李耐振,閆 偉

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院,濟(jì)南 250022)

1 概述

新建德(州)大(家洼)鐵路為單線鐵路(預(yù)留雙線),設(shè)計(jì)速度160 km/h(預(yù)留200 km/h平面條件)。京滬高速鐵路為雙線電氣化鐵路,設(shè)計(jì)速度350 km/h。

德大線在DK21+070處與京滬高速鐵路K343+007交叉,原設(shè)計(jì)方案采用德大線上跨京滬高速鐵路。鐵道部、山東省關(guān)于跨京滬高速鐵路特大橋的原批復(fù)意見為:“原則同意采用多孔32、24 m簡(jiǎn)支梁橋式方案,結(jié)合京滬高速鐵路開通情況,研究采用槽形梁跨越京滬高速鐵路的可行性,以縮短橋長(zhǎng),注意跨線孔的施工工期,減少對(duì)京滬高速鐵路的影響”。

但根據(jù)鐵道部最新發(fā)布的《關(guān)于鐵路工程設(shè)計(jì)線路交叉跨越有關(guān)規(guī)定的通知》(鐵建設(shè)函[2010]146號(hào))[1]的要求：“新建客貨共線鐵路與已建或在建高速鐵路交叉跨越時(shí),應(yīng)選擇已建或在建高速鐵路橋梁地段的較高橋墩、較大橋跨處下穿方案；新建客貨共線鐵路下穿已建或在建高速鐵路時(shí),應(yīng)綜合考慮地形地質(zhì)條件、運(yùn)營(yíng)安全等要求,做好防洪及防排水設(shè)計(jì)”。

因此，德大線與京滬高速鐵路交叉設(shè)計(jì)原則上采用下穿方案。

2 原設(shè)計(jì)方案情況

京滬高速鐵路和德大線交叉處為雙線橋,梁長(zhǎng)32 m,橋?qū)?3.4 m,與本線法線的夾角為22°。

原設(shè)計(jì)方案德大線采用橋梁上跨京滬高速鐵路。上跨京滬高速鐵路處采用1-24 m簡(jiǎn)支槽形梁,其他孔跨采用24 m、32 m簡(jiǎn)支T梁。簡(jiǎn)支槽形梁采用支架現(xiàn)澆法施工,需在京滬高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試前完成施工。上跨方案對(duì)京滬高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全有一定的影響,需對(duì)本線上跨京滬高速鐵路范圍內(nèi),沿橋梁兩側(cè)以交叉點(diǎn)為中心,前后各防護(hù)100 m,加設(shè)防拋網(wǎng)和防落梁措施。

3 下穿方案研究

根據(jù)京滬高速鐵路的平、縱斷面資料可知,京滬高速鐵路在跨越S353省道處橋墩較高,梁下凈高9.0 m,具有較好的下穿條件,因此選擇德大線改線至S353省道附近下穿和原位下穿京滬高速鐵路兩個(gè)方案進(jìn)行詳細(xì)的比選研究(圖1)。

3.1 改線下穿方案3.1.1 線路走向

德大線從比選起點(diǎn)DK4+000起,分別跨越馬頰河和京福高速公路后在丁莊水庫和丁東水庫間穿過,在S353南側(cè)下穿京滬高速鐵路后折向東南,在S315西側(cè)設(shè)陵縣站后,至比選終點(diǎn)DK28+300。線路長(zhǎng)度為24.994 km。

圖1 德大線下穿京滬高速鐵路線路方案示意

本方案線路于德州市丁莊水庫和丁東水庫之間穿過,距離丁莊水庫(德州華能電廠供水水庫)500 m,距離丁東水庫(德州市一級(jí)水源地)1 600 m,從丁東水庫的二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)穿過。

線路下穿京滬高速鐵路后,穿過陵縣規(guī)劃開發(fā)區(qū),會(huì)引起部分拆遷并對(duì)開發(fā)區(qū)的規(guī)劃利用產(chǎn)生一定影響。

線路穿過丁莊鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué),需拆遷部分教室。另外,需遷移220 kV高壓線1處,拆遷量較大。

