积扇上，部分地段有泥石流发育，工程地质条件极差，改善地质条件对工程投资影响很大，而且安全隐患不能全部消除。

西侧远山方案（CK）较东侧靠近山区方案（C3K）长9.79km，但线路走行地区地质条件较好，工程比较简单，桥隧工程较小，桥梁总长较东侧靠近山区方案（C3K）短4.2km，工程投资较东侧靠近山区方案（C3K）省7781万元。经综合分析，推荐西侧远山方案（CK）。

3.2.2 线路走向的确定

按影响的重要性，对西侧远山方案控制因素排列处理。电气化铁路建筑限界为6.55m

风沙区路堑工程很容易被淹没，因此，本段选择采用路堤工程。受桥梁净高限制，下穿段采用高路堤工程主动减少风沙的危害显然不合实际，只能使路堤结构高度在有限的空间内最大。通过计算分析，下穿点选在67号墩与68号墩之间，桥梁净高10.04m（地面标高2905.4m，梁底标高2915.08m）。轨面设计标高2908.35m，地面至轨面标高3.31m，桥梁净高富余量0.18m。线路走向可行。

因为受限因素很多，本段只能采取被动的防沙措施。在距线路150m风沙上游设置三道透风式防风沙栅栏，降低风速，层层阻挡流沙；适当放缓路堤边坡，利于流沙通过，适量疏导沙流，减少积沙；同时坡面采取粗颗粒土防护，防风蚀路堤；路堤外侧设置石方格沙障，防止就地起沙。经过实验，各种防沙措施作用很明显，能够有效的减少风沙。

分析认为，线路尽可能不要走行于与常年风沙流向近似相同的位置，但不可避免的情况下，宜选择桥梁和高路堤结构工程；如果条件限制，则在风沙上游一段距离由远至近设置各种减小风速、采取固、阻、输、导等各种工程减少风沙的危害[5]。

3.2.3 线路走向与常年风向大交角

全集河站至北霍布逊站段，线路走向与风沙呈大角度相交近似垂直，在本段线路走向的选择上共进行了西方案（CK）、中方案（C5K）、东方案（C4K）三个方案的比较。本段线路控制因素主要为风沙。（图3）

（1）西方案（CK）：线路由全集河站引出后，走行于地区土坡梁上，基本与全集河平行南下，直到进入盐湖矿区折向东，至卤水沟北侧设北霍布逊站，至比较终点。本段线位地形比较平坦，工程设置较简单，主要为路基工程，线路长21.1km。

（2）中方案（C5K）：线路由全集河站引出后，选择顺直方向至北霍布逊站位，至卤水沟北侧设北霍布逊站，至比较终点。线位地形起伏较大，在进入盐湖区由于受地形影响，需设一座2.5km特大桥。线路长20.34km。

（3）东方案（C4K）：线路由全集河站引出后，基本沿沙漠道路方向行至CK31+000附近，然后折向南，至卤水沟北侧设北霍布逊站，至比较终点。线路靠近道路，施工比较方便，但是线路靠近山区，所经地区部分地段有泥石流发育，地质条件差，比较段落长20.62km，主要为路基工程。

控制因素分析：本段主要考虑风沙对线路的影响。在风沙区，西方案依据地形地势主要以路基工程走在山梁上，而风沙与线路走向大角度相交，山坡天然减少风沙对线路的影响，只需设置适采取适当的防沙措施即可；中方案和东方案依据地形地势走行，需要设置高路基和大量辅助防沙工程减轻风沙对线路的影响。

方案分析及推荐意见：西方案（CK）线路有所展长，但是线路走行地区地质条件较好，工程比较简单，桥隧工程小，走行在山梁上有效的避免风沙的影响；中方案（C5K）线路最短且顺直，但是不能适应地形，桥隧工程较大，较西方案（CK）多5432万元；东方案（C4K）靠近道路，施工比较方便，但是地质条件差，工程措施需要加强，较西方案多2324万元；中方案（C5K）和东方案（C4K）还需另设防沙措施。经过综合分析，推荐西方案（CK）。

4 结语

通过以上分析，对戈壁风沙地区的选线原则总结为以下几点：

（1）在戈壁风沙区选线，线路最好采用桥梁工程，一般依据地形地势采取路堤通过，尽量避免出现路堑。

（2）线路走向尽量与风向形成大角度相交，在路堤两侧做好防护带，根据当地风沙的强弱及地质条件，控制好防护带的面积，最好能走行于地形较好的土坡梁上，可以减少防沙工程。

（3）线路尽可能不要走行于与常年风沙流向近似相同的位置，但不可避免的情况下，宜选择桥梁和高路堤结构工程；如果条件限制，则在风沙上游一段距离由远至近设置各种减小风速、固、阻、输、导风沙等各种工程减少风沙的危害[5]。

参考文献：

[1]中铁第一勘察设计院集团有限公司.锡铁山至北霍布逊支线铁路可行性研究[R].西安：中铁第一勘察设计院集团有限公司，2011.

[2]冯德泉.库尔勒至格尔木铁路风沙地区选线[J].铁道建筑，2012（6）：110-113.

[3]中华人民共和国铁道部.GB50090-2006 铁路线路设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[4]中华人民共和国铁道部.TB10001-2005 铁路路基设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[5]铁道部第一勘察设计院.铁路工程设计技术手册·路基[M].北京：中国铁道出版社，1995.