鐵路專用線及配套裝車系統(tǒng)在路網(wǎng)中的作用探究

秦力超

(中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100040)

1 專用線工程概況

1.1 研究范圍

(1)安澤站(安澤站中心DK413+250=CK0+000)至唐城站設(shè)計(jì)終點(diǎn)CK24+442.22，正線線路長(zhǎng)度為24.368 km。

(2)安澤站(安澤站中心DK413+250=SC1K0+000)至桃曲線路所(SC1K4+007)疏解線，線路長(zhǎng)度為4.007 km。

(3)安澤站相關(guān)配套擴(kuò)建工程。

(4)唐城工業(yè)站相關(guān)配套工程。

1.2 線路地理位置和徑路概述

永鑫鐵路專用線位于山西省安澤縣境內(nèi)，本線從山西中南部鐵路通道安澤站西端引出，沿沁河、藺河北上，止于安澤縣唐城煤焦化工業(yè)園區(qū)。本線是霍東礦區(qū)東部煤炭外運(yùn)的重要徑路。

永鑫鐵路專用線的建設(shè)對(duì)于支撐企業(yè)發(fā)展、節(jié)約運(yùn)輸成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于促進(jìn)安澤唐城煤焦化工業(yè)園區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，拉動(dòng)安澤經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)霍東礦區(qū)煤炭資源開(kāi)發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局均具有積極意義。

項(xiàng)目建成后，將成為山西中南部鐵路通道的煤炭集運(yùn)系統(tǒng)的組成部分，對(duì)支撐通道煤碳來(lái)源，提高通道集約化運(yùn)輸，擴(kuò)大通道對(duì)腹地輻射影響力具有重要意義。本線向北延伸可與沁源至沁水鐵路連接，溝通沁源～沁縣(兩沁)鐵路和侯月通道，形成貫通區(qū)域南部的新通路，對(duì)于完善區(qū)域路網(wǎng)有重要意義

2 路網(wǎng)概述

2020年：大西客運(yùn)專線、山西中南部鐵路通道、太中銀線、包西鐵路通道、準(zhǔn)朔、準(zhǔn)神、神瓦、準(zhǔn)東二期、和順～邢臺(tái)～黃驊港鐵路建成。大準(zhǔn)線、神朔線、朔黃線、包蘭線包惠段電化、大包線電化、大秦4億t、邯長(zhǎng)線等既有鐵路擴(kuò)能改造完成。

2030年：相關(guān)路網(wǎng)根據(jù)需要進(jìn)一步完善。結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)和相關(guān)企業(yè)發(fā)展規(guī)劃，建議本線遠(yuǎn)景年輸送能力為1 500×10t。

3 專線地質(zhì)地形地貌

3.1 地形地貌

線路自安澤站引出至和川處于中低山區(qū)，地勢(shì)起伏較大，溝谷深切，多呈U型溝；經(jīng)和川至唐城，位于黃土丘陵區(qū)及藺河河谷階地區(qū)，地形起伏較小，沖溝發(fā)育，邊緣為黃土臺(tái)地。地面標(biāo)高910～1 140 m，相對(duì)高差約230 m，自然坡度約60°，隧道進(jìn)出口邊坡坡度約40°，山坡上植被總體上不發(fā)育，局部生長(zhǎng)稀疏灌木或荊棘及雜草。

3.2 氣象特征

線路通過(guò)地區(qū)屬中溫帶干旱、半干旱氣候區(qū)。以寒冷干燥，大陸型氣候?yàn)樘卣?。晝夜溫差變化較大，表現(xiàn)為降雨量少，蒸發(fā)量大，空氣干燥，春秋季節(jié)多風(fēng)，夏季短促而炎熱，冬季漫長(zhǎng)且嚴(yán)寒。平均氣溫9.9 ℃，最冷月平均氣溫-3.6 ℃；極端最高氣溫38.7 ℃，極端最低氣溫-12.6 ℃；年平均降雨量465.8 mm，年最大降水量810.0 mm，年平均蒸發(fā)量1 506.3 mm；瞬時(shí)最大風(fēng)速13.7 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向南風(fēng)，平均風(fēng)速1.3 m/s；最大積雪深度10 cm；土壤冰凍期從當(dāng)年10月下旬到次年的3月下旬，季節(jié)最大凍土深度61 cm。

根據(jù)沿線近10～30年氣象資料，按對(duì)鐵路工程影響的氣候分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，鐵路沿線區(qū)段屬寒冷地區(qū)。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

