南同蒲鐵路黃河橋改線方案研究

武　瓊

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司太原設(shè)計(jì)院，山西太原　030013)

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南同蒲鐵路黃河橋改線方案研究

武瓊

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司太原設(shè)計(jì)院，山西太原030013)

Research on Route Change Scheme of Yellow River Bridge on South Tongpu Railway

WU Qiong

摘要南同蒲鐵路屬路網(wǎng)干線，風(fēng)陵渡黃河特大橋建成于上世紀(jì)70年代，目前病害嚴(yán)重，行車限速25 km/h，已成為鐵路安全運(yùn)輸?shù)碾[患點(diǎn)。黃河橋改線方案結(jié)合黃河河道管理、開發(fā)區(qū)規(guī)劃、文物保護(hù)區(qū)等因素影響，經(jīng)鐵路運(yùn)營(yíng)條件、工程技術(shù)條件、工程投資等綜合比選，推薦技術(shù)經(jīng)濟(jì)佳、安全可靠、可實(shí)施性強(qiáng)的風(fēng)陵渡站跨黃河方案。

關(guān)鍵詞南同蒲鐵路黃河橋改線方案研究

1概述

南同蒲鐵路是侯月線的后方通道和山西省南北物資交流的主要通道，屬路網(wǎng)干線。風(fēng)陵渡黃河特大橋所處線路歸西安鐵路局管轄，屬于南同蒲南段(侯馬—華山)的一部分。南同蒲南段主要為區(qū)域內(nèi)的貨物和直通貨流的通道，具有隴海線和侯西線、侯月線，蒙華通道與南同蒲線、侯月線的連接線作用。

既有風(fēng)陵渡黃河特大橋建成于20世紀(jì)70年代，為單線鐵路橋，全長(zhǎng)1 199.6 m，上部結(jié)構(gòu)采用戰(zhàn)備用的拆裝式梁作為永久性橋梁。隨著服役期的增長(zhǎng)，陸續(xù)出現(xiàn)上平聯(lián)橫向連接桿裂縫、高強(qiáng)度螺栓折斷頻繁等病害，該橋從2001年5月17日起，限速25 km/h至今。該橋梁體設(shè)計(jì)荷載采用1959年的設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)荷載中-22級(jí)，已不符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，梁體安全儲(chǔ)備下降，給安全運(yùn)輸生產(chǎn)帶來(lái)隱患，不能滿足目前鐵路發(fā)展的需要。

鑒于既有黃河橋建成年代較早、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低且病害嚴(yán)重，為保證鐵路運(yùn)營(yíng)安全，取消黃河橋限速點(diǎn)，該段鐵路需要進(jìn)行改建，采用較高標(biāo)準(zhǔn)，一次改線繞行，新建黃河橋，全面提高線路質(zhì)量。

2自然特征

2.1地形地貌

線路主要經(jīng)過(guò)高階地平原、黃河河谷及黃土臺(tái)塬等地貌單元。

高階地平原區(qū)一般高程在367～385 m之間，高階地平原區(qū)邊緣處與黃河河谷過(guò)渡區(qū)地形陡峭。

黃河河谷區(qū)北岸為河漫灘及一級(jí)階地，地形略有起伏，高程為331～333 m，多已開辟為耕地。南岸由河道向南依次為河漫灘、一級(jí)階地，河漫灘較寬，寬度約560 m，地表大部分被蘆葦叢覆蓋；一級(jí)階地高出河漫灘約4 m。

黃土臺(tái)塬區(qū)包括黃河—渭河南岸一級(jí)臺(tái)塬、渭河南岸二級(jí)臺(tái)塬。黃河—渭河南岸一級(jí)臺(tái)塬塬頂較為平坦，塬頂一般高程為420～450 m，總體呈西高東低之勢(shì)，邊緣處較為陡峭，沖溝發(fā)育，多傾向渭河。

2.2工程地質(zhì)

沿線地震動(dòng)峰值加速度值為0.20g。分布于黃河河谷區(qū)地下水位以下的粉砂、細(xì)砂及中砂為地震可液化土層，主要分布新生界第四系地層。

第四系全新統(tǒng)地層(Q4)：河谷兩岸均有分布。

第四系上更新統(tǒng)地層(Q3)：黃河南岸分布。

第四系下更新統(tǒng)地層(Q1)：河谷兩岸均有分布。

2.3水文地質(zhì)

黃河河谷區(qū)地下水埋藏較淺，一級(jí)階地一般為5～6 m，河漫灘小于1 m，含水層為粉土及砂類土，主要補(bǔ)給為河水及大氣降水。高階地及黃土臺(tái)塬區(qū)地下水埋藏較深，深度數(shù)十米不等，主要以大氣降水補(bǔ)給。

