浅谈山区铁路站场设计-以瑞梅铁路为例

随着我国经济的快速发展和基础建设的逐步完善,铁路建设快速向西部及南部山区和经济欠发达地区延伸,山区铁路也成为了我国铁路网的重要组成部分,其往往起到了拉动地方经济、做好交通服务保障等作用。

但由于受到复杂地形地质条件的制约,开展铁路站场设计时要求设计人员对车站选址、车站规模、布置形式等方面进行综合考虑,从而找到较优的铁路站场设计方案。

0 瑞梅铁路概况

瑞梅铁路是典型的山区铁路之一,位于江西省南部和广东省东北部,为Ⅰ级单线客货共线铁路,设计行车速度160公里/小时,采用电力牵引。

线路起于江西省瑞金市,从赣龙扩能改造工程瑞金站引出,沿途经会昌县、安远县、寻乌县后,跨赣粤省界至广东省境内,经平远县至梅州市引入既有漳龙铁路梅州站。

本线新建铁路全长约239km,全线设车站18座(含预留11座),其中瑞金站和梅州站为接轨站。

瑞梅铁路是振兴赣南原中央苏区的重要载体;是实施精准扶贫、保障脱贫成果的重大民生工程;是一条以客为主、兼顾少量货运的区域性铁路;也是一条集红色文化、客家文化为一体的快速走廊。

1 山区铁路特点

1.1自然特征

1.1.1地形地貌复杂

瑞梅铁路沿线穿越南岭山地、武夷山余脉、兴宁盆地等区域,其地貌单元包含剥蚀中低山、剥蚀残丘、断陷红色盆地,导致铁路沿线地形起伏大,中低山相对高差最高可达650米,由此造成车站路基土石方填挖量明显增多,涉及土石方的取、弃处理等工程量也较大。

1.1.2地质条件较差

如瑞梅铁路沿线山区地层间构造作用强烈、地层分布杂乱,存在滑坡溜坍、危岩、人为坑洞、岩溶、地热等不良地质,路基多需要进行特殊处理,也是导致车站路基工程量增加的原因之一;同时沿线水文地质条件较为复杂,如瑞梅铁路广东段区域内地表河水受丰富的降雨影响、水位存在暴涨暴落情况,增加车站排水设计的难度。

1.2 技术经济特征

1.2.1多为客货共线铁路

山区铁路主要发挥着拉动地方经济、提供交通服务保障等作用,加之建设条件受限,因此往往采用更具综合效益的客货共线铁路。

以瑞梅铁路为例,项目在前期研究过程中比较了单线160km/h客货共线方案、单线160km/h客运专线方案和单线200km/h客运专线方案,根据分析测算,虽然单线160km/h客运专线方案投资最省,但单线160km/h客货共线方案首先能满足促进精准扶贫、保障民生的核心需求,其次通过办理货运业务能为项目开拓一定效益、方案内部收益率相对更优,同时该方案也更为符合国家公转铁的宏观政策,因此最终采用了单线160km/h客货共线方案。

1.2.2限制坡度较大

山区铁路受地形、高程变化影响,牵引方式常采用双机或多机牵引,限制坡度较大。

如瑞梅铁路全线最大坡度按照一般地段13‰进行设计,其中以广东段为例,正线坡度大于6‰的地段占据了全线总长的50.37%,包括部分车站也存在设在坡道上的情况(遵循“会让站设在不大于6‰的坡道上但不连续设置,车站咽喉区在困难条件下坡度不大于4‰、牵出线坡度不大于6‰”等的设计原则)。

1.2.3桥隧比高,投资造价高

由于山区地形地质条件特殊,为确保车站与两端正线平纵衔接平顺、保障施工安全和运营安全等因素,山区铁路一般桥隧比重大,因此投资造价往往较高,车站选址与站型布置也更容易受桥隧因素的限制,例如瑞梅铁路江西段天心站(该站具体布置思路见2.2.1)。