3.1.2 下穿高速鐵路工程措施

本方案線路在京滬高速鐵路DK336+630處B95與B96號(hào)橋墩間通過,與京滬高速鐵路線路交角49°,梁下凈空9.0 m,滿足德大線的限界要求,具有較好的下穿條件,德大線在梁下采用樁板結(jié)構(gòu)路基(圖2)一次雙線通過,軌頂至高速鐵路梁底8.0 m,路肩與自然地面平齊,為了排除地表水及線路范圍雨水,線路兩側(cè)設(shè)擋水埝,擋水埝內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)置排水溝。本方案工程措施簡(jiǎn)單,施工難度較小。

圖2 下穿京滬高速鐵路斷面(單位：m)

3.2 原位下穿方案3.2.1 線路走向

德大線從比選起點(diǎn)DK4+000起向東,跨越馬頰河和京福高速公路后在丁東水庫南側(cè)穿過,在西李莊南、南李莊北下穿京滬高速鐵路,在S315東側(cè)設(shè)陵縣站后,至比選終點(diǎn)DK28+300,線路長(zhǎng)度為24.505 km。

本方案線路繞避了丁東水庫水源保護(hù)區(qū),于丁東水庫南側(cè)經(jīng)過,沿線亦沒有其他環(huán)境敏感點(diǎn),對(duì)環(huán)境影響較小。

本方案線路距離陵縣開發(fā)區(qū)較遠(yuǎn),不影響開發(fā)區(qū)的規(guī)劃利用,沿線亦沒有重大拆遷。但由于陵縣站距離開發(fā)區(qū)較遠(yuǎn),貨物運(yùn)輸不便,為滿足陵縣開發(fā)區(qū)貨運(yùn)需求,需設(shè)置專用線。

3.2.2 下穿高速鐵路工程措施

線路在京滬高速鐵路DK343+007處C107與C108號(hào)橋墩間通過,與京滬高速鐵路線路交角67°,梁下凈空5.2 m。根據(jù)德大線的限界要求,需在京滬高速鐵路橋下下挖3.7 m。

本方案德大線于DK20+000至DK22+200段設(shè)置U形槽(圖3)。由于DK20+000至DK22+200段路肩設(shè)計(jì)高程均低于內(nèi)澇水位,為解決雨水問題,需要加設(shè)鋼結(jié)構(gòu)雨棚,并將該段地表水溝并行線路改移,同時(shí)為解決暴雨時(shí)期U形槽內(nèi)進(jìn)水,設(shè)置機(jī)械泵站2處進(jìn)行人工排水。同時(shí)為防止施工期間基坑降水對(duì)京滬高速鐵路的影響,在垂直京滬高速鐵路兩側(cè)200 m范圍均采用鉆孔灌注樁排樁圍護(hù)、高壓旋噴樁防滲帷幕、基坑內(nèi)采用深層水泥攪拌樁止水。本方案工程措施較為復(fù)雜,且施工難度較大。

圖3 U形槽斷面示意

3.3 下穿方案優(yōu)缺點(diǎn)分析3.3.1 從工程投資角度分析

原位上跨方案工程投資73 669.77萬元。改線下穿方案工程投資93 624.79萬元。原位下穿京滬高速鐵路方案92 230.61萬元。從工程投資方面分析,原位上跨方案最優(yōu)。

3.3.2 從工程措施及施工難易程度分析

原位上跨方案,需采用現(xiàn)澆施工方案,需在京滬高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試前完成施工,時(shí)間上無法滿足要求。改線下穿方案德大線在京滬高速鐵路梁下不需要下挖,路肩和地面平齊,工程措施簡(jiǎn)單,且在施工期間對(duì)京滬高速鐵路安全運(yùn)營(yíng)沒有影響,路基不需要下挖,減少了地表水、地下水對(duì)德大線的影響。原位下穿京滬高速鐵路方案,需在京滬高速鐵路橋下下挖3.7 m,由于本處地下水位較淺,施工期間如進(jìn)行基坑降水,對(duì)京滬高速鐵路的沉降有一定的影響；如不進(jìn)行基坑降水,需進(jìn)行地下水的封閉處理工作,工程措施復(fù)雜,施工難度較大。

3.3.3 從對(duì)地方規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)影響分析

改線下穿方案位于丁莊水庫及丁東水庫之間,并從丁東水庫的二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)穿過。地方政府提出,鐵路從兩水庫間穿越,破壞了德州市的水源保護(hù)區(qū)的規(guī)劃。另外,線路下穿京滬高速鐵路后,穿越了陵縣規(guī)劃的開發(fā)區(qū),對(duì)開發(fā)區(qū)的規(guī)劃利用產(chǎn)生較大影響,地方政府明確表示不同意改線下穿方案。