2.4水文

沿線主要河流為黃河、渭河。

3方案研究

3.1控制因素

(1)黃河

黃河是中國(guó)第二長(zhǎng)河，也是世界上著名的大河之一。黃河橋改線的重點(diǎn)是跨越黃河，合理地選擇跨河位置是改線方案研究的重點(diǎn)。既有南同蒲鐵路位于黃河、渭河、洛河交匯處河段，新建黃河橋?qū)λ摹颁P(guān)高程”的影響相當(dāng)復(fù)雜。

根據(jù)黃河河道管理要求，黃河上修橋需征求黃河河務(wù)部門意見，必須滿足行洪、防凌、通航等方面要求。經(jīng)過(guò)與河務(wù)部門咨詢：既有鐵路橋下游2.3 km左右有一座公路橋，新建黃河橋不能在兩橋間，且距離兩橋不得小于2 km；新橋建成后，舊橋應(yīng)拆除；河段內(nèi)主河槽跨度不得小于100 m，灘地跨度不得小于40 m；本段黃河規(guī)劃為Ⅳ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)。

(2)潼關(guān)故城遺址

潼關(guān)古城地處陜西省關(guān)中平原東端，居秦、晉、豫三省交界處，始建于唐朝，面積約2.38 km2，城池周長(zhǎng)約7.96 km。地勢(shì)險(xiǎn)要，為戰(zhàn)略要地，歷朝均依險(xiǎn)設(shè)防。原建有六處城門，東、西、南、北、小南及小北門，后又興建了南、北水關(guān)樓，以及眾多街、巷和古建筑。

潼關(guān)故城遺址1992年4月被陜西省人民政府公布為省級(jí)文物保護(hù)單位。2013年3月被國(guó)務(wù)院核定為第七批國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

既有南同蒲鐵路以隧道形式穿過(guò)遺址保護(hù)區(qū)，根據(jù)文物部門意見，鐵路改線需繞避遺址保護(hù)區(qū)范圍。

(3)山西風(fēng)陵渡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)

山西風(fēng)陵渡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)于1992年經(jīng)山西省人民政府批準(zhǔn)建立，為省級(jí)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，規(guī)劃面積為17.2 km2。目前以生物醫(yī)藥、電子材料、新型材料、綠色食品、環(huán)保設(shè)備及現(xiàn)代物流為產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，孕育了一批規(guī)模以上企業(yè)，初步形成了以綠色食品、新型材料、醫(yī)藥化工、電子材料等為骨干的支柱產(chǎn)業(yè)。

南同蒲鐵路位于開發(fā)區(qū)其中，改建線路應(yīng)盡量減少對(duì)其規(guī)劃影響。

(4)鳳凰嘴黃河文化風(fēng)景區(qū)

鳳凰嘴位于芮城縣風(fēng)陵渡鎮(zhèn)境內(nèi)，因其地勢(shì)形如鳳凰頭部而得名。鳳凰嘴位于晉、秦、豫三省交界處，黃、洛、渭三河交匯處，華北、中原、西北經(jīng)濟(jì)通衢處，黃河南流東去大彎處。風(fēng)陵渡黃河旅游景區(qū)已列入開發(fā)區(qū)“十三五”規(guī)劃，鳳凰嘴黃河文化風(fēng)景區(qū)為其中一景，改建線路應(yīng)盡量減少對(duì)其影響。

(5)區(qū)域地形地貌

線路所經(jīng)區(qū)域?yàn)楹庸鹊孛玻匦纹鸱^大，改線將會(huì)產(chǎn)生橋梁及隧道工程，橋梁及隧道長(zhǎng)度的選擇也是改線方案的重點(diǎn)。

(6)連霍高速公路

根據(jù)規(guī)劃，連霍高速公路陜西省管段將由雙向四車道拓寬至雙向八車道，鐵路跨越時(shí)應(yīng)考慮采用大跨度連續(xù)梁。

3.2方案

圖1　各方案線路走向示意

根據(jù)區(qū)域地形地貌，結(jié)合河務(wù)部門相關(guān)意見，同時(shí)兼顧地方規(guī)劃及文物保護(hù)要求，對(duì)南同蒲鐵路黃河橋改線研究了4個(gè)線路方案，各方案線路走向示意見圖1。接風(fēng)陵渡站跨黃河方案(Ⅰ方案)：線路從風(fēng)陵渡站南咽喉區(qū)引出，占用既有線位，線路折向西，經(jīng)西王村和趙村，在鳳凰嘴北角設(shè)732 m隧道穿越，線路折向西南，出隧道后設(shè)3 900.48 m特大橋跨黃河及連霍高速，線路折向西北接既有線至改線終點(diǎn)，線路全長(zhǎng)7.3 km。