線路所經(jīng)區(qū)段位于華北地臺(tái)沁水構(gòu)造盆地西翼，緊臨太岳山徑向構(gòu)造帶霍山隆起東緣南段，區(qū)域總體構(gòu)造主要為一走向北東，傾向南東的單斜構(gòu)造。受本區(qū)基底構(gòu)造的控制，在此單斜背景下發(fā)育有一系列新華夏構(gòu)造體系，構(gòu)造形跡復(fù)雜，次級(jí)褶皺極為發(fā)育。

線路所經(jīng)區(qū)段附近共分布有2組褶皺群，這些褶皺群可再進(jìn)一步分成10組褶皺。褶皺以北北東向?yàn)橹鳎?群7組，其余為近南北向的，有1群3組。說(shuō)明本區(qū)構(gòu)造線方向以北北東、北東為主。

3.4 水文地質(zhì)特征

(1)地表水

勘測(cè)期間溝谷有地表流水，為融雪水。沁河水量較大。沿途地表河流有沁河、藺河、李桓河等。線路主要跨越的是藺河，流長(zhǎng)28 km，比降6.6‰，河寬3～20 m，流域面積277 km，季節(jié)性支流，正常年份有清水流出；桃曲附近跨越李桓河，河寬20 m，水面寬20 m，深0.3 m，速度0.2 m/s，流量為2.4 L/S，季節(jié)性支流，正常年份有清水流出。

(2)地下水

線路區(qū)段內(nèi)地下水主要為碎屑巖及基巖裂隙水，勘察期間埋深大于50 m，地下水主要依靠大氣降水補(bǔ)給。沿線水文地質(zhì)條件受巖性、構(gòu)造和地貌等條件的制約，其特點(diǎn)是。

①二疊系砂巖與砂質(zhì)泥巖含水性直接影響隧道施工涌水和外水壓力大小。一般地說(shuō)，砂巖節(jié)理裂隙貫通性、延伸性和張開(kāi)性均較砂質(zhì)泥巖要好的多，因而砂巖組成弱含水層，而泥巖為相對(duì)隔水層，形成多層裂隙含水結(jié)構(gòu)。

②區(qū)內(nèi)巖層波狀起伏，為次級(jí)褶皺組成復(fù)式背斜，地下水由嶺頂向兩側(cè)流動(dòng)，地下水位亦波狀起伏，向斜軸部可形成承壓自流水。

③線路所經(jīng)區(qū)段各含水層之間水力聯(lián)系較弱，巖體含水性，砂巖透水性較砂質(zhì)泥巖強(qiáng)。根據(jù)收集的壓水試驗(yàn)資料換算，砂巖滲透系數(shù)介于0.081～0.11 m/d，砂質(zhì)泥巖0.006～0.013 m/d，二者相差10～20倍。此外，據(jù)統(tǒng)計(jì)在垂向分布上滲透性呈淺強(qiáng)深弱的趨勢(shì)。

線路所經(jīng)區(qū)段屬多層含水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為弱含水砂巖與相對(duì)隔水泥巖相互間層，施工中要注意節(jié)理密集帶集中突然涌水，隧道施工涌水可能會(huì)導(dǎo)致地表某些地段地表水?dāng)嗔鳎灾劣绊懏?dāng)?shù)鼐用裆钣盟?/p>

3.5 工程地質(zhì)特征

(1)危巖落石

巖石風(fēng)化以物理風(fēng)化為主。砂巖抵抗風(fēng)化能力較砂質(zhì)泥巖強(qiáng)，當(dāng)砂泥巖互層且上砂下泥情況下，由于泥巖暴露于大氣中失水收縮易發(fā)生碎片狀或碎屑狀剝落，形成凹龕。這種現(xiàn)象在溝邊或陡坡地段多見(jiàn)，發(fā)展下去則不利于斜坡穩(wěn)定，上部砂巖易于崩落。本區(qū)段巖石風(fēng)化厚度一般為5～10 m，最厚可達(dá)20 m。隧道進(jìn)出口地段地勢(shì)陡峻，仰坡高陡，邊坡上分布危巖落石，軟硬巖風(fēng)化不均造成坡面負(fù)地形，局部已發(fā)展成危巖落石，建議接長(zhǎng)明洞、清理危巖及錨固處理，進(jìn)口邊仰坡控制高度為10～12 m，仰坡坡率1∶ 1～1∶ 1.25，邊坡坡率1∶ 1.25。

