鄭州至焦作鐵路黃河橋位方案比選研究

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

1　鄭焦線概況

鄭州至焦作鐵路(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鄭焦線”)位于河南省西北部，鄭州市和焦作市境內(nèi)，南起鄭州樞紐鄭州站，向北跨越黃河后經(jīng)武陟縣、修武縣，沿新月線引入既有焦作站。正線全長(zhǎng)77.063 km，其中新建線路長(zhǎng)68.566 km，利用既有京廣線8.497 km。

該線是中原城市群城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，主要承擔(dān)鄭州、焦作兩市間及兩地區(qū)與城際軌道交通網(wǎng)其他城市間客流。黃河特大橋是其重點(diǎn)工程。

2　沿線自然特征

2.1　地形地貌特征

線路經(jīng)過(guò)區(qū)域隸屬太行山脈與豫北平原的交接地帶，地勢(shì)總體北高南低、西高東低，地形變化不大。地貌類(lèi)型主要有山前傾斜平原、沖積平原、黃河灘地等類(lèi)型。

2.2　工程地質(zhì)特征

線路位于華北板塊南華北斷坳內(nèi)，地形相對(duì)比較簡(jiǎn)單，起伏不大；第四系覆蓋層較厚，構(gòu)造影響較小；不良地質(zhì)不甚發(fā)育：表層飽和砂層可能發(fā)生地震液化，特殊巖土為松軟土，主要分布在沖洪積平原，對(duì)工程有一定影響。總體來(lái)說(shuō)工程地質(zhì)條件一般。

2.3　水文特征

跨越黃河流域的河流主要有黃河及其支流枯河，位于黃河中下游分界處。

沿線地表徑流主要有黃河及其支流和人工溝渠。

2.4　環(huán)境敏感點(diǎn)特征

線路沿線分布有黃河國(guó)家地質(zhì)公園、黃河濕地自然保護(hù)區(qū)、黃河風(fēng)景名勝區(qū)、黃河邙山地表水飲用水源保護(hù)區(qū)、鄭州段黃河鯉國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)。上述幾處敏感區(qū)規(guī)劃范圍存在區(qū)域重疊現(xiàn)象，且敏感區(qū)規(guī)劃面積較大。

2.5　經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)分布及交通規(guī)劃

本通道重要政治經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)主要有鄭州市惠濟(jì)區(qū)、焦作市及所轄修武縣和武陟縣等，對(duì)線路走向及橋位選擇有重要影響。

研究區(qū)域內(nèi)在建或規(guī)劃的高等級(jí)公路主要有武西高速、G107國(guó)道、京珠高速公路黃河橋。

3　橋位方案比選

3.1　影響橋位方案的因素

(1)線路走向方案影響

本線需經(jīng)過(guò)沿線的重要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)，線位走向是影響黃河橋位選擇的重要因素。

(2)黃河橋位資源分布

根據(jù)線路走向，航空線附近分布的黃河橋有在建武西高速公路橋、既有京廣線橋、G107國(guó)道鄭州大橋、在建京廣客運(yùn)專(zhuān)線橋、京珠高速公路橋。京廣鐵路黃河橋位于武陟線至惠濟(jì)區(qū)段航空線附近。在建武西高速公路橋位于既有京廣線黃河橋上游3.6 km桃花峪處，G107國(guó)道鄭州大橋、在建京廣客運(yùn)專(zhuān)線橋、京珠高速公路橋分別位于既有京廣線黃河橋下游14 km，23 km，28 km處。

(3)既有京廣線黃河橋改造

既有京廣線黃河橋建成于1960年，為71孔40 m上承式鋼板梁雙線橋，全長(zhǎng)2 889.9 m。1964年10月三門(mén)峽水庫(kù)建成后，1964～1978年，在無(wú)大洪水的情況下，橋下均發(fā)生較大沖刷，高程達(dá)82～83 m，為既有京廣線的咽喉地段。由于該橋橋齡較長(zhǎng)，鐵路運(yùn)營(yíng)維修病害較多，多次整治仍無(wú)法滿足其正常使用，許多指標(biāo)不滿足新規(guī)范要求，目前已限速60～80 km/h通過(guò)，已成為京廣線大動(dòng)脈的主要限速點(diǎn)之一，亟待改造。

(4)地質(zhì)、水文及環(huán)保條件

既有京廣鐵路黃河橋位于黃河中下游分界處。京廣鐵路上游為黃河中游段，受兩岸山體及地形束縛，河勢(shì)擺動(dòng)相對(duì)較小，河道寬度較窄；京廣鐵路下游黃河河道擺動(dòng)性很強(qiáng)，主槽范圍不定，河灘較寬。

本段范圍內(nèi)分布有比較集中的環(huán)境敏感區(qū)，由于規(guī)劃面積較大，線路需部分穿越，不同橋位方案對(duì)敏感區(qū)也有不同程度的影響。

3.2　設(shè)計(jì)原則

應(yīng)考慮跨越黃河的特殊性和稀缺性，珍惜橋位資源。

根據(jù)線路走向，結(jié)合既有黃河橋位分布及黃委會(huì)有關(guān)黃河橋位相關(guān)規(guī)劃，優(yōu)先選擇線路順直、工程經(jīng)濟(jì)合理的方案，同時(shí)兼顧相關(guān)線路橋位規(guī)劃。

