渝黔線新建白沙沱長江橋橋位方案比選研究

茍智平 曾仲艷

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

1 渝黔線概況

既有重慶至貴陽鐵路(以下簡稱“川黔線”)起自重慶樞紐小南海車站,終于貴陽樞紐貴陽客站,線路長度424.450 km,重慶站至貴陽站運營長度463 km。

重慶至貴陽鐵路位于重慶市西南部和貴州省北部地區(qū),新建線路(以下簡稱“渝黔線”)北起重慶市,自新重慶站(重慶西)引出后,向南經(jīng)綦江,進入貴州省遵義市桐梓縣境內(nèi),經(jīng)遵義市、息峰縣接入貴陽市新客站貴陽北站,線路全長約345 km(其中重慶市境內(nèi)112 km,貴州省境內(nèi)233 km)。

渝黔線在珞璜南站進行客貨分線后引入重慶樞紐。客運系統(tǒng)跨長江后,引入既有重慶東站,改名為重慶西站。貨運系統(tǒng)從珞璜南站分線引出后,接入既有珞璜站,利用既有長江橋,增建二線引入跳蹬站,線路向西穿越中梁山,沿既有西銅便線通道新建貨車雙線,經(jīng)白市驛至西永站,西永至團結(jié)村增建二線(左線),與興隆場編組站貫通。

新建渝黔線與既有川黔線,在通道內(nèi)形成三線格局。其中新建渝黔線承擔通道內(nèi)快速客車、城際列車及直通貨物運輸；既有川黔線保留,承擔沿線地方及普速旅客列車運輸。

2 橋位自然條件

2.1 最高通航水位

根據(jù)《內(nèi)河通航標準》的規(guī)定,采用三峽水庫運行100年后長江發(fā)生20年一遇洪水時的水位197.00 m作為擬建橋梁的最高通航水位。

2.2 最低通航水位

根據(jù)實測橋區(qū)河段水面線推算,橋位處零水位為172.32 m,該值即為天然情況下新白沙沱長江大橋的最低通航水位。

2.3 通航凈高

根據(jù)《內(nèi)河通航標準》的有關規(guī)定,Ⅰ-(3)級航道應滿足的最小通航凈高為18 m。

2.4 通航凈寬

根據(jù)《內(nèi)河通航標準》,Ⅰ-(3)級航道應滿足的最小通航凈寬尺度為：

單孔單向通航凈寬110 m；單孔雙向通航凈寬220 m。

3 橋位方案比選

擬建的渝黔線呈南北向走向,根據(jù)渝黔新線的線路走向,該鐵路需要在重慶市江津區(qū)跨越長江,在既有白沙沱長江橋上游3 km與下游5 km范圍內(nèi)選擇了4個橋位方案。根據(jù)線路走向,結(jié)合環(huán)保條件、地質(zhì)條件、城市布局以及線路工程、技術、經(jīng)濟等因素,進行綜合比選后,確定最佳橋位方案(見圖1)。

圖1 長江橋位方案示意

3.1 經(jīng)既有珞璜站橋位方案(方案Ⅰ)

該方案線路自重慶西客站引出,在距離既有長江橋下游約130 m處,以主跨432 m的斜拉橋跨江,于既有珞璜站和珞璜電廠專用線間穿過并新設珞璜南站后客貨并線。

該橋位位于“長江上游珍稀特有魚類自然保護區(qū)”的緩沖區(qū)內(nèi),主跨為(81+135+432+135+81)m的鋼桁梁斜拉橋,長江橋設計高程為223 m左右。該方案有部分橋墩位于環(huán)境保護區(qū)范圍內(nèi),若要橋墩完全置于環(huán)境保護區(qū)范圍外,則需加大跨度,主跨采用(200+636+200) m混合梁斜拉橋。該跨度方案較432 m跨方案投資增加約4億元。該方案最小曲線半徑R=3 500 m,滿足250 km/h行車速度目標值的要求。

3.2 長江上游橋位方案(方案Ⅱ)

該方案從重慶西站引出,靠中梁側(cè)通過,該方案需設長3.869 km和1.573 km的隧道穿過中梁山。中梁山中間為可溶巖地層,富含地下水,施工中對地表水將造成破壞,對環(huán)境影響較大。橋位位于既有橋上游約1.5 km左右,位于“長江上游珍稀特有魚類自然保護區(qū)”的緩沖區(qū)內(nèi),主跨一跨跨過長江20年一遇洪水位,對通航及行洪都不控制,滿足環(huán)保要求珍稀魚類的20年一遇洪水位邊界要求。為此采用主跨4×32 m簡支梁+(81+135+432+135+81) m鋼桁斜拉橋+4×32 m簡支梁鋼桁梁斜拉橋方案,長江橋設計高程為234 m左右。該方案最小曲線半徑R=3 500 m,滿足250 km/h行車速度目標值的要求。

