泛亞鐵路玉溪至磨憨段元江橋位線路方案研究

徐 濤

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,昆明 650200)

1 概況

泛亞鐵路中線是中國(guó)通往東南亞及南亞的重要通道,起點(diǎn)為昆明,終點(diǎn)為新加坡,全長(zhǎng)3 640 km,其中國(guó)內(nèi)段玉溪至磨憨鐵路是其重要的組成部分,其北起于昆玉鐵路玉溪西站接軌,向南經(jīng)玉溪、普洱、西雙版納等州市,至中(國(guó))老 (撾)邊境口岸磨憨,線路全長(zhǎng)503.169 km。

玉磨鐵路翻越兩山(哀牢山、無(wú)量山),橫跨四水(元江—紅河、阿墨江、把邊江、瀾滄江—湄公河),山高谷深、大起大落,地勢(shì)由北西向南東傾斜,多為構(gòu)造侵蝕高中山、中山地貌。項(xiàng)目地處印度板塊與歐亞板塊碰撞縫合帶附近之揚(yáng)子亞板塊、印支亞板塊、滇緬泰亞板塊,沿線深大活動(dòng)斷裂及褶皺發(fā)育,屬我國(guó)著名的滇西南地震帶,構(gòu)造地震頻繁,工程地質(zhì)具‘三高’(高地?zé)帷⒏叩貞?yīng)力、高地震烈度)、‘四活躍’(活躍的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動(dòng)力地質(zhì)條件、活躍的岸坡淺表改造過(guò)程)的特征。因此全線地質(zhì)地形條件極其復(fù)雜。

2 元江地形地質(zhì)特征

2.1 地形地貌

元江—紅河為中國(guó)和東南亞地區(qū)一條重要的國(guó)際河流,經(jīng)云南省紅河哈尼族彝族自治州河口縣境入越南,在中國(guó)云南省境內(nèi)稱元江,流域稱紅河流域。元江河谷為全線最低點(diǎn),地面高程300～400 m,河谷兩岸高程普遍在1 100 ～1700 m,自然橫坡15°～60°,部分地段岸坡近直立,相對(duì)高差達(dá)700 m以上,兩岸與深切河谷構(gòu)成明顯的“V”字形地貌,為全線河谷最深,高差最大地段,因此,地形條件決定了線路必須以高墩大跨通過(guò)才能適應(yīng)地形的需要。

2.2 地層巖性

沿線地層主要為上覆第四系全新統(tǒng)泥石流堆積層(Q4

sef)塊石土,沖洪積層 (Q4al+pl)細(xì)砂 、卵石土 ,下伏基巖為三疊系上統(tǒng)舍資組(T3sa)砂巖夾黑色泥巖。

2.3 地震動(dòng)參數(shù)

根據(jù) 《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2001)及中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所《新建鐵路玉溪至磨憨線工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)成果》(2010年12月)劃分,測(cè)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。

2.4 不良地質(zhì)

段內(nèi)不良地質(zhì)為砂土液化、崩塌、泥石流等,無(wú)特殊巖土。

3 線路方案比選

3.1 主要控制因素分析

元江由于其極其困難的地形地質(zhì)條件,決定了該段線路方案的基本走向,選擇合適的橋位,合理的墩高及跨度是該段方案成立的首要控制因素。

(2)紅河活動(dòng)斷裂帶

紅河斷裂規(guī)模巨大、活動(dòng)性強(qiáng),線路以橋方式上跨通過(guò),墩高的限制成為該段方案的主要控制因素。

(3)元江車站

元江縣為本段線路上的重要縣城,合理確定元江站的位置是本段線路方案需要考慮的一個(gè)重要因素。

(4)炭質(zhì)頁(yè)巖地層及可溶巖地層

隧道通過(guò)炭質(zhì)頁(yè)巖及可溶巖地層時(shí),工程風(fēng)險(xiǎn)較大,是線路方案考慮的重要因素。

但“無(wú)中生有”過(guò)程在自由意志中的具體發(fā)生機(jī)制是什么？我們?cè)诖藨抑眠@個(gè)問(wèn)題，但這并不會(huì)影響到我們的結(jié)論。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，這的確是神秘的，而這種神秘也可以歸到自由意志本身的神秘性中去。在我們這個(gè)把經(jīng)典力學(xué)作為理解世界首選理論框架的時(shí)代，這似乎是一個(gè)難以理解和接受的說(shuō)法。與“無(wú)中生有”概念同樣神秘難解的話題大概是宇宙起源與量子力學(xué)不確定性原理了，這些主題同樣充滿爭(zhēng)議。到這里，我們似乎觸及了某些討論的邊界，或者面臨一些基本問(wèn)題上的困惑。

(5)其他

元墨高速公路、哀牢山活動(dòng)斷裂、楊武-青龍廠斷裂等對(duì)線位及高程設(shè)計(jì)也有一定的限制。

3.2 線路方案設(shè)計(jì)思路

根據(jù)控制因素的分析,本段線路方案研究的基本思路為,堅(jiān)持橋位選線、地質(zhì)選線的原則,同時(shí)盡量考慮元江站位的設(shè)置條件。