(2)崩塌

崩塌災(zāi)害發(fā)育類型主要分公路路岸人工切坡破碎巖及風(fēng)化巖崩塌、坡積土崩塌和河谷階地區(qū)各村莊、居人區(qū)黃土坎上發(fā)生的土體崩塌幾類。土質(zhì)崩塌較多，巖質(zhì)崩塌相對(duì)較少。巖質(zhì)類崩塌平面多為條形，表現(xiàn)為切面陡直，巖層極度破碎，控制結(jié)構(gòu)面均為Ⅳ、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面、巖層風(fēng)化面或因人工爆破形成的碎裂面。下圖為和川境內(nèi)第安線57 km處的巖質(zhì)崩塌點(diǎn)的照片，此處常有掉塊落下，具有代表性。坡積土、黃土崩塌是因降水沿坡體進(jìn)入到地質(zhì)體內(nèi)部后破壞了土體間的凝聚力而導(dǎo)致的局部土體坍塌。

4 本線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推薦意見(jiàn)

(1)鐵路等級(jí)：工企I級(jí)(參照國(guó)鐵Ⅱ級(jí))；

(2)正線數(shù)目：?jiǎn)尉€；

(3)限制坡度：重車方向6‰，輕車方向13‰；

(4)最小曲線半徑：一般600 m，困難350 m；

(5)牽引種類：電力；

(6)機(jī)車類型：HXD；

(7)牽引質(zhì)量：5 000 t、10 000 t；

(8)到發(fā)線有效長(zhǎng)度：1 700 m；

(9)閉塞類型：自動(dòng)站間閉塞。

5 項(xiàng)目建設(shè)的意義和作用

5.1 項(xiàng)目建設(shè)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義和作用

永鑫鐵路專用線是永鑫煤焦化有限公司的專用鐵路，主要承擔(dān)企業(yè)生產(chǎn)的煤炭、焦炭和煤化工產(chǎn)品及部分生產(chǎn)原材料。項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于支撐企業(yè)發(fā)展、節(jié)約運(yùn)輸成本、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

唐城煤焦化工業(yè)園區(qū)是安澤縣的主要工業(yè)基地，項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于促進(jìn)該園區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，拉動(dòng)安澤縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

霍東礦區(qū)是山西省主要的煤炭?jī)?chǔ)備基地之一，本項(xiàng)目地處礦區(qū)東部，本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于促進(jìn)沿線煤炭資源開(kāi)發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局具有積極意義。

5.2 項(xiàng)目建設(shè)對(duì)區(qū)域路網(wǎng)的意義和作用

永鑫鐵路專用線接軌于擬建的山西中南部鐵路通道，項(xiàng)目建成后，將成為山西中南部鐵路通道煤炭集運(yùn)系統(tǒng)的組成部分，對(duì)支撐通道煤碳來(lái)源，提高通道集約化運(yùn)輸，擴(kuò)大通道對(duì)腹地輻射影響力具有重要意義。

根據(jù)中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，擬建的沁源至沁水鐵路經(jīng)過(guò)本區(qū)域，如果本線向北延伸與沁源至沁水鐵路連接，則可溝通沁源～沁縣(兩沁)鐵路和侯月通道，形成貫通區(qū)域南部的新通路，對(duì)于完善區(qū)域路網(wǎng)有重要意義。

6 運(yùn)輸組織模式和運(yùn)用管理方式

(1)我國(guó)現(xiàn)狀專用線運(yùn)營(yíng)管理方式

從我國(guó)專用線的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀來(lái)看，其運(yùn)營(yíng)管理方式有自管和委托代管兩種，以委托代管為主。本線運(yùn)營(yíng)管理方式的選擇對(duì)這兩種模式進(jìn)行研究。

(2)本線運(yùn)營(yíng)管理方式的選擇

自管與代管方式主要優(yōu)缺點(diǎn)分析見(jiàn)表1。

表1 自管與代管方式優(yōu)缺點(diǎn)分析表

綜合分析，結(jié)合本線實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)暫推薦采用代管方式，即永鑫集團(tuán)負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)和資產(chǎn)管理，運(yùn)輸組織、調(diào)度指揮委托太原鐵路局代管。

7 專線線路施工方案

7.1 影響線路方案的重要因素

(1)永鑫焦化廠

永鑫焦化廠位于山西省安澤縣唐城鎮(zhèn)，本線煤炭、焦炭來(lái)源分兩部分，一是永鑫自產(chǎn)煤炭、焦炭，二是吸引周邊安澤縣北部、古縣東部、沁源縣西部的煤礦和焦炭廠的運(yùn)量。

(2)環(huán)境敏感點(diǎn)、保護(hù)區(qū)

麻衣寺省級(jí)文物保護(hù)區(qū)、麻衣寺省級(jí)森林公園范圍對(duì)本線走向有較大影響，結(jié)合環(huán)境選線，本次研究比較了繞避方案，詳見(jiàn)線路方案比選。

