鐵路定線技術

鐵路定線技術：根據鐵路選線的目的和選線原則，確定鐵路線最佳位置的程式、方法和技術。

基本介紹

• 中文名：鐵路定線技術
• 外文名：The railway alignment technology
• 設施：橋涵、隧道、車站、供電
• 根據：《可行性研究報告》

介紹

鐵路線上分布著大量的建築物和設施，如橋涵、隧道、車站、供電、通訊、信號及給排水等。鐵路線的位置決定了各項建築物的配置和設備的位置；反之有一些建築物的配置也影響鐵路線的位置。鐵路線的位置不僅對工程數量和工程費用有巨大影響，而且對運行安全和運輸效率產生深遠影響。因此，鐵路修建之前必須定好鐵路線位置，才能進行各種建築物的具體設計。勘測設計階段由於鐵路的複雜環境與要求，必須經過由廣到狹，由概略到精細的勘測，同時使鐵路線位置設計有步驟地從較多的方案中經過多次選優，最終達到最佳的空間位置。

階段的劃分

隨著自然條件與社會環境複雜程度，所收集的地形、地質、水文與經濟等資料的完備程度和鐵路性質而定。在中國，對新建、改建幹線鐵路與增建二線，先作可行性研究，過去稱《方案研究報告》，一般在大面積的航測地形圖上提出並選擇鐵路線走向。然後再分為下述三個階段，勘測與設計交替進行。

初測

－初步設計階段

沿《可行性研究報告》中推薦的幾個走向，測繪具有地質與水文資料的帶狀地形圖（比例尺一般為1:5000或1:2000），紙上定線，分布各項構築物，進行技術經濟比較，確定鐵路線走向及其位置。本階段主要是：①解決鐵路線走向方案和主要技術標準（限制坡度、最小曲線半徑、車站分布、到發線長度、牽引種類、機車類型等）；②確定建設規模、主要工程數量與材料，以及用地及拆遷工程的概數；③提出施工組織設計方案意見與總概算。

定測

－技術設計階段

將初步設計確定的鐵路線標定於地面，並詳盡地測量與收集地形、地質、水文資料；選定鐵路線最後位置；做更精細的鐵路線平面和縱斷面設計；並做出各種建築物的設計。本階段主要是：①解決鐵路線各種建築物和設備的具體設計方案和技術問題；②獲得工程、材料和主要設備的數量，用地及拆遷的數量；③提出施工組織設計及修正總概算。

施工測量

－施工圖階段

根據已定的技術設計，對鐵路線和各項建築物進行定位測量，編制施工必要的設計說明和詳細圖表。

對於任務單純、條件簡單、資料完備的次要鐵路，可減少勘測設計階段。

定線方法

其主要內容是用紙上定線和現場定線的手段，確定鐵路線位置並協調其與各種建築物的位置。

紙上定線與現場定線

①紙上定線。從可行性研究一直到技術設計各步驟中都必須使用。在原有地形圖上，進行規劃性工作。例如，在可行性研究中可繪出若干個有比較價值的走向方案；在初步設計階段，主要先規劃沿線坡度、曲線和車站分布標準，而後在圖上設計平面、縱斷面，並根據所計算的列車運行時間，調整車站位置。在自然坡度陡峻的山區，紙上定線常根據設計坡度參照地形圖上的等高線，繪出曲折的概略線路，通稱導向線。然後根據導向線設計鐵路線平面及縱斷面，這樣可以很有效地在複雜地形中找出合理的鐵路線位置。②現場定線。自初測一直到施工測量等階段都要進行。把紙上定線設計移放在地面上，但常常因圖上所反映的地形與地物究竟不如當場觀察的那么細緻。因此，現場定線時常進一步修正紙上定線。

平原地區的定線

坡度一般不受限制。如地區人口稀少,城鎮及構築物不多,在兩據點間應以直線定線。車站按列車走行時分均勻分布。鐵路的高度在滿足洪水位及泥石淤積的要求下，用低路堤通過。如沿線有較大的城鎮時，為地區的客貨運輸提供方便條件需要設站；鐵路線需與城鎮規劃配合，儘量避免造成對城鎮的干擾與污染，並少占農田，還要避開較大建築物和名勝古蹟以及灌溉渠道；車站的分布也就不能完全按行車時分均勻分布，更不能完全按直短方向布置。

