中老鐵路玉溪至磨憨段選線理念的認識和實踐

許智明

(中鐵二院昆明勘察設計研究院有限責任公司， 云南昆明 650200)

1 概述

新建中老鐵路玉溪至磨憨段是規劃泛亞鐵路中通道的重要組成部分,也是連接滇中城市群和滇南城市群的區際鐵路干線。該段位于云南省南部地區,北起昆玉鐵路玉溪西站,沿途向南經峨山、元江、墨江、寧洱、普洱、西雙版納、橄欖壩、勐臘至中(國)老(撾)邊境口岸磨憨(見圖1),線路全長487.706 km。泛亞鐵路在此之后經老撾、泰國、馬來西亞抵達新加坡,全長3 640 km。

線路由北向南穿行于滇中高原與橫斷山脈東南緣的崇山峻嶺之中,區內以山地地貌為主體,丘陵、盆地分布其間；經過的主要山脈為哀牢山山脈、無量山山脈；主要水系為元江—紅河、阿墨江、把邊江、瀾滄江—眉公河等河谷。總體地勢北西向南東傾斜,山川呈北西—南東向排列的帚狀分布,多為構造侵蝕高中山、中山地形,其山峰高程一般為1 600～2 700 m,最高峰為哀牢山主峰大雪鍋山,海拔3 137 m,最低點為南昏江與元江交匯處,海拔328 m；地形相對高差一般為400～1 500 m,最大為2 810 m。

沿線經過的普洱、西雙版納等少數民族地區,自然風光優美,民族風情濃厚,分布著較多知名的風景旅游勝地。工程所在區域內有國家級和省級風景名勝區5處。此外沿線還經過各級自然保護區16處。自然保護區內區森林植被覆蓋度高,生物多樣性豐富,擁有多種國家重點保護動、植物。

2 沿線影響線路走向的主要因素

2.1 主要工程地質問題

圖1 中老鐵路玉溪至磨憨段示意

受印度板塊向北偏東的強烈推擠和川滇菱形塊體向南東滑移的強力楔入疊加作用,導致線路所經區域內地質構造復雜,新構造活動劇烈,現今構造活動與水熱活動強烈，地震頻繁且震級大。元江、瀾滄江等強烈快速下切,山高谷深,巖體破碎,斜坡與圍巖穩定性差,山地生態環境非常脆弱,加之降雨量豐富,是我國活動構造，地震和大(巨)型滑坡、崩塌、泥石流等地質災害最為頻發的地區之一,控制著線路方案走向與重點工程設置的可行性。

(1)活動斷裂

區內楚雄—通海斷裂、紅河斷裂、哀牢山斷裂、無量山斷裂、瀾滄江斷裂、景洪斷裂等深大活動斷裂控制著線路方案及工程類別的選擇。

(2)不良地質

區內不良地質主要有高地溫及高溫熱水、滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、砂土液化、高地應力、礦區及采空區、放射性、有害氣體、順層等。

高地溫及高溫熱水：區內出露溫泉群137個,水溫25～100.7 ℃,其中低溫熱泉(25～45 ℃)78個,中高溫熱泉(45～95 ℃)56個,沸泉(≥95 ℃)3個。泉種類齊全、發育普遍,水熱活動顯示除一般單相顯示的溫、熱泉水,也有兩相顯示的天然噴汽孔、冒汽孔、沸泉和沸噴泉,表明部分地區地下淺部有高能位熱流體存在,并與深大斷裂活動有著密切關系。

高地應力：沿線所經的地帶為新生代造山地區,預測地應力值仍較高,壓應力主導方向為北西向。埋深長大隧道可能存在高地應力,施工中易發生軟弱圍巖的變形、破壞或硬質巖巖爆。此外,巖漿侵入巖體中可能有殘余熱應力影響。

巖溶：測區碳酸鹽巖出露面積不大,巖溶約占線路總長的4%～8%,且分布零星；但溶蝕強烈發育,最大泉流量(暗河)可達500 L/s；地下徑流模數一般為5～15 L/s·km2。鉆孔涌水量100～1 200 m3/d不等。

滑坡：據沿線既有地質資料顯示與現場調查,滑坡主要分布在玉溪—普洱、玉溪—戛灑街、普洱—尚岡的中生界“紅層”中。據不完全統計,大小滑坡百余個，邊江兩岸滑坡連綿、比比皆是。

