周宇清

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京　100055)

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吉圖琿客運(yùn)專線總體設(shè)計(jì)及技術(shù)創(chuàng)新

周宇清

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京100055)

摘要：吉圖琿客運(yùn)專線位于東北山區(qū)，譽(yù)為“東北風(fēng)景最美高鐵”，建設(shè)方案是采用客運(yùn)專線還是客貨共線是前期研究重點(diǎn)，從運(yùn)量特征、能力適應(yīng)性、運(yùn)輸組織、工程投資等方面分析，采用客運(yùn)專線方案定位準(zhǔn)確；為體現(xiàn)出與公路、航空的競(jìng)爭(zhēng)力，從工程成本與相鄰路網(wǎng)適應(yīng)性分析，研究確定速度目標(biāo)值采用250 km/h；鐵路選線應(yīng)考慮規(guī)劃、環(huán)保、地質(zhì)、工程經(jīng)濟(jì)等因素基礎(chǔ)上綜合選線，客站布局結(jié)合規(guī)劃和既有設(shè)備合理選擇；工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是抗凍防寒措施，特別對(duì)路基和隧道的工程措施應(yīng)采取專項(xiàng)設(shè)計(jì)，保證鐵路的安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：吉圖琿客運(yùn)專線；總體設(shè)計(jì)；抗凍防寒；創(chuàng)新

1概述

吉圖琿鐵路客運(yùn)專線位于吉林省境內(nèi)，西起吉林市，東至延邊朝鮮族自治州琿春市，線路全長(zhǎng)360 km，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為時(shí)速250 km/h客運(yùn)專線，線路所經(jīng)地區(qū)屬長(zhǎng)白山系中段，自然環(huán)境優(yōu)美，譽(yù)為“東北風(fēng)景最美高鐵”。吉圖琿鐵路客運(yùn)專線從2008年開(kāi)始設(shè)計(jì)，2011年開(kāi)工建設(shè)，歷經(jīng)4年建設(shè)工期，于2015年9月20日順利通車，針對(duì)本項(xiàng)目所屬東北區(qū)域的自然和經(jīng)濟(jì)特征，設(shè)計(jì)中采用了切合實(shí)際的設(shè)計(jì)方案及工程措施，并且通過(guò)了建設(shè)期間施工及投入運(yùn)營(yíng)后良好狀況的檢驗(yàn)，本文在于總結(jié)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)東北地區(qū)建設(shè)客運(yùn)專線具有一定的借鑒作用。

2新線建設(shè)方案的選擇

2.1　沿線經(jīng)濟(jì)特征

吉圖琿鐵路客運(yùn)專線經(jīng)過(guò)吉林省的吉林市和延邊朝鮮族自治州，其中延邊州境內(nèi)正線長(zhǎng)度246 km，占全線長(zhǎng)度的2/3。吉林市是吉林省第二大城市，2009年全市總?cè)丝?34萬(wàn)人，人口密度為160人/ km2，人均GDP達(dá)到34 483元。延邊朝鮮族自治州是中國(guó)朝鮮族主要聚集地，朝鮮族人口占總?cè)丝诘?6.7%，占全國(guó)朝鮮族人口的43%。人口密度為51人/km2，2009年全市總?cè)丝?18萬(wàn)人，人均生產(chǎn)總值20 617元，低于25 511元的全國(guó)平均水平(注：數(shù)據(jù)源于各地統(tǒng)計(jì)公報(bào))。

沿線地區(qū)旅游資源得天獨(dú)厚。著名的景點(diǎn)有吉林市的霧凇奇觀、“華夏避暑第一湖”——松花湖、神奇?zhèn)グ兜拈L(zhǎng)白山、悠遠(yuǎn)神秘的三國(guó)邊境風(fēng)貌。2009年沿線地區(qū)共接待國(guó)內(nèi)游客2 046萬(wàn)人次。

延邊朝鮮族自治州地處中俄朝三國(guó)交界地帶，被譽(yù)為“東北亞金三角”，是東北亞六國(guó)和我國(guó)東北地區(qū)構(gòu)成的地理幾何中心即東北亞核心區(qū)，正好位于規(guī)劃中的東北亞大陸橋的中間位置。延邊州的琿春市距離日本海最近只有15 km，在200 km半徑內(nèi)就密集分布著10個(gè)條件優(yōu)良的俄羅斯和朝鮮港口，可通過(guò)琿春實(shí)現(xiàn)借港出海。

