滬通鐵路昆山段建設(shè)方案及主要節(jié)點方案研究

朱若立

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司 武漢 430063）

1 概況

1.1 滬通鐵路概況

滬通鐵路位于長江口，江蘇省和上海地區(qū)，向北連接既有寧啟線，向南引入上海鐵路樞紐分別溝通既有京滬鐵路安亭站和浦東鐵路四團(tuán)站，是一條客貨共線鐵路。其中南通經(jīng)太倉至安亭段途徑江蘇省南通市、蘇州市所轄的張家港、常熟、太倉、昆山4市及上海市嘉定區(qū)，正線全長137.47 km，橋梁長度占線路長度的85.27%。鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為正線雙線，速度目標(biāo)值200km／h（局部地段限速），限制坡度6‰，限界滿足開行雙層集裝箱運輸條件，電力牽引。

1.2 昆山段概況

（1）地形地貌。本段為湖沼積平原區(qū)，地形平坦，標(biāo)高多在1～3m之間，地面多為村莊及旱地，部分挖為水塘，水塘多深為1～3m，其間河流水系發(fā)育，溝河密布，線路與京滬高速鐵路、滬寧城際鐵路和既有滬寧線交叉，交通不便。

（2）地層巖性。①alQ4粉質(zhì)黏土：褐黃色～灰色，軟塑，厚3.1～4.0m，σ0＝100kPa；廣泛分布。②3m＋alQ4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，厚3.6～14.1m，σ0＝60kPa；廣泛分布。③1m＋alQ4粉質(zhì)黏土：灰色，軟塑，厚0～6.0m，σ0＝100 kPa；廣泛分布。④2－1m＋alQ4粉土：灰色，稍密、飽和，厚4.3～7.0m，σ0＝100kPa；廣泛分布。⑤2－2m＋alQ4粉砂：灰色，飽和，稍密～中密，厚約2～30m，σ0＝90kPa；廣泛分布。

（3）工程地質(zhì)條件。本段范圍內(nèi)淺部存在較厚的軟土地層，地基應(yīng)進(jìn)行加固處理；區(qū)內(nèi)多見水塘，表層有0.2～0.7m厚塘底淤泥，需按相關(guān)設(shè)計要求采取相應(yīng)的處理措施。由于中上部地層較為松散，承載力低，地質(zhì)條件差，不宜作為持力層，橋基礎(chǔ)宜采用樁基，以底部粉細(xì)砂層、硬塑的粉質(zhì)黏土為持力層。

2 線路走向及主要控制要素

2.1 線路走向說明

線路引出太倉南站后以橋梁方式跨越寶錢公路、牛頭涇，進(jìn)入昆山市花橋鎮(zhèn)天福社區(qū)，基本上沿沿滬大道東側(cè)行走，與天福公路、紫昌塘及既有京滬高鐵、滬寧城際、既有京滬鐵路以及既有G1501高速公路交叉后，折向東行，以方向別引入既有京滬鐵路安亭站。

2.2 控制因素說明

本段主要控制因素有與本線交叉的天福路、既有京滬高鐵、滬寧城際、既有京滬鐵路、既有G1501高速公路，以及內(nèi)澇水位、紫昌塘（河流）百年洪水位，其中：百年內(nèi)澇水位為2.58m，50年一遇水位為2.43m，20年一遇水位為1.37m。

（1）天福路。天福路為昆山市花橋鎮(zhèn)東西向城市道路，西接沿滬大道，路面現(xiàn)狀寬度15m，遠(yuǎn)期成形路基面將拓寬至29m，路面高程為3.1 m。滬通鐵路與天福路的交叉點至沿滬大道中心的距離為260m，其機動車道縱坡設(shè)計坡度需不大于4%，且需滿足天福路下穿鐵路后與沿滬大道的坡度順接要求。

（2）既有京滬高鐵和滬寧城際。既有京滬高鐵并行于滬寧城際北側(cè)，線間距為16.2m。與滬通鐵路交叉處既有京滬高鐵及滬寧城際均位于橋梁地段，平面均為直線，梁底實測高程分別為10.622，12.096m。