山嶽地區的定線

山嶽地區都是由山脈和水系所構成。山脈有主脈與支脈；水系有主流與支流，都形成一定的系統。在山嶽地區定線的最主要的一條原則就是要順應山川形成的規律，利用自然，並改造自然。在兩據點間找出順沿基本走向，在地形起伏不大、地質條件較好的地帶設定鐵路線。通常是沿較大的河流的兩岸定線，即所謂河谷線。一般較大河流縱坡平緩，兩岸開闊，有明顯的階地，地形平坦，地質穩定，是山嶽地區設定鐵路線的最優地帶（圖1a）。如中國的天蘭線天水至隴西段沿渭河定線，寶成線的秦嶺至廣元段沿嘉陵江定線。河流有時彎曲較大，或者地形陡峻，或者地質不良，致使鐵路線延長過多，或工程困難，應根據情況作橋跨河（圖1c），作隧道裁彎取直，或改移河道（圖1b）。圖1b及圖1c皆為寶成線改河實例。圖1b河流彎曲很多，以改河方式，可以節省四座橋，並新造農田多畝。圖1c為河流彎曲很大，沿河繞行鐵路（虛線）延長很多，直穿則多建一座橋，最後選擇後者。當河谷狹窄，縱坡較陡，水流湍急，兩岸地形陡峻，無明顯階地，只得沿山坡定線，即所謂山坡線。較平緩的山坡，仍然是設定鐵路線的良好地段。但陡峻的山坡，溝谷縱橫，懸崖峭壁林立，使橋隧相連，工程艱巨（見彩圖）。在工程地質不良地段應考慮將鐵路線靠山內移以隧道通過，或外移作橋通過，或跨河至對岸山坡。

如果鐵路線的必經點在山嶺的兩側，則形成鐵路線先沿山坡持續上升，越過山頂，然後再沿另一側山坡下降，形成所謂的越嶺線。山坡一般下緩上陡，越嶺的高度越高，兩側的引線越長，坡度越陡。為了減少越嶺的高度，越過山嶺時，可以在低的埡口開挖路塹，或在薄山體開鑿隧道；隧道的長度越長,降低高度越多（圖2），故越嶺選線應首先選好越嶺埡口。最好的越嶺埡口為較少偏離直短方向，高度低，山體薄，地質良好，兩側引線條件好。越嶺線往往短距離內的高差大，在一定的距離內地面坡度大於鐵路線所採用的坡度，則需要用展長鐵路線的辦法以達到預定的高度,這就是所謂展線。展線所用的坡度越小,長度也就越長。所以在越嶺地段往往需要加大坡度，用多機牽引。越嶺展線要順應地形避開不良地質，既要用足最大坡度，以最短的長度達到預定的高度，又能使工程最節省。世界各國都有很好的展線實例，如中國的京張鐵路（北京至張家口），詹天佑工程師曾選了三個基本走向不同的方案（圖3）,經過反覆比較，並結合當時的技術條件，選定在八達嶺用之字形展線的方案跨過軍都山脈；寶成、成昆、川黔等線，也都用展線方法跨越山區的大小分水嶺。

不良工程地質地區的定線

在不良工程地質地區定線，地質條件為決定鐵路線位置的主要因素。對鐵路危害嚴重的不良工程地質現象有：岩堆、滑坡、土石流、岩溶、沼澤、沙漠、沖溝、永凍土、鹽漬土、水庫坍岸等。為克服不良工程地質現象，需要十分艱巨昂貴的工程，有時還不易奏效。故鐵路定線必須特別重視工程地質問題。成昆鐵路羊臼河至黑井採用各種展線和約一公里跨河一次的辦法，以避開不良工程地質地段。在不能繞避時，也要找危害比較輕微的地帶通過，並查明情況，採取有效的工程技術措施徹底根治，保證施工及運營的安全。

鐵路定線儘量少破壞自然，在山嶽地區，避免大填大挖，隧道洞口挖方不可過大，以免破壞植被及山體穩定，造成水土流失、坍方、滑坡、土石流等現象的發生或發展。

定線與橋隧等建築物的協調

定線的同時，必須考慮到橋樑、隧道、車站、路基等項建築物的位置與工程規模。鐵路線的定位，必須與這些建築物的優良位置相協調。一般情況，優良的橋位應是水流順直、河道狹窄、無淺灘、無沙洲、無支流會合，地質條件良好並與鐵路線正交。中小橋涵的橋位應服從鐵路線位置，大橋及特大橋，鐵路線應與優良的橋位相協調，在不過多偏離基本走向時，鐵路線應服從橋位。隧道進出口處鐵路線原則上應與地面等高線正交。越嶺隧道進出口宜避開溝心，因為溝心工程地質一般較差，排水不利。傍山的隧道外側洞壁不可過薄，以免造成偏壓，影響隧道的穩定。