瑞梅铁路广东段桥隧比约75.60%、江西段桥隧比约73.84%,广东段桥涵隧道(含明洞)合计概算费用约占该段总投资的45%、江西段桥隧概算费用约占该段总投资的47%;全线站场路基填挖土石方量累计超过800万方,费用约占全线总投资的9%。即桥隧及站场路基工程的合计费用约占瑞梅铁路总概算的一半。

2 山区铁路站场设计

2.1 站位选择

因自然条件复杂,山区铁路车站站位设计除了需要结合地形地质等客观条件外,还要结合地方经济据点或地方规划、桥隧方案等,经多方面技术经济比较来确定。

如瑞梅铁路平远站,其站位选址受设站范围内石灰石矿地下采空区、邻近水源二级陆域保护区及二级水源保护区、平远城市规划等影响。

通过对多个方案的线路技术条件、车站设站条件、对城市影响大小、征地拆迁总量等多个方面进行分析测算,最终选定了对平远县规划影响更小、迁改填挖工程投资更低、工程条件更好的东侧设站方案。

2.2车站布置形式

参考《铁路车站及枢纽设计规范》,常见的中间站布置形式除最简单的N股道客货共线单线铁路中间站布置形式外,还有横列式的中间站物流中心布置图形、以及横列与纵列相结合的中间站物流中心及工区布置图形。在实际山区铁路站场设计过程中,出于对节省投资、保障运营施工安全、减少对地方现有规划影响等因素,车站布置形式往往不会完全按照规范标准图型布置。

2.2.1N股道会让站图型

如瑞梅铁路天心站为单线三股道会让站,车站两端均受到隧道控制,采用了如图1的车站布置形式。

图 1 天心站示意图

车站站址位于两处大型山体之间,车站两端出站方向正线轨面标高与两端山体最大高差近40米,两端均设隧道,致使站坪布置受隧道范围控制。

同时因站中心与梅州端山体之间存在一段低洼地段,正线轨面标高与地面最大高差超过30米,故在站中心与梅州端咽喉区之间还架设了桥梁段。

为在确保到发线有效长的前提下节省投资、保障运营安全,车站咽喉限制在两端桥梁与隧道之间的路基范围上。

站台与站房设在靠近瑞金端山体的山脚处、紧挨瑞金端咽喉区,此时场坪范围内最大挖深可控制在5米内,在地质条件合理的同时最大程度减小车站场坪挖方、并控制车站路基段整体填挖方量。

因梅州端进站信号机外紧急制动距离内上行进站方向为换算坡度大于6‰的下坡道,故在1股道瑞金端设置安全线一条。

2.2.2横列式中间站物流中心布置图形

如瑞梅铁路寻乌站为单线横列式中间站(图2)。

图 2 寻乌站示意图

根据瑞梅铁路年度区段货流密度测算,2035年安远-梅州段近期上行货运量约63万吨、下行货运量约34万吨,远期上行货运量约92万吨、下行约58万吨,本线主要承担沿线地区地方货运量、整体运量有限,该站物流中心采用尽头式布置形式较为经济可行,因车站两端受桥梁限制,为节省投资、确保运营安全,物流中心采用横列式并设牵出线。

车站瑞金端方向穿越X484县道,该县道两侧百米范围外均为山体、其与两侧山体最大高差可达60米,综合考虑车站场坪与物流中心选址、施工难度、以及对邻近医院和工厂的影响等多个方面,最终车站瑞金端咽喉采用铁跨公的立交形式上跨县道,两端咽喉间站坪及物流中心均采用路基形式设于地质条件合理、地势稳固、山体变坡较缓处,从整体上增强施工运营安全性、降低工程投资,同时也避免了对周边道路和公共设施建筑物的影响。