3.3.4 從工程實(shí)施的外部條件分析

改線下穿方案需要重新進(jìn)行該段沿線交叉河流的防洪評(píng)價(jià),沿線的環(huán)境評(píng)價(jià)以及土地預(yù)審等工作,地方政府不同意此線位方案；而采用原位上跨、原位下穿京滬高速鐵路方案則不需要再進(jìn)行防洪評(píng)價(jià)、環(huán)境評(píng)價(jià)和土地預(yù)審等工作,外部推進(jìn)條件較好。

3.3.5 從運(yùn)營(yíng)安全、養(yǎng)護(hù)維修方面分析

原位上跨方案存在著德大線落石等影響京滬高速鐵路安全的因素。改線下穿方案在京滬高速鐵路梁下采用路基方式通過,不影響京滬高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全,德大線自身無運(yùn)營(yíng)安全隱患且養(yǎng)護(hù)維修方便。原位下穿京滬高速鐵路采用U形槽方式,U形槽內(nèi)養(yǎng)護(hù)維修不便,且容易受地下水、地表水的影響,客觀上存在德大線被洪水淹沒的危險(xiǎn)。

綜上所述,改線下穿方案雖然具有對(duì)京滬高速鐵路影響小,養(yǎng)護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn),從運(yùn)營(yíng)安全,施工安全方面分析是最優(yōu)方案,但改線方案穿過德州市水源保護(hù)區(qū)和陵縣開發(fā)區(qū),地方政府明確反對(duì),該方案無法實(shí)施,予以舍棄。原位上跨方案不受地下水、地表水的影響,自身運(yùn)營(yíng)安全無隱患,但對(duì)京滬高速鐵路的運(yùn)營(yíng)安全有較嚴(yán)重的影響,且無法在京滬高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試前完成槽形梁的現(xiàn)澆工作,將影響京滬高速鐵路開通運(yùn)營(yíng)時(shí)間,該方案無法實(shí)施,予以舍棄。原位下穿方案施工期間需要對(duì)京滬高速鐵路承臺(tái)進(jìn)行防護(hù),運(yùn)營(yíng)期間受地下水、地表水影響較大,客觀上存在被洪水淹沒而中斷行車的危險(xiǎn)。但由于前述兩個(gè)方案無法實(shí)施,故推薦采用原位下穿京滬高速鐵路方案。

4 結(jié)語

目前,我國(guó)正處于高速鐵路(客運(yùn)專線)的高速發(fā)展期,已有多條線路投入運(yùn)營(yíng),另有包含京滬高速鐵路在內(nèi)的多條高速鐵路(客運(yùn)專線)正在建設(shè)之中。由于高速鐵路的速度快,確保其運(yùn)營(yíng)的安全性至關(guān)重要。除了對(duì)高速鐵路自身技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的高要求外,對(duì)外部環(huán)境條件的安全敏感因素處理也有著嚴(yán)格的要求。

新建客貨共線鐵路與既有(在建)高速鐵路的交叉處是影響高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全的重要敏感點(diǎn),交叉方案的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。德大線與京滬高速鐵路交叉方案的選擇是否合理,對(duì)京滬高速鐵路的施工進(jìn)度及日后的運(yùn)營(yíng)安全、城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和環(huán)境保護(hù),以及鐵路對(duì)沿線經(jīng)濟(jì)促進(jìn)效應(yīng)的發(fā)揮都有重要的影響。因此必須做好充分的論證與研究,選擇合理可行的方案,確保德大鐵路能為國(guó)家及地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 鐵建設(shè)[2010]146號(hào) 關(guān)于鐵路工程設(shè)計(jì)線路交叉跨越有關(guān)規(guī)定的通知[S].

[2] 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.新建鐵路德龍煙線德州至大家洼段下穿京滬高速鐵路變更設(shè)計(jì)[R].北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，2011.

[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50091—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.

[4] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

[5] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10106—2010 鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[6] 中華人民共和國(guó)鐵道.鐵建設(shè)函[2005]285號(hào) 新建時(shí)速200 km客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

[7] 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,1999.