從區(qū)域內(nèi)人口密度和人均GDP分析，沿線屬經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，但旅游資源豐富，客流季節(jié)性特征明顯，同時(shí)處于邊境交界地段，地理位置極具優(yōu)勢(shì)，跨國(guó)貿(mào)易發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2.2　客貨運(yùn)量

從沿線經(jīng)濟(jì)特征分析，當(dāng)?shù)乜瓦\(yùn)需求有限，客運(yùn)量增長(zhǎng)的動(dòng)力主要在于旅游和東北亞長(zhǎng)吉圖先導(dǎo)區(qū)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)，新增運(yùn)量是轉(zhuǎn)移運(yùn)量與誘增運(yùn)量之和。預(yù)測(cè)新線近期區(qū)段客流密度1 260萬(wàn)人，客車對(duì)數(shù)55對(duì)；上行貨物以煤炭、木材、糧食等為主；下行貨物主要是石油、水泥、化肥農(nóng)藥、集裝箱等，近遠(yuǎn)期最大區(qū)段貨流密度分別為1 696萬(wàn)t、2 004萬(wàn)t?？拓涍\(yùn)量特點(diǎn)是客流增長(zhǎng)較快，貨運(yùn)量緩慢增長(zhǎng)。

2.3　既有線概況

既有長(zhǎng)圖鐵路吉林至圖們段線路長(zhǎng)403 km，陸續(xù)建于1910～1933年間，為國(guó)鐵Ⅱ級(jí)、單線、限制坡度13.0/12.0‰、最小曲線半徑300 m、內(nèi)燃牽引、牽引質(zhì)量2 100～5 000 t、到發(fā)線有效長(zhǎng)650(部分1 050) m、半自動(dòng)閉塞，線路允許速度為90 km/h，吉圖段開(kāi)行客車11對(duì)，最大上行貨流密度達(dá)到695萬(wàn)t。既有線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、牽引質(zhì)量小、運(yùn)行速度慢、設(shè)備老化、運(yùn)輸能力不足。

2.4　新線建設(shè)方案的比選

對(duì)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低的既有線，從工程投入與產(chǎn)出對(duì)比以及鐵路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，既有線改造的建設(shè)方案投資基本與新線不相上下，在能力、速度、動(dòng)車組運(yùn)行條件等方面均難以滿足運(yùn)輸需求，因此，建設(shè)方案采用新建雙線方案，并重點(diǎn)研究200 km/h客貨共線、客運(yùn)專線2個(gè)方案[3]。

2.4.1從運(yùn)量特征分析

客流增長(zhǎng)速度明顯大于貨流增長(zhǎng)速度，新增運(yùn)量應(yīng)以客流為主，貨運(yùn)量長(zhǎng)期維持在單線運(yùn)量水平，貨物運(yùn)輸以煤炭、木材、糧食等大宗貨物為主，煤炭所占比重較高，對(duì)速度、時(shí)間要求不高等特點(diǎn)，利用既有線承擔(dān)貨運(yùn)可滿足運(yùn)輸需要，客運(yùn)專線方案更適合本線運(yùn)量特征，可以減少貨運(yùn)對(duì)客運(yùn)及環(huán)境的影響?？瓦\(yùn)專線方案較200 km/h客貨共線方案，進(jìn)一步縮短了旅行時(shí)間，能夠?yàn)槁每吞峁└痈咝П憬莸倪\(yùn)輸服務(wù)。

2.4.2從能力適應(yīng)性分析

客運(yùn)專線方案新建雙線滿足客運(yùn)需求，既有長(zhǎng)圖線可滿足近遠(yuǎn)期貨運(yùn)量需要；200 km/h客貨共線方案新建雙線和既有線能力均有富余運(yùn)輸能力均滿足要求。

2.4.3從運(yùn)輸組織分析

客運(yùn)專線方案實(shí)現(xiàn)了通道客貨分線運(yùn)輸，避免了客貨間行車干擾，通道能力較大，運(yùn)輸組織順暢，更符合我國(guó)鐵路“客貨分線運(yùn)輸”的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。

200 km/h客貨共線方案新線仍為客貨混運(yùn)，客貨車速度差較大，影響動(dòng)車運(yùn)營(yíng)速度和線路能力，相鄰路網(wǎng)既有線均為內(nèi)燃鐵路，跨線車上新線均需換掛機(jī)車，運(yùn)輸組織不順暢，運(yùn)營(yíng)組織難度較大。

