蘭新第二雙線跨黃河線路方案研究

侯全德

蘭新第二雙線橫跨甘肅、青海、新疆三省區(qū)，經(jīng)由蘭州、西寧、烏魯木齊三省會，是亞歐大陸橋鐵路通道的重要組成部分，在國民經(jīng)濟與路網(wǎng)中具有非常重要的作用。本項目將建設為以客運為主的高標準鐵路，并與既有蘭新鐵路實現(xiàn)客貨分線運輸，大幅提高陸橋鐵路通道運輸能力和運輸質(zhì)量。

本線擬建長度1 776 km，自東向西穿越隴西黃土高原區(qū)、祁連山中高山區(qū)、河西走廊區(qū)、戈壁區(qū)、天山丘陵區(qū)?？缭近S河的橋址及方式是蘭新線第二雙線線路方案研究重點之一，選擇科學合理的跨黃河線路方案顯得尤其重要。

1 黃河橋位自然概況及主要控制因素

蘭新第二雙線黃河跨越區(qū)位于八盤峽水電站庫區(qū)范圍，下游距湟水河口1.8 km，上游距八盤峽水電站5.7 km?？缭絽^(qū)黃河兩岸分布有階地，大多為果樹林，階地以外為低山區(qū)。理想的橋址處地形平坦開闊，河水平靜，水面寬闊，河寬約210 m，主河槽最大水深約7 m，流速不足0.5 m/s。

蘭州樞紐的引入、合理的黃河橋位、八盤峽水電站、蘭青線、劉家峽專用鐵路、規(guī)劃的蘭州—合作鐵路、蘭州鋁廠、黃河兩岸的自然地形及不良地質(zhì)(張家臺溜坍區(qū))等均為控制跨黃河線路方案的主要因素。

2 跨黃河線路方案研究

本方案研究在滿足蘭州樞紐引入的前提下，考慮到沿線自然地形條件、工程地質(zhì)條件及線路跨越黃河橋位、平面控制等因素，以兩個黃河跨越橋位，即既有八盤峽車站附近和八盤峽水庫區(qū)為重點控制，進行了以下三個方案研究，詳見圖1和表1。

圖1 黃河橋位方案比較示意

表1 跨黃河線路方案工程經(jīng)濟比較

2.1 既有八盤峽車站55°角方案(C1K)

線路自蘭州樞紐引出，向西穿越謝家坡山、扎馬臺山后，在既有八盤峽車站南端跨越黃河。為了繞避蘭州鋁廠折向西南，跨既有蘭青鐵路、湟水河后，并行于湟水河南側(cè)至比較終點。本方案比較范圍內(nèi)線路長度41.655 km，大中橋8 192 m，隧道30 210 m，橋隧總長38.402 km，橋隧比92.2%。

該方案線路相對順直，由于繞開了蘭州鋁廠而拆遷少，投資較少。但線路為了繞避蘭州鋁廠而致使跨越黃河時線路與河流夾角較小(55°)，黃河跨越條件差，且與黃河管理委員會的要求相差甚遠。還有跨越黃河前后隧道(張家臺隧道出口)地質(zhì)條件差，線路處于溜坍區(qū)，路基深挖方段落太長，邊坡防護工程巨大，有可能會存在路基邊坡安全隱患。

2.2 既有八盤峽車站78°角方案(C2K)

本方案黃河跨越位置依然為八盤峽站附近，線路出蘭州樞紐后，向西穿蘆草山、周家臺山，在八盤峽站南線路以大夾角跨越黃河。繼續(xù)向西以隧道繞開蘭州鋁廠，跨越湟水河至比較終點。本方案比較范圍內(nèi)線路長度42.633 km，大中橋9 936 m，隧道29 640 m，橋隧總長39.576 km，橋隧比92.8%。

