李帥

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

1 項(xiàng)目概況

巢湖至馬鞍山鐵路（以下簡(jiǎn)稱“巢馬鐵路”）是國(guó)家“八縱八橫”高速鐵路主通道之一，沿江通道合肥至上海間又一快速客運(yùn)通道的重要組成部分。線路西起合肥樞紐巢湖東站，向東南經(jīng)馬鞍山所轄含山縣、鄭蒲港新區(qū)后越長(zhǎng)江，于馬鞍山市區(qū)新設(shè)馬鞍山南站后繼續(xù)向東延伸，與揚(yáng)馬鐵路、南沿江城際鐵路銜接（見(jiàn)圖1）。本項(xiàng)目跨越長(zhǎng)江部分在功能定位上既是馬鞍山通往合肥的快速鐵路通道，也需滿足馬鞍山與和縣、含山的市政交通和軌道交通的需求?？紤]到過(guò)江通道資源緊缺、公路鐵路匹配關(guān)系以及盡可能預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展條件等因素，本項(xiàng)目過(guò)江規(guī)模推薦采用“4線鐵路+6線公路”的公鐵合建形式。

圖1 巢馬城際鐵路線路走向平面示意圖

項(xiàng)目研究過(guò)程中，通過(guò)對(duì)馬鞍山段長(zhǎng)江沿線進(jìn)行考查、比較和選擇，推薦江心洲通道姑孰過(guò)江線位方案。過(guò)江通道位置確定后，采用什么方式跨越長(zhǎng)江是普遍關(guān)注的問(wèn)題。本文對(duì)姑孰越江線位的橋梁方案和隧道方案進(jìn)行深入研究，進(jìn)而選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)效益佳、建設(shè)施工難度小、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)小的方案。

2 橋梁型式過(guò)江建設(shè)方案

2.1 方案綜述

鐵路在公鐵合建段和公路采用相同的平面布置[1]，出公鐵合建段后按總體線形展開(kāi)。過(guò)江橋梁全長(zhǎng)10.47 km，設(shè)計(jì)起訖點(diǎn)為DK48+903.095～CK58+702.318。

2.2 江心洲左汊孔跨布置方案

為更好地適應(yīng)橋址區(qū)段河勢(shì)條件、航道條件等不利變化，在不同水位情況下均能滿足船舶通航要求，同時(shí)盡量減小對(duì)牛屯河邊灘穩(wěn)定及下游鄭蒲港區(qū)淤積的不利影響，消除橋梁建設(shè)對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)的安全隱患，確保長(zhǎng)江黃金水道暢通，推薦通道橋跨布置采用與下游2.3 km處的馬鞍山公路橋（2×1 080 m）基本對(duì)孔布置方式，同時(shí)考慮到本橋?yàn)楣F兩用橋梁，基礎(chǔ)規(guī)模比原公路橋相對(duì)較大，為保持原通航尺度不變，通航孔稍大，推薦采用2×1 120 m的橋跨布置，該橋跨布置方案可滿足通航要求。所以，跨左汊橋梁推薦采用144 m+336 m+2×1 120 m+336 m+144 m三塔鋼桁梁斜拉橋。

2.3 江心洲右汊孔跨布置方案

江心洲右汊參考附近下游的馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋右汊航道當(dāng)時(shí)的研究情況[2]：右汊為內(nèi)河Ⅲ級(jí)航道，單孔雙向通航凈寬不小于330 m，單孔單向通航凈寬不小于190 m。由于剛度與受力要求，鐵路橋橋墩斷面尺寸相對(duì)較大，為有利于行洪，并考慮橋位處實(shí)際河道斷面與大堤位置，故右汊橋梁方案推薦采用主跨為392 m的一跨過(guò)江布置，滿足單孔雙向通航要求。所以，跨右汊橋梁推薦采用56 m+168 m+392 m+168 m+56 m的斜拉橋。

3 隧道過(guò)江方案研究

3.1 隧道方案縱斷面分析

考慮到隧道過(guò)江后馬鞍山南站的設(shè)站條件、隧道施工難度和工程造價(jià)等因素，隧道過(guò)江方案共研究了2個(gè)方案：全隧道方案、橋隧結(jié)合方案。

3.1.1 全隧道方案

線路出鄭蒲港高架站后往東以隧道形式下穿長(zhǎng)江主汊、江心洲和長(zhǎng)江副汊后出地面，上跨G205國(guó)道和既有寧蕪鐵路后設(shè)馬鞍山南站（見(jiàn)圖2）。隧道長(zhǎng)11 470 m，其中左汊隧道長(zhǎng)6 250 m，江心洲明挖段長(zhǎng)1 550 m，右汊隧道長(zhǎng)3 670 m。