2.4.4從工程投資分析

客運(yùn)專線方案較客貨共線方案總投資約增加6%，客貨共線方案減少投資有限，按照“強(qiáng)本簡(jiǎn)末”的建設(shè)方針，初期加強(qiáng)線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，采用客運(yùn)專線方案更有利于鐵路長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.4.5從地方需求和客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)延伸上分析

由于沿線既有線運(yùn)輸能力小和效率低，旅游產(chǎn)業(yè)是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展中支柱產(chǎn)業(yè)之一，交通設(shè)備落后成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，急需建設(shè)快速客運(yùn)鐵路帶動(dòng)發(fā)展，建設(shè)客運(yùn)專線方案能更好地適應(yīng)地方需求；從已建成相鄰路網(wǎng)分析，哈大客運(yùn)專線是東北快速網(wǎng)主干線，長(zhǎng)春—吉林城際鐵路從哈大客運(yùn)專線上引出，采用客運(yùn)專線方案與相鄰路網(wǎng)更加協(xié)調(diào)一致，長(zhǎng)春—琿春間形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的快速客運(yùn)通道。

2.4.6新線建設(shè)方案研究結(jié)論

以預(yù)測(cè)運(yùn)量為依據(jù)，本線客運(yùn)量增長(zhǎng)迅速，貨運(yùn)量將長(zhǎng)期維持單線水平，且煤炭、木材等大宗貨物對(duì)旅行速度要求不高，新建客運(yùn)專線并對(duì)既有單線進(jìn)行局部擴(kuò)能可適應(yīng)本通道運(yùn)量特征，滿足未來(lái)客貨運(yùn)輸需要，實(shí)現(xiàn)客貨分線運(yùn)輸，極大改善通道客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量。充分考慮長(zhǎng)春至吉林間已選擇城際客運(yùn)專線的客觀事實(shí)，從整體形成長(zhǎng)春至琿春間客運(yùn)快速通道的角度出發(fā)，采用新建客運(yùn)專線的建設(shè)方案。

3速度目標(biāo)值的選擇

速度目標(biāo)值須根據(jù)時(shí)間目標(biāo)值要求、功能定位、工程投資及與相鄰鐵路網(wǎng)協(xié)調(diào)等因素研究確定[1]。

3.1　客流特征

鐵路客流以長(zhǎng)春、吉林與延吉、琿春間城際客流為主，運(yùn)距不超過(guò)450 km，占總量的53%；至沈陽(yáng)、哈爾濱等運(yùn)距在800 km以內(nèi)跨線客流，占總量的15%；其余主要為北京、濟(jì)南、大連、上海等地經(jīng)哈大客運(yùn)專線與延吉、琿春間長(zhǎng)途跨線客流，運(yùn)距普遍在1 000 km以上，占總量的32%。

3.2　時(shí)間目標(biāo)值的選擇

長(zhǎng)春—琿春間高速公路運(yùn)行距離約560 km、旅行時(shí)間5.5 h，根據(jù)鐵路客車的旅行時(shí)間小于公路的經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)春—琿春間鐵路旅行時(shí)間應(yīng)控制在5.0 h之內(nèi)。

長(zhǎng)春—延吉間航空飛行時(shí)間約為50 min，航空出行附加時(shí)間考慮長(zhǎng)春機(jī)場(chǎng)有客運(yùn)專線連結(jié)、延吉機(jī)場(chǎng)離城近等具體情況采用1.5 h，總旅行時(shí)間約為2.5 h，因此，為與航空競(jìng)爭(zhēng)，長(zhǎng)春—延吉間鐵路旅行時(shí)間應(yīng)控制在2.5 h之內(nèi)。

600 km以上客流對(duì)列車在起訖點(diǎn)和沿線主要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)的服務(wù)時(shí)段要求較高，北京、沈陽(yáng)、上?！蛹g航空飛行時(shí)間約為2.0、1.3、3.7 h，航空出行附加時(shí)間考慮3.0 h，總旅行時(shí)間約為5.0、4.3、6.7 h；若長(zhǎng)春—延吉間鐵路旅行時(shí)間應(yīng)控制在2.5 h之內(nèi)，北京、沈陽(yáng)—延吉間鐵路旅行時(shí)間約為9、4 h，距離800 km以內(nèi)的沈陽(yáng)等城市鐵路仍有時(shí)間優(yōu)勢(shì)，北京、上海等距離超過(guò)1 200 km的城市，鐵路以較低的運(yùn)價(jià)和全天候特性吸引旅客，并可依據(jù)市場(chǎng)需求開(kāi)行“夕發(fā)朝至”客車，憑固有優(yōu)勢(shì)與航空競(jìng)爭(zhēng)。