（3）既有京滬鐵路。既有京滬鐵路位于京滬高鐵南側(cè)，基本平行于京滬高鐵，間距約500～540m，與滬通鐵路上行線交叉處位于路基地段，軌頂高程約3.6m。

（4）既有G1501高速公路。G1501為上海繞城高速公路，上跨既有京滬鐵路。據(jù)收集的資料，既有京滬鐵路上、下行線距兩側(cè)公路橋墩邊距離分別為9.49，9.21m，距公路橋橋墩承臺邊分別為7.13，7.84m，兩側(cè)公路橋承臺頂面設(shè)計高程分別為2.5，2.3m（85國家高程基準(zhǔn)）。

3 建設(shè)方案研究

3.1 上跨既有京滬高鐵方案

線路跨越寶錢公路后［5］，沿沿滬大道東側(cè)行走，跨京滬高速、滬寧城際擬采用64m＋108m＋64m連續(xù)槽型梁，108m主跨跨越京滬高鐵與滬寧城際，采用轉(zhuǎn)體施工法。雖然轉(zhuǎn)體施工法對京滬高鐵、滬寧城際鐵路運營安全基本無影響，但施工期對京滬高鐵、滬寧城際鐵路運營存在潛在風(fēng)險，必須采取有效的預(yù)防措施，且工程投資相對較高。綜合考慮本線與京滬高鐵立交處采用下穿方案。

3.2 下穿既有京滬鐵路方案

滬通鐵路按通行雙層集裝箱條件下穿京滬高鐵，基本對沿線水系沒有影響，但若滬通鐵路安亭上行疏解線（上行線）繼續(xù)下穿既有京滬鐵路，則會切割沿線水系，因此上行線下穿京滬高鐵后應(yīng)上跨既有京滬鐵路。

3.3 下穿既有京滬高鐵、上跨既有京滬鐵路方案［6］

線路盡量接近沿滬大道沿其東側(cè)行走，從花橋自來水增壓站西側(cè)經(jīng)過，滬通鐵路下行、上行線分別從京滬高鐵447號～446號，446號～445號墩之間，滬寧城際180號～179號，179號～178號墩之間穿過，下行線繼續(xù)以路基型式靠近京滬線引入安亭站；上行線以1.04%坡度拔起跨過京滬線后再折回逐漸靠近京滬線引入安亭站。本方案天福路需要下挖，且天福路下穿后無法及時上抬建橋通過新莊河，將新莊河壩斷，造成斷頭浜，阻隔水系自由溝通，因此需要對水系進(jìn)行調(diào)整。

4 主要節(jié)點方案研究

本文針對滬通鐵路分別與既有京滬高鐵、滬寧城際、既有京滬鐵路、既有G1501高速公路等的立交節(jié)點進(jìn)行具體的分析研究。節(jié)點示意見圖1。

圖1 滬通鐵路昆山段主要節(jié)點示意圖

4.1 下穿既有京滬高鐵方案［6］

受內(nèi)澇水位影響，為盡量抬高下穿地段路肩設(shè)計高程，在接觸網(wǎng)高度滿足規(guī)范要求的同時，將跨線橋凈空由7.96m下調(diào)至7.2m，為保障京滬高鐵和滬寧城際鐵路運營安全，針對本段地質(zhì)情況，在兩既有橋梁下滬通鐵路擬采用樁板結(jié)構(gòu)，同時在設(shè)計路肩高程小于3.08m（內(nèi)澇水位＋0.5m安全高度）地段兩側(cè)加設(shè)擋水墻，并于線路一側(cè)設(shè)泵站，地表水及線間水通過泵站進(jìn)行抽排至附近水塘。此外，考慮天福路遠(yuǎn)期拓寬至29m，滬通鐵路上跨天福路處框架橋擬采用6.5m＋16m＋6.5m框架梁，梁底至軌頂?shù)淖钚「叨刃铦M足1.8m，由于滬通鐵路上跨天福路后需下穿京滬高鐵、滬寧城際，因此為滿足天福路通行凈空要求需進(jìn)行下挖改移，改移后的天福路需滿足與沿滬大道的路面順接。