泥石流：沿線主要分布于元江一帶,規模大小不等，如哀牢山兩麓,雨季經常發生泥石流。

礦區及采空區：沿線地區礦產資源豐富,已發現礦產50種,探明資源儲量的礦產41種。

2.2 風景名勝區與自然保護區

沿線有自然保護區16處,風景名勝區5處,國家森林公園2處。

區域內分布的國家Ⅰ級保護動物有野象、黑長臂猿等6種,國家Ⅱ級保護動物大靈貓、紅腹錦雞等25種；國家Ⅰ級保護植物望天樹、蘇鐵等4種,國家Ⅱ級保護植物云南穗花杉、桫欏等20種。

元江、阿墨江、把邊江、瀾滄江等流域水質較好,沿線絕大多數城鎮都已經劃定水源保護區。

2.3 水電設施

線路經過的水系主要是紅河水系上游元江段、紅河水系支流阿墨江和把邊江、瀾滄江水系下游景洪段,河流水系發達,主干流及其支流上共有水電站43座。

3 選線原則

綜上所述,新建中老鐵路玉溪至磨憨段地質條件極其復雜，并受風景名勝區、自然保護區等諸多控制因素的影響,在選線設計中必須堅持地質選線、重大工程優先選址、環保選線、規劃選線、資源選線、橫斷面選線等選線原則理念,才能使所選線路達到鐵路工程建設中要求的可靠性、安全性、技術可行性和經濟合理性等多方面的目標。

3.1 堅持地質選線原則

本線經過地區地質條件極其復雜,區內各種不良地質如高地溫及高溫熱水、滑坡、崩塌、泥石流等對線路方案的技術可行,安全可靠有著極大的影響。其中高溫高壓熱水(汽)在深埋長隧道施工中產生的熱害,對隧道工程的影響極大,嚴重控制著線路走向的選擇,是最為突出的不良地質問題。

(1)高地溫及高溫熱水

區內因深大斷裂的繼承性活動強烈,巖漿活動頻繁、劇烈,形成了區內較為豐富的地熱資源；熱水點大多受構造控制,特別是張扭性與壓扭性斷裂帶復合部位,屬于斷裂型深循環熱水,即在補給區大氣降水入滲,沿帚狀活動構造體系中北西向張扭性深大斷裂帶向南東向深部熱源作“U”形徑流,經深循環進行熱交換升溫后,繼續徑流時受到北東向(近南北向)壓扭性斷裂阻隔而向上徑流出露地表,形成溫(熱)泉各自相對獨立的補給、徑流、排泄系統。根據既有地熱資料和現場調查統計,區內有60%以上的溫(熱)泉直接出露于斷層帶及其旁側。

根據大瑞鐵路高黎貢山越嶺段地熱地質專題建立的熱害評估標準,分析認為本段可能存在中等—較嚴重熱害。

(2)選線原則

為了避免線路通過地熱熱害嚴重地區以規避重大工程風險, 線路選線應注意繞避地熱異常區域。如受其他控制因素影響確實無法繞避時,線路在平面上應注意從熱泉水熱循環系統的補給區域通過,而不要經過徑流區、排泄區,如此可減少熱害風險。在縱斷面上線路應在橋梁工程允許的條件下盡量走較高的高程,避開在深大斷裂內經過熱交換升溫的熱水以減少熱害風險。

在本線經過的元江—寧洱段,沿紅河斷裂及哀牢山構造帶形成的熱水(泉)點有5處,其中溫度最高、最有名的是元江瓦納熱水塘,熱水活動區主要分布在瓦納附近清水河西岸約700 m范圍內,熱水巖組為哀牢山構造帶深變質巖,出露熱泉12個,最高水溫86.6 ℃,合計流量9.43 L/s,還有只噴氣不出水的“汽洞”和“冒氣地面”。選線時線路在瓦納熱泉的下方相對低溫通道內(屬另一個溫熱泉系統的補給區)以短隧道淺埋,并高于瓦納熱泉100 m左右通過,平面距離3～5 km。