長(zhǎng)春至琿春間鐵路運(yùn)行距離約470 km，沿線旅行距離800 km以內(nèi)客流占68%，為體現(xiàn)出與公路、航空的競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)揮長(zhǎng)春市核心輻射作用，促進(jìn)長(zhǎng)吉圖先導(dǎo)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，吉林—琿春段時(shí)間目標(biāo)值應(yīng)控制在2.5 h之內(nèi)。

3.3　速度目標(biāo)值的選擇

由于吉林—琿春間時(shí)間目標(biāo)值控制在2.5 h之內(nèi)，因此，全段列車旅行速度應(yīng)在150 km/h及以上，速度目標(biāo)值應(yīng)在200 km/h及以上，主要對(duì)200、250、300 km/h三個(gè)速度目標(biāo)值方案進(jìn)行比選。

3.2.1工程建設(shè)成本比較

項(xiàng)目建設(shè)成本的高低，主要是由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備配備標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模等因素決定的。不同速度目標(biāo)值方案工程比較見(jiàn)表1。

表1　不同速度目標(biāo)值方案工程比較

從工程投資角度分析，200 km/h方案較250 km/h方案節(jié)省工程投節(jié)省8%，300 km/h方案采用無(wú)砟軌道，較250 km/h方案增加工程投資增加15%。

300 km/h速度目標(biāo)值方案較250 km/h方案增加投資55億元，單程運(yùn)行時(shí)間節(jié)約15 min，投資節(jié)時(shí)比為3.67億元/min，節(jié)時(shí)代價(jià)大；200 km/h速度目標(biāo)值方案較250 km/h方案節(jié)省投資30億元，單程運(yùn)行時(shí)間增加16 min，投資節(jié)時(shí)比為1.87億元/min，節(jié)時(shí)代價(jià)比較小。

由于東北地區(qū)客流季節(jié)性明顯，投入產(chǎn)出比應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行選擇，250 km/h速度目標(biāo)值方案投資適中，時(shí)間效益佳，應(yīng)優(yōu)先采用。

3.2.2與相鄰路網(wǎng)相適應(yīng)

與本線相鄰客運(yùn)專線、城際鐵路速度目標(biāo)值為哈大客運(yùn)專線350 km/h(B類車250 km/h以下)、長(zhǎng)吉城際250 km/h。

本線作為長(zhǎng)春—琿春快速鐵路通道的重要組成部分，并有少量哈大客運(yùn)專線跨線客車運(yùn)行。因此，考慮整個(gè)通道的整體性和一致性，提高動(dòng)車組的使用效率，速度目標(biāo)值宜為250 km/h。

3.2.3小結(jié)

采用250 km/h速度目標(biāo)值，符合鐵路客運(yùn)快速化發(fā)展趨勢(shì)，有利于構(gòu)筑我國(guó)快速客運(yùn)通道，能適應(yīng)未來(lái)我國(guó)鐵路快速網(wǎng)發(fā)展的總體要求，考慮充分利用動(dòng)車組資源，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)效益最大化，本線應(yīng)與長(zhǎng)吉城際統(tǒng)一速度目標(biāo)值，因此，推薦采用250 km/h速度目標(biāo)值。

4線路走向和站址方案

吉圖琿鐵路客運(yùn)專線選線設(shè)計(jì)在結(jié)合路網(wǎng)規(guī)劃、城市規(guī)劃基礎(chǔ)上，充分考慮環(huán)保、地質(zhì)、工程經(jīng)濟(jì)等因素，合理確定樞紐內(nèi)客運(yùn)站布局，滿足快速、安全、舒適的乘車要求，科學(xué)合理的控制工程投資[2]。吉圖琿鐵路客運(yùn)專線經(jīng)過(guò)長(zhǎng)白山中區(qū)，鐵路穿山越嶺，沿線植被茂盛，風(fēng)景區(qū)密布，旅游景區(qū)得天獨(dú)厚，包括吉林市松花江、松花湖、拉法山森林公園等重點(diǎn)風(fēng)景名勝，線路走向應(yīng)盡可能降低對(duì)自然環(huán)境的破壞，環(huán)保選線在選線設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮；沿線不良地質(zhì)主要有采空區(qū)、膨脹土等，選線中應(yīng)盡量繞避[3-4]；沿線經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)相對(duì)欠發(fā)達(dá)，客站布局宜集中布置，利于吸引客流和旅客換乘。