4.1.1 平面布置方案研究

考慮平面曲線半徑對地形及控制因素的適應(yīng)性，線路下穿京滬高鐵后優(yōu)先選用800m曲線半徑，該方案滬通鐵路與京滬高鐵、滬寧城際的承臺邊最小距離分別為4.70，4.86m，滬通鐵路路肩高程有900m范圍不滿足內(nèi)澇水位要求；同時為增大滬通鐵路與京滬高鐵、滬寧城際交角，盡量加大與既有橋梁承臺的間距，且使縱斷面變坡點盡可能靠近京滬高鐵，減少路肩設(shè)計高程低于百年內(nèi)澇水位的路基長度，還研究了R＝700m方案，該方案滬通鐵路與京滬高鐵、滬寧城際的承臺邊最小距離分別為5.92，6.00m，滬通鐵路路肩高程有400m范圍不滿足百年洪水位要求。

4.1.2 推薦意見

由以上2方案說明可知，雖然采用R＝800m方案，允許旅客列車最高行駛速度為120km／h，但路肩高程不滿足內(nèi)澇水位要求線路長度范圍是R＝700m方案的1倍有余，且線路距京滬高鐵和滬寧城際鐵路橋梁承臺邊最近距離比R＝700m方案小1.22m，不利于運營施工安全及排水設(shè)施設(shè)置，因此采用R＝700m方案下穿既有京滬高鐵。

4.2 上跨既有京滬鐵路方案［7］

由于滬通鐵路上行線跨越京滬鐵路的橋跨結(jié)構(gòu)形式不同，研究了采用1－64m下承式鋼桁梁跨越和門式墩跨越的方案。

4.2.1 方案說明

（1）方案一。1－64m下承式鋼桁梁跨越京滬鐵路方案。該方案上行線以10.4‰坡拔起上跨京滬鐵路，上行線與京滬鐵路交叉角度為25°，擬采用1－64m下承式鋼桁梁跨越，京滬鐵路的凈空按7.96m控制，新建橋梁承臺邊至既有線中心最近距離為5.97m，橋墩鉆孔樁邊沿至既有線中心最近距離為6.87m。

（2）方案二。采用門式墩跨越京滬鐵路方案。該方案上行線以13‰坡拔起上跨京滬鐵路，上行線與京滬鐵路交叉角度為9°，擬采用5個Lp＝19.5m鋼門式墩（門式墩上跨度Lp＝24m＋24m），京滬鐵路凈空按7.3m控制。門式墩附近距既有線最近的橋墩鉆孔樁邊沿至既有線中心4.92m，承臺邊至既有線中心4.36m。

4.2.2 方案比選

針對上述2方案，從工程技術(shù)條件、施工難易程度及對既有運營線的影響、工程投資、對沿線土地使用影響等方面進(jìn)行綜合分析，現(xiàn)分述如下。

（1）工程技術(shù)條件。從線路平面技術(shù)條件方面來講，方案二線形順直，優(yōu)于方案一；從線路縱坡技術(shù)條件方面來講，方案二2處采用了200m短坡段，連續(xù)使用了3處困難檔坡度代數(shù)差（1%），且采用了1.3%的最大單向下坡，劣于方案一；方案二中滬通鐵路下穿既有京滬鐵路處凈空僅7.18m，不滿足通行雙層集裝箱凈空要求，需對下穿京滬高鐵前后縱坡進(jìn)一步調(diào)整，路肩高程小于百年內(nèi)澇水位地段增多。

（2）施工難易程度及對京滬鐵路運營的影響。

①方案二線路與京滬鐵路小角度交叉跨越，且京滬鐵路凈空按7.3m控制，小于既有接觸網(wǎng)立柱高度（8.0m），因此在門式墩施工前需對京滬鐵路接觸網(wǎng)進(jìn)行臨時改建，待門式墩結(jié)構(gòu)工程完成后，再改建接觸網(wǎng)；方案一采用鋼梁跨越且京滬鐵路凈空按7.96m控制，采用拖拉法施工，因此不需要對既有線設(shè)施進(jìn)行改建。

②方案二有12個橋墩需臨近京滬鐵路施工，方案一只有2個橋墩臨近京滬鐵路施工，因此方案二實施時臨時支護(hù)工程較大；方案二需架設(shè)5個門式墩鋼蓋梁，而方案一只進(jìn)行一次鋼梁架設(shè)，因此方案二利用天窗時間施工或“要點”施工時間多，周期長。