區(qū)域內(nèi)環(huán)境敏感點(diǎn)分布較多，黃河橋位選擇應(yīng)盡可能減少對(duì)環(huán)境敏感點(diǎn)的影響。

3.3　橋位方案分析

研究范圍內(nèi)既有及在建的黃河橋已較為密集。根據(jù)《黃河河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)審查標(biāo)準(zhǔn)(試行)》規(guī)定，在黃河桃花峪—高村河段橋梁容許間距為4 km，橋梁孔跨主槽不小于100 m，灘地孔跨不小于40 m，河道內(nèi)需全橋跨越。結(jié)合既有/在建黃河橋的分布，本次考慮研究的黃河橋位有在建武西高速公路桃花峪橋位、既有京廣鐵路黃河橋位、京廣鐵路黃河橋下游8 km處新選崗李橋位、G107國(guó)道鄭州黃河公路大橋、在建京廣客運(yùn)專(zhuān)線黃河橋、京珠高速公路黃河橋。

根據(jù)鄭州鐵路樞紐布局，鄭焦城際鐵路需從既有京廣線鄭州站或在建京廣客專(zhuān)鄭州東站引出。結(jié)合線路走向，引入鄭州站方案需考慮的黃河橋位有在建武西高速公路桃花峪橋位、既有京廣鐵路黃河橋位、京廣鐵路黃河橋下游8 km處新選崗李橋位三個(gè)橋位方案，引入鄭州東站方案需考慮的黃河橋位有京廣鐵路黃河橋下游8 km處新選崗李橋位、G107國(guó)道鄭州黃河公路大橋、在建京廣客運(yùn)專(zhuān)線黃河橋、京珠高速公路黃河橋四個(gè)橋位方案。

根據(jù)鄭州鐵路樞紐規(guī)劃，鄭州站為主要辦理城際、普速作業(yè)的客運(yùn)站；鄭州東站主要為高速鐵路客運(yùn)站，且該站已不具備北端引入條件，因此本線需引入京廣線鄭州站。結(jié)合樞紐布局及前述影響因素，主要研究了武西高速公路桃花峪橋位、京廣橋下游四線橋橋位及崗李橋位三個(gè)橋位方案。根據(jù)鄭州市規(guī)劃及黃委會(huì)意見(jiàn)，鄭焦線利用在建武西高速公路桃花峪橋位需將原公路橋改建為公鐵兩用橋，而該橋已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)，協(xié)調(diào)難度大，不具備同步實(shí)施的可能性，因此予以放棄。本次重點(diǎn)對(duì)京廣橋下游四線橋位和崗李橋位方案進(jìn)行研究比較(如圖1所示)。

3.4　橋位方案比選

(1)方案說(shuō)明

京廣橋下游四線橋橋位方案(Ⅰ方案)：

本方案原則利用既有京廣線黃河橋位，結(jié)合黃委會(huì)及鐵路局意見(jiàn)，需改建京廣線，與改建后京廣線四線共橋位跨越黃河。該方案并既有京廣線西側(cè)向北，經(jīng)黃河風(fēng)景區(qū)后于京廣線黃河橋下游100～250 m處與改建后京廣線四線共橋位跨越黃河，跨武西高速公路，于武陟縣東側(cè)規(guī)劃發(fā)展區(qū)邊緣設(shè)武陟東站，向北跨鄭焦晉高速公路、新月第二雙線鐵路后至比較終點(diǎn)。線路正線長(zhǎng)度為45.85 km，橋梁總長(zhǎng)23.21 km，橋梁比50.62%，引起既有京廣線改建15.339 km。

崗李橋位方案(Ⅱ方案)：

該方案并既有京廣線西側(cè)引出，于東雙橋北側(cè)跨過(guò)既有京廣線向東北，于崗李水庫(kù)西側(cè)跨過(guò)黃河后折向西北，跨鄭焦晉高速公路、既有京廣鐵路、共產(chǎn)主義渠，于宋莊附近設(shè)武陟東站，出站跨武西高速公路、新月第二雙線鐵路后至比較終點(diǎn)。線路正線長(zhǎng)度為48.614 km，橋梁總長(zhǎng)32.28 km，橋梁比66.40%。

(2)方案分析比選

兩方案比較見(jiàn)表1。

圖1　橋位方案比選示意

兩方案優(yōu)缺點(diǎn)分析見(jiàn)表2。

表1　主要工程數(shù)量及投資比較

表2　方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

(3)推薦意見(jiàn)

綜合以上分析，京廣橋下游四線橋橋位方案投資少、線路順直，并能有效拉動(dòng)武陟縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展，與改建后京廣線共用橋位跨越黃河，整治了既有橋病害，節(jié)約橋位資源，予以采用。

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[6]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司.新建鐵路鄭州至焦作線預(yù)可行性研究報(bào)告[R].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，2009

[7]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司.新建鐵路鄭州至焦作線可行性研究報(bào)告：第一篇(總說(shuō)明書(shū)).北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，2009

[8]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司.新建鐵路鄭州至焦作線可行性研究報(bào)告：第五篇(線路)[R].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，2009

[9]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司.新建鐵路鄭州至焦作線初步設(shè)計(jì)：第一篇(總說(shuō)明書(shū))[Z].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，2009

[10]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司.新建鐵路鄭州至焦作線初步設(shè)計(jì)：第五篇(線路)[Z].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，2009

[11]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司.新建鐵路鄭州至焦作線施工圖：第一篇(總說(shuō)明)[Z].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，2010

[12]馬永強(qiáng).鄭焦鐵路鄭州黃河大橋主橋鋼桁梁架設(shè)施工方案研究[J].鐵道勘察，2012(4)：74-77