4.1　引入吉林樞紐方案

吉林鐵路樞紐連接長(zhǎng)春、哈爾濱、沈陽(yáng)、圖們4個(gè)方向，銜接長(zhǎng)圖、沈吉、龍舒3條鐵路干線及長(zhǎng)吉城際鐵路，樞紐總圖形成“一客一編四貨”的環(huán)形放射狀格局。其中吉林站為樞紐主要客運(yùn)站，棋盤站為樞紐主要編組站，吉林站分場(chǎng)設(shè)置，城際場(chǎng)為5臺(tái)9線，普速場(chǎng)為3臺(tái)5線。吉林市為吉林省第二大城市，中心城市人口規(guī)模為220萬(wàn)人。

引入樞紐方案重點(diǎn)研究引入吉林站及引入雙吉站、溝通吉林站2個(gè)方案。如圖1所示。引入吉林站方案將吉林站作為吉圖琿鐵路客運(yùn)專線起點(diǎn)站，列車均經(jīng)停吉林站；引入雙吉站、溝通吉林站方案通過(guò)車流經(jīng)雙吉站，雙吉站為樞紐第二客運(yùn)站，始發(fā)終到車流引入吉林站。

圖1　引入吉林樞紐方案示意

吉林站配套綜合交通設(shè)施齊備，客流的集疏運(yùn)條件便利，吸引客流的優(yōu)勢(shì)明顯。為充分利用既有設(shè)施及長(zhǎng)吉城際新增設(shè)施，結(jié)合城市規(guī)劃，吉林站作為樞紐主要客運(yùn)站的優(yōu)勢(shì)十分突出。因此，結(jié)合城市總體規(guī)劃及鐵路的布局，從樞紐客運(yùn)規(guī)模、既有客站場(chǎng)地條件、吸引客流等方面分析比較，樞紐客運(yùn)系統(tǒng)布局推薦吉林站為主要客運(yùn)站。雙吉站只應(yīng)規(guī)劃預(yù)留，較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)吉林站能滿足運(yùn)輸需求。綜合考慮城市及鐵路規(guī)劃、既有設(shè)施、工程投資、客運(yùn)布局等因素[5]，應(yīng)采用引入吉林站方案。

4.2　吉林至敦化段線路走向

線路走向范圍內(nèi)涉及松花湖國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、松花江三湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū)、拉法山國(guó)家森林公園等環(huán)境敏感區(qū)，其中松花江三湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū)、拉法山國(guó)家森林公園相鄰，線路由西向東，兩者必經(jīng)其一。另外，受城市規(guī)劃、煤炭采空區(qū)、水源保護(hù)區(qū)等因素控制，該段線路走向綜合考慮了工程經(jīng)濟(jì)、地質(zhì)、環(huán)保、規(guī)劃選線[3-4]，對(duì)經(jīng)蛟河西取直方案、沿高速公路走廊方案、沿高速公路走廊繞采空區(qū)方案進(jìn)行了比選。如圖2所示。

圖2　吉林至敦化段方案比選示意

經(jīng)蛟河西取直方案經(jīng)松花江三湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū)，線路長(zhǎng)度124 km，橋隧比例為63%。沿高速公路走廊及繞采空區(qū)方案通過(guò)拉法山國(guó)家森林公園，線路長(zhǎng)度為127 km，橋隧比例為53%。經(jīng)蛟河西取直方案線路順直，避免了通過(guò)拉法山國(guó)家森林公園，蛟河西站位與城市規(guī)劃結(jié)合較好，繞避了采空區(qū)，雖然工程投資略高，在環(huán)保優(yōu)先的前提下推薦采用。

4.3　敦化至大石頭段方案

敦化市是沿線重點(diǎn)旅游城市，根據(jù)敦化市城市規(guī)劃及大石頭鎮(zhèn)城鎮(zhèn)布局，以及本線與既有長(zhǎng)圖線敦化站的關(guān)系，研究了敦化站東移、敦化北設(shè)站、引入敦化站3個(gè)方案。方案線路走向詳見(jiàn)圖3。