3.2 堅持環保選線的原則

(1)重大環保控制因素

沿線有多處自然保護區、風景名勝區和國家森林公園,其中尤以西雙版納自然保護區最為著名。西雙版納自然保護區位于景洪市,保護區面積241 776公頃,是國家級的重點自然保護區。它的熱帶雨林、南亞熱帶常綠闊葉林、珍稀動植物種群,以及整個森林生態都是無價之寶,是世界上唯一保存完好、連片大面積的熱帶森林,深受國內外矚目。自然保護區內擁有亞洲象、蜂猴、鼷鹿等國家Ⅰ級保護動物,以及望天樹、云南藍果樹等國家Ⅰ級保護植物。其中亞洲象是西雙版納熱帶生態系統的旗艦物種,在中國廣袤的國土上,唯有這片區域依然支撐著中國亞洲象種群的繁衍生息。

對保護區內的生態系統、自然環境和珍稀瀕危物種進行保護,以維持生物的多樣性,保證生物資源的持續利用和自然生態的良性循環,對線路選線提出了很高的要求。尤其是對區內的國家Ⅰ級保護動物亞洲象來說,既要保證不破壞亞洲象種群繁衍生息的環境,又要確保項目建成后亞洲象這種體型龐大的動物不對鐵路的運營安全造成影響更是一個巨大的挑戰。

(2)選線原則

在自然保護區內的工程建設,國家在《風景名勝區管理暫行條例》和《中華人民共和國自然保護區條例》中都有具體而明確的規定:要求“在自然保護區的核心區和緩沖區內,不得建設任何生產設施。在自然保護區的實驗區內,不得建設污染環境、破壞資源或者景觀的生產設施”。

本項目經過的西雙版納國家級自然保護區,由于自然保護區分布范圍大,工程難以完全繞避,同時為了滿足方便旅客乘降旅游、利于促進地方經濟發展的要求,線路考慮沿思(茅)小(勐養)高速公路及國道走廊、在西雙版納自然保護區試驗區通過。由于線路經過地區生態環境較為敏感、脆弱,一經擾動、破壞,難以恢復,選線設計中要充分體現“預防為主,保護優先”的原則,在動物分布及活動區域盡量減少地面工程，以隧道、高橋通過。在可能出現短隧道群的地段,在預留橫洞以便保證工期的條件下,線路適當內移,將短隧道群連成一個長隧道，以盡可能地減少鐵路和以野象為代表的野生動物及其交流通道的相互影響。

3.3 堅持規劃選線原則

鐵路選線經過大的經濟據點時,其線路走向及車站設置應根據城市建設的近遠期規劃,功能區劃分,城市自然環境、生態環境、景觀特點、交通道路布局等綜合考慮,使鐵路與城市協調發展、鐵路與城市環境相和諧。

(1)線路經過的經濟據點

線路沿線經過元江、墨江、寧洱、普洱、景洪等經濟據點,其中景洪市是西雙版納傣族自治州的州府所在地,是云南省有名的商品糧、生豬、甲魚生產基地。動植物、地熱、礦產、水資源極其豐富,有“綠色寶庫”、“物種基因庫”之稱,建有亞洲最大的靈長類動物研究中心、出口生產基地和中國最大的蝴蝶養殖場。還是聞名中外的旅游勝地,每年的國內外旅客達200多萬人次,首批入選“中國優秀旅游城市”。據預測,研究年度近遠期發送客運量470萬人,貨物到發運量340萬噸。

(2)景洪站位方案

景洪站位有勐養、瀾滄江、橄欖壩、機場4個站位可供選擇。其中勐養距市區15 km,有高速公路相通；橄欖壩距市區20 km,目前只有三級公路相連；瀾滄江、機場站位位于市區邊緣。

從與城市規劃相適應來分析：機場站位距景洪市區3.8 km,是距離景洪市區最近的站位,能夠深入城市中心, 容易吸引客流,便于充分發揮鐵路運營全天候、準時、方便的服務功能。且站位位于機場與市區之間,可方便乘客進行各種交通系統的換乘,形成快速城市交通系統,是較為理想的站位。

4 結束語

鐵路選線是一個復雜的系統工程,是鐵路設計中最根本、最重要的工作,是影響全局性的總體工作。以中老鐵路玉溪至磨憨段選線設計為例，論述了在選線設計中應樹立的設計理念,并對堅持地質選線、環保選線、規劃選線等選線原則的實踐進行了闡述,說明了在線路設計只有樹立正確的選線理念,才能使設計方案成為工程投資少、綜合效益佳的方案。

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