該方案穿越一級水源地,對拉法基水泥廠采礦區(qū)有影響,采礦區(qū)不能滿足鐵路1 km范圍內(nèi)的安全距離。同時,考慮以后渝湘通道的引入,橋位前后均為隧道,四線或者四線喇叭口隧道無法實施,若預留四線長江橋,則預留長江橋需拉大線間距,滿足隧道四線施工間距。該方案線路兩次穿越煤礦采空區(qū),采空區(qū)高程210～250 m左右,工程無法處理,工程不可行。同時,該方案珞璜南不滿足設站要求,改設線路所,進行客貨分線。

3.3 長江上游中線橋位方案(方案Ⅲ)

該方案走向基本同方案Ⅱ橋位方案。位于既有長江橋與方案Ⅱ橋位方案中間。該方案對拉法基水泥廠采礦區(qū)影響很小,橋梁位于珞璜電廠大件碼頭,主跨跨度采用(94.5+94.5+148.5+675+148.5+94.5+94.5)+4×32 m簡支梁鋼桁梁斜拉橋方案,考慮到引橋設置條件,長江橋設計高程為278 m左右；其跨度將成為目前世界上跨度最大的四線高速鐵路橋梁。若考慮渝湘通道引入情況,需預留四線橋,則考慮兩端隧道施工要求,需拉大線間距。該方案最小曲線半徑R=3 500 m,滿足250 km/h行車速度目標值的要求。

該方案線路兩次穿越煤礦采空區(qū),線路走向與煤礦采空區(qū)分布基本一致,采空區(qū)高程210～250 m左右,工程無法處理,工程不可行。同時,該方案珞璜南不滿足設站要求,改設線路所,進行客貨分線。

3.4 長江下游橋位方案(方案Ⅳ)

該橋位方案從從重慶西站引出,經(jīng)老重慶西站存車場后折向東行,在既有長江橋橋下游3.6 km左右設橋跨過長江,長江橋設計高程為225 m左右。

該橋位對九重慶九龍坡區(qū)城市規(guī)劃影響較大,且該橋位置處于易變的洲灘及匯流口上,與《內(nèi)河通航標準》GB50139—2004沖突。考慮至小南海樞紐規(guī)劃的需要,左側(cè)航道考慮船閘以及大壩泄水孔的需要,凈寬需要800 m左右,右側(cè)系小南海樞紐施工期間的導流渠以及航道,主跨度需在500 m左右,洲灘進一步縮小。在這種條件下,橋梁工程難以布跨與設計。若考慮小南海樞紐規(guī)劃的需要,下游橋位方案不成立。

同時，該橋位方案線路采用半徑R=2 200 m,僅滿足200 km/h行車速度的最小極限值,不滿足渝黔擴能改造250 km/h的速度目標值要求。為實現(xiàn)渝黔線引入重慶樞紐后進行客貨分線,則貨車疏解線較方案Ⅰ長8.50 km左右。

3.5 工程數(shù)量比較情況

各方案主要工程數(shù)量比較情況見表1、表2所示。

表1 長江橋位方案主要工程數(shù)量比較

4 結(jié)束語

從以上論證分析得出：方案Ⅰ橋位方案地質(zhì)條件較好,工程技術可行,工程投資最省,且對城市規(guī)劃影響較少,有利于帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。方案Ⅱ與方案Ⅲ橋位方案,主要受地質(zhì)條件影響,工程技術不可行。方案Ⅳ主要受橋梁工程技術可行性影響,難以布跨與設計；且該方案線路最長、投資最貴。因此，選擇方案Ⅰ經(jīng)既有珞璜站橋位方案為推薦方案。

表2 長江橋位方案主要工程數(shù)量比較

跨越大江大河橋位的選擇,特別是城區(qū)附近大江大河橋位的選擇,是一個復雜的涉及至多學科多專業(yè)的系統(tǒng)工程,受控因素眾多。就本橋位而言,地質(zhì)條件、環(huán)保條件、河道、通航、城市規(guī)劃、工程技術條件、工程投資是其中最主要的影響因素。選擇橋位時必須找到這些主要因素,兼顧各項次要因素,重點解決主要矛盾,征求水利、航運、環(huán)保及地方各部門的意見,結(jié)合工程技術可行性,工程投資情況,綜合分析、比選,從中選擇最佳橋位方案。

[1]中國中鐵二院工程集團有限責任公司,中鐵隧道勘測設計院有限公司.改建鐵路重慶至貴陽線擴能改造工程可行性研究總說明書[Z].成都：中國中鐵二院工程集團有限責任公司,2009

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