3個(gè)方案線路長(zhǎng)度和工程投資差別不大，控制方案的主要是敦化站、大石頭站的站位選擇，敦化北設(shè)站方案線路走向主要沿高速公路走廊，2個(gè)站位均設(shè)在城市北端，距城區(qū)較遠(yuǎn)不利于旅客換乘；引入既有敦化站旅客換乘便利，但對(duì)城區(qū)建筑拆遷工程較大，工程投資最大；敦化站東移方案在既有敦化站東北側(cè)新設(shè)敦化站，車站設(shè)客運(yùn)專線場(chǎng)和普速場(chǎng)，既有貨場(chǎng)搬遷后本站只辦理客運(yùn)業(yè)務(wù)，區(qū)間線路繞開(kāi)城市建成區(qū)。敦化站東移方案整合了鐵路資源，便于鐵路的運(yùn)營(yíng)管理，共站設(shè)置便于城市配套設(shè)施的銜接和旅客出行、換乘，搬遷既有貨場(chǎng)減少了鐵路運(yùn)營(yíng)對(duì)城市的影響，美化了環(huán)境，符合客內(nèi)貨外的鐵路發(fā)展原則，因此采用敦化站東移方案。

4.4　圖們站位方案

圖們市是邊境口岸城市，緊鄰朝鮮，城市周圍三面環(huán)山，嘎呀河在城市東側(cè)，城市南側(cè)為圖們江。圖們站為既有長(zhǎng)圖線終點(diǎn)站，圖佳線起點(diǎn)站和圖琿地方鐵路接軌站。結(jié)合車站布局、城市規(guī)劃和地形條件等控制因素，對(duì)南進(jìn)北出圖們站方案、圖們西設(shè)站方案、圖們北設(shè)站方案進(jìn)行比選。

圖3　敦化至大石頭段方案比較示意

南進(jìn)北出圖們站方案線路采用1 600 m半徑引入既有圖們站，線路長(zhǎng)度為38.5 km，橋隧比例為82%，能充分利用圖們站既有設(shè)施及城市配套設(shè)施，旅客出行及換乘便利，但線路長(zhǎng)，城區(qū)拆遷量大，進(jìn)出站段需限速，投資最高。圖們西設(shè)站方案線路進(jìn)入圖們城區(qū)西側(cè)新設(shè)圖們西站，線路長(zhǎng)度為36 km，橋隧比例為80%。圖們北設(shè)站方案線路引入既有曲水站東側(cè)設(shè)圖們北站，線路長(zhǎng)度為32.6 km，橋隧比例為79%，新設(shè)站距離圖們城區(qū)約5 km，旅客出行稍有不便；但線路短直，較兩方案分別短5.9、3.4 km，拆遷小，較兩方案分別省9億元、6億元，工程投資最省，推薦采用圖們北設(shè)站方案。如圖4所示。

圖4　圖們站位方案示意

5工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及技術(shù)創(chuàng)新

吉圖琿鐵路客運(yùn)專線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為250 km/h客運(yùn)專線，線路全長(zhǎng)360.986 km，橋梁長(zhǎng)90.960 km/115座，占正線長(zhǎng)度25.20%，橋梁結(jié)構(gòu)形式主要為高速鐵路常用跨度簡(jiǎn)支梁，以跨度32 m簡(jiǎn)支箱梁為主；隧道長(zhǎng)155.704 km/85座，占正線長(zhǎng)度43.13%，正線橋隧比例68.33%。針對(duì)本線處于東北嚴(yán)寒地區(qū)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中考慮了諸如正線所有道岔內(nèi)均設(shè)置防凍脹調(diào)高墊板、防止雨雪融化再結(jié)凍后漲裂雨水管及排水溝、路基隧道的防凍脹專項(xiàng)設(shè)計(jì)、站后設(shè)計(jì)選用防寒具有良好密封性能設(shè)備等措施，根據(jù)既有線運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，東北鐵路的路基和隧道地段病害較多，重點(diǎn)介紹吉圖琿鐵路客運(yùn)專線路基及隧道采用的工程措施。

5.1　路基防凍脹處理

填料、水分和溫度是產(chǎn)生路基凍脹的主要原因[8]，本線所經(jīng)區(qū)域冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)、全年降水比較豐富，路基凍脹、融沉變形控制異常困難。