2.2.3横列与纵列相结合的中间站物流中心及工区布置图形

车站工区设计一般采用与车站纵列布局形式,当车站需同时设置物流中心及工区时,可采用横列式物流中心与纵列式工区结合设置的中间站布局形式,如瑞梅铁路平远站(图3)。

图 3 平远站示意图

平远站近远期预测货运发到运量均低于50万吨,且因场坪存在较大填挖高、物流中心应结合实际需求合理控制场地大小,采用尽头式布置形式较为经济可行;由于车站两端受到桥隧控制,同时还因站址邻近县城城区受到平远县地方规划限制,综合采用该布局可适应上述客观条件,并且一定程度减少铁路用地从而节省工程投资。

瑞金端咽喉与站中心之间因存在山坳汇水区,出于稳定性和运营安全性考虑,该段设桥梁段;同时车站两端进站方向均为大于6‰的下坡道,且梅州端咽喉连接车站物流中心,故在两端分别设有安全线或牵出线以保障运营安全。

2.3 车站排水设计

站场排水设计以地表水的排除为主。

由于山区铁路沿线存在较多山地、河谷和不良地质,地表水涉及河流、雨水、融化雪水等,水文地质条件较为复杂。

为保证路基的稳定和施工运营安全,在车站路基设计时需要同步开展横向及纵向的排水设计。

在开展车站排水设计时,需要结合车站所处范围内的整体地形、附近河流水系与城镇乡村排灌系统的布局、桥隧涵洞设计等进行综合考虑,从全局出发、做到经济合理。

以瑞梅铁路江西段寻乌站排水设计为例,整体设计思路如下:

①根据地区降雨量、汇水面积确定排水沟沟底宽度、沟槽厚度等基本参数;

②根据路基纵断面与横断面确定路基段线间沟、路堑矩形沟、路堤梯形沟、天沟的布置位置;

③根据车站整体地形确定车站地势高低处,确定车站附近自然水系及已有排灌系统,确定桥梁与排洪涵洞设计;

④以“实现尽快将地表水排出”为目的,遵循地表水“由高处向低处排”、“由站中心向两端排”、“由线间向线外排”、“由水沟向已有排灌系统或自然水系排”等原则综合确定水沟流向及排水沟坡度;

⑤进一步完善横向及纵向排水沟的布置,确保车站内的排水沟衔接合理、真正实现将地表水排出站外。

寻乌站排水设计示意如图4所示。

图 4 寻乌站排水设计示意图

2.4 永临结合的临时工程场地设计

许多临时性的工程在建设期间宜采用永临结合的方式进行设计和建设。

例如隧道、桥梁施工时需临时开辟施工场地,开展铺架工程期间会临时设置铺轨基地,用于放置设备、存放及处理材料、人员办公等。在开展同步实施工程时,采用永临结合的方案布置场地可实现临时工程的充分利用、避免产生大量废弃工程,减少土地占用,减少投资、保护周边环境等。

如瑞梅铁路广东段在灵泉寺站(远期预留货运站)站址处设置临时铺架基地(图5)。

图 5 灵泉寺站示意图

结合灵泉寺站远期设计方案开展远期同步实施,该铺架基地临时股道自正线引出后采用与远期到发线相平行的形式布置,临时基地的场坪与到发场及远期灵泉寺站货场场坪范围相重叠,场坪内包括路基、排水等设计也均以兼顾车站远期相关工程开展,从而避免反复施工、减少废弃、节约投资。

3 结语

对于山区铁路来说,其存在地形地貌复杂、地质条件差的自然特征,以及客货共线铁路为主、限制坡度大、桥隧比高、投资造价高的技术经济特征。

在开展山区铁路站场设计时需根据上述特征,充分考虑各类因素的影响,结合线路、地路、桥隧等相关专业设计内容,以尽量减少工程投资、降低施工难度和工程风险、保障施工与运营安全、避免对城镇规划和周边环境造成负面影响、提高对线路运输能力和车站设施设备能力的利用、做好近远期工程的结合等多个方面为主要目标,在站位选择、布置形式、排水设计方面进行全局把握,开展总体设计和综合优化。


本文转自《铁道勘测与设计》——浅谈山区铁路站场设计——以瑞梅铁路为例,作者丁祎晨;仅用于学习分享,如涉及侵权,请联系删除!

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页面更新:2024-04-28

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