3.3 方案研究

結(jié)合地形、地質(zhì)條件,研究了峨戛、元墨高速公路橋上游、南曬3個(gè)橋位方案,其中峨戛橋位又研究了低橋位甘莊順直方案、低橋位甘莊展線方案、高橋位干壩取直方案,如圖1所示。

圖1 線路方案平面示意

(1)峨戛低橋位甘莊順直方案:該方案于楊武下穿玉元高速后,穿楊武隧道,距楊武—青龍廠斷裂約1.5 km緊坡下至甘莊后折向西南,在峨戛附近跨越元江,之后上跨南溪河及元磨高速,于高寨設(shè)元江站,再于瓦納溫泉東側(cè)兩跨清水河、經(jīng)安定隧道至墨江站。

(2)峨戛低橋位甘莊展線方案:線路自楊武下穿玉元高速后經(jīng)垤大寨,穿楊武隧道,過(guò)假莫代水庫(kù)后折向西南,在峨戛附近跨越元江,后上跨南溪河及元磨高速,于高寨設(shè)元江站,于瓦納溫泉東側(cè)兩跨清水河、經(jīng)安定隧道至墨江站。該方案通過(guò)甘莊展線抬高了楊武至甘莊一帶的線路高程。

(3)峨戛高橋干壩取直方案:由于該段地質(zhì)條件差,因此為縮短線路長(zhǎng)度以盡快通過(guò),研究了峨戛高橋干壩取直方案。線路于楊武下穿玉元高速后穿楊武隧道,在峨戛附近跨越元江,于高寨設(shè)站后跨南溪河及元磨高速,之后于瓦納溫泉東側(cè)兩跨清水河、經(jīng)安定隧道至墨江站。

(4)公路橋上游橋位方案:該方案是縮短線路長(zhǎng)度以盡快通過(guò)的又一方案。線路穿楊武隧道后向南,在玉元高速公路紅河大橋上游跨越元江,設(shè)元江站后上跨南溪河、紅河斷裂及元磨高速,之后于瓦納溫泉東側(cè)兩跨清水河、經(jīng)安定隧道至墨江站。

(5)南曬橋位方案:線路于楊武下穿玉元高速后向南穿楊武隧道,于南曬附近跨越元江后設(shè)元江站,再穿牛街山隧道于瓦納東側(cè)四跨清水河,經(jīng)安定隧道至墨江站。

3.4 方案比較

各方案對(duì)比分析見(jiàn)表1。

表1 元江橋位線路方案對(duì)比分析

經(jīng)比較分析,公路橋上游橋位方案由于跨越紅河活動(dòng)斷裂橋高達(dá)157 m,橋梁風(fēng)險(xiǎn)極高,技術(shù)上基本不可行,研究后予以放棄。南曬橋位由于存在嚴(yán)重的不良地質(zhì)問(wèn)題,同時(shí)線路繞行過(guò)長(zhǎng),投資巨大,也基本放棄。峨戛橋位干壩取直方案雖線路最順直,但考慮到元江橋跨度大,技術(shù)及施工風(fēng)險(xiǎn)大,也不易采用。峨戛橋位甘莊展線方案,雖可減小隧道埋深,但由于穿越于T3h含炭質(zhì)頁(yè)巖,相對(duì)于甘莊順直方案施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大,同時(shí)線路較長(zhǎng),投資高,因此放棄。甘莊順直方案技術(shù)上可行,地質(zhì)條件相對(duì)較好,元江橋位置好、橋形技術(shù)成熟,車站位置好,投資最少,因此推薦該方案。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)元江橋位線路方案的比選研究,可以得出復(fù)雜地質(zhì)條件等多重控制因素下選線的基本原則。

(1)必須結(jié)合地質(zhì)條件,堅(jiān)持重大控制工程優(yōu)先選址確定線路方案的原則。

(2)活動(dòng)斷裂影響范圍大,其所在位置地形陡峻、巖石破碎,滑坡、崩塌、巖堆等地質(zhì)問(wèn)題突出,因此線路必須盡可能遠(yuǎn)離斷裂帶,難以繞避時(shí),也不可平行斷裂帶行進(jìn),必須以大角度穿越。

(3)對(duì)于上跨活動(dòng)斷裂時(shí),必須采用簡(jiǎn)單工程,采用橋梁跨越時(shí),必須控制橋梁墩臺(tái)高度。

(4)對(duì)于深埋的長(zhǎng)大隧道,應(yīng)盡量采用抬高線路高程,以減少可能出現(xiàn)的高地應(yīng)力、高地?zé)犸L(fēng)險(xiǎn)。

(5)可溶巖及炭質(zhì)巖地層不可控風(fēng)險(xiǎn)較大,應(yīng)避免或盡量減少穿越長(zhǎng)度。

[1] 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.新建玉溪至磨憨鐵路可行性研究總說(shuō)明書(shū)[R].成都:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,2010.

[2] 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.新建玉溪至磨憨鐵路可行性研究地質(zhì)報(bào)告[R].成都:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,2010.

[3] 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.新建玉溪至磨憨鐵路可行性研究補(bǔ)充材料[R].成都:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,2011.

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