吉圖琿鐵路客運(yùn)專線采取優(yōu)化路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制填料細(xì)顆粒含量、改善路基防排水、加強(qiáng)路基保溫等綜合措施進(jìn)行路基防凍脹結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[9]。主要防凍脹設(shè)計(jì)措施：路基基床采用“多層結(jié)構(gòu)”防凍脹設(shè)計(jì)；橋與橋、橋與隧、隧與隧之間的短路基采用摻水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石、素混凝土路基或鋼筋混凝土樁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行防凍脹專項(xiàng)設(shè)計(jì)；對(duì)路基有危害的地下水地段和土質(zhì)路塹地段，設(shè)置縱向盲溝、邊坡支撐滲溝、毛細(xì)防排水板等進(jìn)行地下水引排； 地下水埋深較淺、地勢(shì)低洼易積水地段，路堤坡腳設(shè)保溫防凍脹護(hù)道；對(duì)地下水路塹、低填淺挖路基等重點(diǎn)路基地段，進(jìn)行施工期路基凍脹、融沉變形監(jiān)測(cè)，及時(shí)進(jìn)行路基防凍脹動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

5.2　膨脹巖土路塹邊坡穩(wěn)定控制

本線經(jīng)過(guò)延吉盆地膨脹巖土的膨脹性泥巖膠結(jié)性差，抗風(fēng)化能力弱，遇水易崩解軟化，加之嚴(yán)寒氣候凍融循環(huán)作用，其膨脹巖土邊坡具有變形大、初始變形速率快、變形時(shí)間長(zhǎng)、易反復(fù)等特點(diǎn)，變形破壞機(jī)理可以概括為“蠕滑拉裂、梯級(jí)牽引、大雨大動(dòng)、無(wú)雨微動(dòng)”，施工開(kāi)挖易誘發(fā)蠕動(dòng)滑塌和牽引滑坡。延吉盆地膨脹巖土分布范圍廣，該段線路選線時(shí)難以繞避，設(shè)計(jì)中調(diào)整線路縱斷面，盡量減少路塹長(zhǎng)度，路基設(shè)計(jì)采取“緩坡率，寬平臺(tái)，設(shè)置樁板墻、抗滑擋土墻加固坡腳，邊坡中部設(shè)置錨固樁，采用地表截水溝、縱向盲溝、邊坡支撐滲溝、豎向滲水井等排水系統(tǒng)和適宜的坡面防護(hù)相結(jié)合”的防護(hù)措施[7]。

5.3　隧道防寒措施

吉圖琿鐵路客運(yùn)專線新建隧道占線路總長(zhǎng)度的43.1%，是東北地區(qū)隧道比例最高的客運(yùn)專線，最長(zhǎng)的拉法山隧道全長(zhǎng)10 035 m。由于處于嚴(yán)寒地區(qū)，加之隧道大多洞口段淺埋，地表溝谷發(fā)育，部分隧道穿越斷層，巖性接觸帶，膨脹巖土，所以隧道季節(jié)性凍融，特別是長(zhǎng)隧道、富水膨脹巖(土)隧道防寒抗凍設(shè)計(jì)成為本線隧道設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題[11]。

隧道防水措施為混凝土結(jié)構(gòu)自防水，防水層防水和施工縫、變形縫和伸縮縫的防水，同時(shí)加強(qiáng)二襯背后的注漿回填。

隧道的排水措施主要為設(shè)置中心水溝和雙側(cè)水溝[11]。設(shè)置中心水溝地段，拱墻初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)環(huán)向盲管，環(huán)縱向盲管集水采用“體外排水”的理念，直接匯入中心水溝而不進(jìn)入側(cè)溝。側(cè)溝只用來(lái)運(yùn)營(yíng)后接納少量外來(lái)水。隧道低洞口端洞外設(shè)置深埋排水暗溝，埋設(shè)于凍結(jié)深度以下不小于25 cm。排水溝末端設(shè)置保溫出水口。保溫出水口樣式除常規(guī)的圓包式保溫出水口、端墻式保溫出水口外研發(fā)了一種新型的多排孔式保溫出水口。

隧道的防凍害措施主要為采用洞口500 m范圍內(nèi)設(shè)高強(qiáng)度等級(jí)鋼筋混凝土、圍巖徑向注漿提高抗凍脹能力，并在土質(zhì)圍巖地段鋪設(shè)保溫層[10]；為防止冬季洞內(nèi)排水系統(tǒng)凍結(jié)，根據(jù)隧道所處地區(qū)最冷月平均氣溫差異，對(duì)于本線不同地區(qū)的隧道設(shè)置1 000～2 000 m的中心深埋水溝及保溫側(cè)溝；而且防排水除采取常規(guī)措施外考慮了中心深埋水溝上方設(shè)置保溫層、加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)配筋、加大襯砌背后盲管排水能力[10]。