(3)水文

對(duì)線路方案有影響的河流主要有藺河和沁河，為減小橋隧工程，線路沿藺河北上至唐城鎮(zhèn)，繞避森林公園方案需兩跨沁河。

(4)水利工程

引沁入汾水利工程在安澤站東端咽喉附近與山西中南部鐵路交叉，鐵路在上。引沁入汾在麻衣寺東側(cè)2 km附近建成水庫(kù)一座，繞避森林公園方案兩跨沁河處位于該水庫(kù)下游1 km。

7.2 線路方案的對(duì)比選擇

(1)引入安澤站疏解方案

本線在山西中南部鐵路安澤站接軌，引入安澤站疏解方案研究了安澤站東端疏解和安澤站西端疏解兩個(gè)方案。

安澤站西端疏解方案：專用線重車走行線引入安澤站西端北側(cè)，輕車疏解線從專用線CK2+750桃曲線路所出，向西南展線，經(jīng)上桃曲東側(cè)，從安澤站西端引入安澤站，疏解線線路全長(zhǎng)4.007 km。

安澤站東端疏解方案：專用線重車走行線引入安澤站西端北側(cè)，輕車疏解線從安澤站東端北側(cè)引出，下穿山西中南部鐵路后，向東在山西中南部鐵路沁河特大橋上設(shè)高壁線路所(DK417+100)，疏解線線路全長(zhǎng)3.994 km。

8 專用線及配套集運(yùn)系統(tǒng)在路網(wǎng)中的作用

(1)項(xiàng)目建設(shè)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義和作用

永鑫鐵路專用線是永鑫煤焦化有限公司的專用鐵路，主要承擔(dān)企業(yè)生產(chǎn)的煤炭、焦炭和煤化工產(chǎn)品及部分生產(chǎn)原材料。項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于支撐企業(yè)發(fā)展、節(jié)約運(yùn)輸成本、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

霍東礦區(qū)是山西省主要的煤炭?jī)?chǔ)備基地之一，本項(xiàng)目地處礦區(qū)東部，本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于促進(jìn)沿線煤炭資源開(kāi)發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局具有積極意義。

(2)項(xiàng)目建設(shè)對(duì)區(qū)域路網(wǎng)的意義和作用

根據(jù)太原鐵路局批準(zhǔn)的對(duì)本項(xiàng)目與國(guó)鐵接軌審查意見(jiàn)，批復(fù)的本項(xiàng)目裝車方式為煤炭：快速定量裝車系統(tǒng)；焦炭：裝載機(jī)裝車。車流組織原則：整列萬(wàn)噸空車由本務(wù)機(jī)牽引按列車方式直接接入裝車站對(duì)位裝車，裝好后整列重車由本務(wù)機(jī)牽引自專用線內(nèi)直接開(kāi)車。專用線由安澤站接軌，站中心距離為22.350 km，根據(jù)本專用線近遠(yuǎn)期承擔(dān)的運(yùn)量及遠(yuǎn)景輸送能力要求，單線往返走向時(shí)分較長(zhǎng)，因此，裝車站及安澤站應(yīng)設(shè)會(huì)讓或停車等待條件。這樣以來(lái)就大大減輕了主線的作業(yè)壓力，大部分作業(yè)直接在專用線上完成，這樣就可以大大提高了路網(wǎng)的運(yùn)輸能力。

此外，同樣在山西中南部鐵路通道上接軌的柳林孟門(mén)鐵路專用線、蔡家崖鐵路專用線、興縣鐵路專用線、蒲縣鐵路專用線等鐵路專用線同樣采取了同樣的接軌及車流組織方式及配套的裝車系統(tǒng)。

9 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，專用線及裝車系統(tǒng)作為路網(wǎng)中的補(bǔ)充，是路網(wǎng)中不可缺少的重要組成部分，是路網(wǎng)貨物來(lái)源的重要支撐，對(duì)提高路網(wǎng)運(yùn)輸能力，運(yùn)輸效率均起到了重要的作用。同時(shí)，鐵路專用線的建設(shè)投資主要由企業(yè)承擔(dān)，企業(yè)有了自主經(jīng)營(yíng)權(quán)，這樣在提高了企業(yè)的建設(shè)積極性的同時(shí)，也為國(guó)家減少投資壓力，加快了建設(shè)的周期，真正實(shí)現(xiàn)了雙贏的目的。本文在研究的過(guò)程中，就基于實(shí)際的工程案例，對(duì)專用線及集運(yùn)系統(tǒng)在路網(wǎng)中的作用進(jìn)行了探討。希望本文的研究可以為相關(guān)工程項(xiàng)目提供一些有用的參考。