由上述可知，方案二施工難度稍大，對京滬鐵路運營影響稍大。

③工程投資。本次對該地段方案進(jìn)行了初步研究，方案二比方案一投資多323萬元。

4.2.3 推薦意見

2方案在技術(shù)條件方面各有利弊，考慮2方案雖工程投資相差不大，但方案二施工難度及對京滬鐵路運營影響相對較大，因此推薦采用方案一。

4.3 下穿既有G1501高速公路方案

本文中針對滬通鐵路與既有京滬鐵路的位置關(guān)系并考慮施工及運營安全，分別研究了滬通鐵路與既有京滬鐵路并行同孔下穿G1501及鄰孔下穿G1501方案。

4.3.1 方案說明

（1）方案一。與既有京滬鐵路并行同孔下穿G1501高速公路。滬通下行線下穿京滬高鐵、滬寧城際后逐漸向既有京滬鐵路靠近，與既有京滬鐵路并行同孔下穿G1501的15號～16號墩，距承臺邊緣最小距離3.43m，爾后設(shè)置安亭客車場；滬通鐵路上行線下穿京滬高鐵、滬寧城際后上跨既有京滬鐵路后逐漸靠近既有線，與既有京滬鐵路并行同孔下穿G1501，距承臺邊緣最小距離3.06m。

該方案可以滿足鐵路限界等相關(guān)技術(shù)要求，地基處理采用鋼筋混凝土樁板結(jié)構(gòu)形式，考慮本段新建線路在G1501高速公路高架橋下采用鉆孔樁施工，機械的限界影響既有線運營，因此擬采用結(jié)合永久工程新建臨時運營線方案，在G1501高速公路高架橋16號～17號橋墩之間修建雙線臨時運營線，運營既有京滬鐵路上、下行列車，停運既有京滬上、下行線，實施滬通鐵路下穿G1501高速公路地段地基處理，地基處理完成后，既有京滬鐵路恢復(fù)運營，拆除臨時運營線。

（2）方案二。與既有京滬鐵路鄰孔下穿G1501高速公路。滬通鐵路下行線：線路下穿京滬高鐵、滬寧城際后逐漸向既有京滬鐵路靠近，爾后折向東北與既有線拉開距離，從G1501的16號～17號墩之間通過，距承臺邊緣最小距離5.05 m，再靠近既有線，設(shè)置安亭客車場；滬通鐵路上行線下穿京滬高鐵、滬寧城際后上跨既有京滬鐵路，從G1501的14號～15號墩之間通過，距承臺邊緣最小距離4.57m，再靠近既有線，設(shè)置安亭客車場。

4.2.2 比選及推薦意見

方案二雖可保證鐵路施工及既有線運營安全，但新建線路與既有線間夾心地較大，且增加了拆遷，上海市不予同意，因此下穿既有G1501高速公路方案采用方案一（與既有京滬鐵路并行同孔下穿G1501方案）。

5 結(jié)語

本文對滬通鐵路昆山段建設(shè)方案及主要節(jié)點方案進(jìn)行了深入的研究，經(jīng)過分析比選，滬通鐵路昆山段線路平面擬采用R＝700m方案下穿京滬高鐵、滬寧城際，下行線繼續(xù)以路基型式靠近京滬線；上行線擬采用1－64m下承式鋼桁梁跨越既有京滬鐵路，爾后再折回逐漸靠近京滬線，上、行線與既有京滬鐵路并行同孔下穿既有G1501高速公路引入安亭站。

［1］ 工程地質(zhì)手冊編委會.工程地質(zhì)手冊［M］.4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］ 中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)函［2005］285號新建時速200km客貨共線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定［S］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［3］ GB50090－2006鐵路線路設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2006.

［4］ 易思蓉.鐵路選線設(shè)計［M］.2版.成都：西南交通大學(xué)出版社，2005.

［5］ 中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.新建鐵路滬通線上海（安亭）至南通段可行性研究［R］.武漢：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2012.

［6］ 中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.新建鐵路上海至南通鐵路南通至安亭段初步設(shè)計［R］.武漢：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2013.

［7］ 中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.新建鐵路上海至南通鐵路南通至安亭段施工圖咨詢意見及技術(shù)交底文件匯編［R］.武漢：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2014.