6結(jié)語(yǔ)

吉圖琿鐵路客運(yùn)專線為長(zhǎng)春、吉林、延吉、琿春等主要大中城市之間的城際客流提供高效率、高質(zhì)量的運(yùn)輸服務(wù)，長(zhǎng)春至琿春間旅客運(yùn)行時(shí)間由現(xiàn)狀的10 h縮短至2.1 h，延吉至北京運(yùn)行時(shí)間由現(xiàn)狀的23 h縮短至9 h。2015年9月20日開(kāi)通以來(lái)，每日開(kāi)行動(dòng)車22對(duì)，客運(yùn)需求旺盛，10月1日國(guó)慶第一天，延吉西站到達(dá)15 000人，國(guó)慶期間延吉市、琿春市旅游人數(shù)爆長(zhǎng)，市內(nèi)所有賓館客滿，且仍有許多旅客無(wú)法入住，第一個(gè)月吉圖琿鐵路客運(yùn)專線各站累計(jì)發(fā)送103萬(wàn)人次，單日最高發(fā)送5.5萬(wàn)人次，實(shí)踐證明客運(yùn)需求強(qiáng)勁，增長(zhǎng)潛力巨大，特別是隨著中俄間經(jīng)貿(mào)往來(lái)快速發(fā)展，琿春口岸日益繁忙，近日，俄羅斯擬在符拉迪沃斯托克(海參崴)設(shè)立經(jīng)濟(jì)特區(qū)，琿春至符拉迪沃斯托克快速鐵路也正在籌建，加大推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，吉圖琿鐵路客運(yùn)專線對(duì)地方經(jīng)濟(jì)將發(fā)揮更大的作用。

總結(jié)吉圖琿鐵路客運(yùn)專線建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)東北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和客流特征，新建客運(yùn)專線宜采用250 km/h速度目標(biāo)值，工程投資經(jīng)濟(jì)，財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)可行，社會(huì)效益良好；鐵路選線應(yīng)考慮規(guī)劃、環(huán)保、地質(zhì)、工程經(jīng)濟(jì)等因素基礎(chǔ)上綜合選線，特別注重環(huán)保選線，強(qiáng)化工程綠化，將鐵路建設(shè)成與周圍環(huán)境融為一體的綠色通道；樞紐地區(qū)的客站布局在與城市及鐵路規(guī)劃相協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上宜結(jié)合既有設(shè)施集中布置，方便旅客乘降和吸引客流；工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是路基和隧道的抗凍防寒措施汲取了同類工程經(jīng)驗(yàn)并有很多設(shè)計(jì)創(chuàng)新。吉圖琿鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)成功將為東北地區(qū)快速鐵路網(wǎng)建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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Overall Design and Technological Innovation of Jilin-Tumen-Hunchun Dedicated Passenger Railway Line

ZHOU Yu-qing

(China Railway Engineering Consulting Group Co.， Ltd.， Beijing 100055， China)

Abstract：Jilin-Hunchun dedicated passenger railway is located in the most beautiful mountain area in Northeast of China. The preliminary study focuses on the choice of a dedicated passenger line or a mixed passenger and freight line. The dedicated passenger line is determined based on the analysis of traffic amount， capacity adaptability， traffic organization， engineering investment and other aspects. In order to reflect its competitiveness with highway and aviation， engineering cost and adjacent network adaptability are analyzed and the target speed is set to be 250 km/h. The selection of the route should address region planning， environmental protection， and geological， engineering and economic factors. Passenger station layout should be rationally coordinated with planning and existing facilities. Engineering design should focus on anti-freezing measures， especially special engineering design of subgrade and tunnel to ensure normal operation of the railway.

Key words：Jilin-Tumen-Hunchun Dedicated Passenger Railway Line; Overall Design; Anti-freezing measures; Innovation

作者簡(jiǎn)介：周宇清(1971—)，男，高級(jí)工程師，1993年畢業(yè)于長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院鐵道運(yùn)輸專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：ztzxzyq@126.com。

收稿日期：2015-11-05

中圖分類號(hào)：U212.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.01.001

文章編號(hào)：1004-2954(2016)01-0001-07