該方案張家臺隧道出口地質(zhì)條件好，跨越黃河時線路與河流夾角較大(78°)，跨越條件好。但線形較差，而且線路長，較55°夾角跨黃河方案線路展長1.605 km。分割城鎮(zhèn)比較嚴重，拆遷工程大。且與西北電網(wǎng)骨干線路干擾嚴重，工程實施難度大。

2.3 八盤峽水電站長隧道取直方案(CK)

由于既有八盤峽車站附近黃河跨越方案存在諸多缺陷，分析認為應對八盤峽水電站跨越方案進行研究，以資與其比選。八盤峽水電站跨越黃河線路方案自蘭州樞紐引出，向西南行進，穿蘆草山、高家山后，在八盤峽水電站下游以76°大夾角跨越黃河，并行于湟水河南側(cè)至比較終點。本方案比較范圍內(nèi)線路長度41.00 km，大中橋5 130 m，隧道34 300 m，橋隧總長39.43 km，橋隧比96.2%。

該方案線路順直，遠離蘭州鋁廠城鎮(zhèn)區(qū)，躲避了不良地質(zhì)，與西北電網(wǎng)沒干擾。以兩座長度10 km以上隧道(高家山隧道長12 705 m，福川隧道長10 620 m)行走于黃河沿岸山區(qū)，工程投資較大，與55°夾角跨黃河方案比貴7 143萬元。但該方案線路短直，線形條件好，分別比以上兩方案短0.655 km和1.633 km。特別是線路以大夾角(76°)跨越黃河，跨越條件好，滿足了黃委會和通航要求。而且跨越黃河前后的隧道進出口地質(zhì)條件好。

2.4 方案比選

既有八盤峽車站78°夾角跨黃河線路方案線形差，線路長，嚴重分割蘭州鋁廠城鎮(zhèn)區(qū)，拆遷工程大，加大了工程的協(xié)調(diào)難度，且與骨干電網(wǎng)干擾大。既有八盤峽車站55°夾角跨黃河線路方案，線路與河流夾角較小，跨河技術(shù)條件差，難于滿足黃委會要求，并且跨黃河前后隧道進出口的工程地質(zhì)條件差。八盤峽水電站長隧道取直跨黃河線路方案雖然工程投資較大，但跨越黃河的橋位理想，河流沿岸工程地質(zhì)條件好，故推薦采用。

3 橋式方案選擇

位于八盤峽水電站長隧道取直跨越黃河線路方案橋位下游側(cè)約2 km的既有蘭青二線黃河特大橋，鐵路與河流夾角72°左右，跨越黃河時采用(40+2×64+40)m一聯(lián)連續(xù)梁，其余孔跨均采用32 m梁跨越。滿足了黃河Ⅴ級航道通航要求，運營實踐證明工程設置科學合理。本次推薦方案線路中心線與河流夾角76°，跨越條件與蘭青二線黃河特大橋基本相似，宜采用相同橋式布置，即采用一聯(lián)(40+2×64+40)m預應力混凝土連續(xù)梁跨越黃河主河槽，其余布設32 m及24 m簡支箱梁。結(jié)合其他要求，本方案橋式布置為:4×32 m簡支梁+(32+48+32)m一聯(lián)連續(xù)梁+4×32 m簡支梁+(40+2×64+40)m一聯(lián)連續(xù)梁+19×32 m簡支梁+3×24 m簡支梁+3×32 m預應力混凝土雙線箱梁，橋全長1 389.9 m。

4 結(jié)論

本文對蘭新第二雙線跨越黃河線路方案研究得出如下結(jié)論:

1)八盤峽水電站長隧道取直跨越黃河線路方案(CK)合理地解決了線路引入蘭州樞紐、跨黃河的技術(shù)要求，同時科學處理了平面干擾(蘭州鋁廠、骨干電網(wǎng))，且繞避了不良地質(zhì)。

2)跨黃河橋的橋式布置方案可借鑒技術(shù)成熟的既有蘭青二線黃河特大橋進行設置。

3)推薦八盤峽水電站長隧道取直跨越黃河線路方案(CK)為工程實施方案。

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