新設(shè)風(fēng)陵渡站跨黃河方案(Ⅱ方案)：線路從風(fēng)陵渡站北咽喉區(qū)外引出，繞避風(fēng)陵渡電廠，基本并行既有線新設(shè)風(fēng)陵渡站，線路折向西南，經(jīng)田村和趙村，在鳳凰嘴西北角設(shè)582 m隧道穿越，出隧道后設(shè)4 026 m特大橋跨黃河及連霍高速，線路折向西接既有線至改線終點(diǎn)，線路全長(zhǎng)7.167 km。

公路橋下游2 km跨黃河方案(Ⅲ方案)：線路從風(fēng)陵渡站南咽喉區(qū)引出，折向東，上跨運(yùn)風(fēng)高速連接線，在開發(fā)區(qū)南側(cè)平行規(guī)劃的南環(huán)公路向東行進(jìn)，在澗口村西側(cè)，線路折向南，設(shè)4 987.2 m特大橋跨黃河和連霍高速，經(jīng)南斜村和十里鋪村，在十里鋪村的東南側(cè)設(shè)6 550 m隧道穿越，線路折向西北，出隧道后跨潼洛川，經(jīng)蘇家村線路繞避潼關(guān)故城遺址，在蘇家村西北側(cè)設(shè)1 336 m隧道。出隧道后，線路折向西接既有線至改線終點(diǎn)，線路全長(zhǎng)16.007 km

首陽(yáng)至公莊長(zhǎng)橋跨黃河方案(Ⅳ方案)：線路從首陽(yáng)站南咽喉外譚國(guó)村南側(cè)引出，折向西南，經(jīng)陽(yáng)賢村、新堡子村、南斜村和西陽(yáng)村，在西陽(yáng)村西北側(cè)設(shè)7176.99 m特大橋跨黃河、渭河及連霍高速，經(jīng)庭東村、五里鋪和西寨子村，線路折向西至公莊站東咽喉外接既有線至改線終點(diǎn)，線路全長(zhǎng)11.239 km。

各方案主要工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表1。

3.3方案優(yōu)缺點(diǎn)分析和推薦意見

各方案工程地質(zhì)基本相當(dāng)，不控制線路方案選擇，優(yōu)缺點(diǎn)分析見表2。

綜合以上分析，Ⅰ方案無(wú)論從工程技術(shù)條件、工程經(jīng)濟(jì)，以及對(duì)黃河河道、潼關(guān)故城遺址、風(fēng)陵渡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的影響，還是從運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)方面都占較大的優(yōu)勢(shì)，因此推薦Ⅰ方案，即接風(fēng)陵渡站跨黃河方案。

4結(jié)束語(yǔ)

考慮本線在路網(wǎng)中的地位、客貨運(yùn)量水平及經(jīng)濟(jì)代價(jià)，在后續(xù)的研究中，中國(guó)鐵路總公司要求對(duì)換梁改造進(jìn)行更為細(xì)致的研究，意見更傾向于既有橋換梁改造。黃河橋改線方案的研究，從黃河河道管理要求、繞避規(guī)劃及文物保護(hù)區(qū)、鐵路運(yùn)營(yíng)、工程技術(shù)條件、工程經(jīng)濟(jì)等方面，對(duì)黃河橋橋位選線的綜合比較，從一定程度上給決策部門提供了參考依據(jù)，同時(shí)積累了相關(guān)選線經(jīng)驗(yàn)。

表1　各方案主要工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

表2　方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.GB50090—2006鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006

[2]鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)·線路[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1994

[3]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.南同蒲線風(fēng)陵渡至華山段電化擴(kuò)能改造工程預(yù)可行性研究[R].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，2014

[4]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.南同蒲線侯馬至華山段電氣化擴(kuò)能改造工程(西安局管段)可行性研究[R].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，2015

[5]鐵道第一勘察設(shè)計(jì)院.新建南同蒲鐵路黃河特大橋及引線工程可行性研究[R].西安：鐵道第一勘察設(shè)計(jì)院，2006

[6]朱濤.新恩陶鐵路接軌及走向方案研究[J].鐵道勘察，2012(2)：70-74

[7]王洪雨.鄭州至焦作鐵路黃河橋位方案比選研究[J].鐵道勘察，2013(2)：77-80

[8]TB10012—2007鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S]

中圖分類號(hào)：U212.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7479(2016)01-0074-04

作者簡(jiǎn)介：武瓊(1983—)，男，2006年畢業(yè)于西南交通大學(xué)土木工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，工程師。

收稿日期：2015-12-11