圖2 全隧道過(guò)江方案

3.1.2 橋隧結(jié)合方案

線路出鄭蒲港高架站后在長(zhǎng)江北岸下穿長(zhǎng)江主汊，過(guò)主汊后在江心洲范圍內(nèi)由隧道過(guò)渡為橋梁，以橋梁形式跨過(guò)長(zhǎng)江副汊，之后往東設(shè)馬鞍山南高架站（見(jiàn)圖3）。隧道長(zhǎng)6 050 m，其中盾構(gòu)段長(zhǎng)4 700 m，明挖段長(zhǎng)1 350 m。

圖3 橋隧結(jié)合過(guò)江方案

3.1.3 方案比較及推薦意見(jiàn)

對(duì)上述全隧道越江方案、橋隧結(jié)合方案從工程難度、建設(shè)周期和工程造價(jià)等方面進(jìn)行分析比較，前者工期較長(zhǎng)，工程投資增加8.8億元，同時(shí)改路成本及運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，綜合考慮橋隧結(jié)合過(guò)江方案隧道短，線路利用江心洲實(shí)現(xiàn)隧橋過(guò)渡，以橋梁形式跨過(guò)長(zhǎng)江副汊至長(zhǎng)江南岸，對(duì)既有寧蕪鐵路、205國(guó)道及多條市政道路影響較小。因此，隧道方案推薦橋隧結(jié)合過(guò)江方案。

3.2 隧道橫斷面布置

橋隧結(jié)合過(guò)江方案隧道部分?jǐn)嗝娣譃殍F路隧道、軌道交通隧道、市政公路隧道3種，滿足“4線鐵路+6線公路”的公鐵合建形式，陸域段考慮分期建設(shè)模式，3種斷面結(jié)構(gòu)水平凈距約34～46 m；江域段3種斷面結(jié)構(gòu)水平凈距約46～240 m。

4 橋梁、隧道建設(shè)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

4.1 通行能力與交通功能

鐵路方面：橋梁方案為主汊跨度超過(guò)1 000 m，鐵路設(shè)計(jì)速度只能采用250 km/h，而隧道方案行車速度可設(shè)為350 km/h，隧道通行能力較強(qiáng)、速度條件較好。

4.2 運(yùn)營(yíng)條件

4.2.1 全天候運(yùn)營(yíng)條件

橋梁方案：橋面遠(yuǎn)高于江面，風(fēng)速大，加之江面空氣濕度較大、易產(chǎn)生江面大風(fēng)、大霧等惡劣天氣對(duì)行車影響大，特殊條件下需要關(guān)閉。隧道方案：以隧道方式下穿長(zhǎng)江主汊，公路及鐵路行車受大風(fēng)、大雨等惡劣天氣的影響較小。

4.2.2 空氣質(zhì)量與大氣污染

橋梁方案：行車處于開(kāi)放的環(huán)境條件，空氣質(zhì)量與周邊環(huán)境相同，相對(duì)較優(yōu)；隧道方案：隧道洞內(nèi)利用車行道上部富裕空間作為排煙道，一氧化碳濃度、溫度、空氣質(zhì)量控制難度相對(duì)較大。

4.2.3 運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)

橋梁應(yīng)對(duì)火災(zāi)等偶發(fā)災(zāi)難性事故的能力較強(qiáng)，防災(zāi)、救援方便快捷。隧道車行道下部需布置疏散通道[3]，隧道深埋于地下，空間相對(duì)封閉，逃生救援條件與橋梁方案相比較差。

4.2.4 運(yùn)營(yíng)維修成本

橋梁方案大修（索具更換）成本相對(duì)較高且較為頻繁，但是管理運(yùn)營(yíng)費(fèi)用及設(shè)備能耗低；隧道方案主體結(jié)構(gòu)基本免維護(hù)，但是管理運(yùn)營(yíng)費(fèi)用與設(shè)備能耗高。此外，本項(xiàng)目大跨度橋梁需采用有砟軌道，工務(wù)維護(hù)作業(yè)量大。公路隧道維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用主要是通風(fēng)、抽排水及電力照明等，隧道通風(fēng)主要為養(yǎng)護(hù)通風(fēng)、阻塞通風(fēng)和火災(zāi)通風(fēng)，運(yùn)營(yíng)通風(fēng)可以充分利用列車活塞風(fēng)進(jìn)行換氣通風(fēng)，不需要機(jī)械通風(fēng)。

4.3 施工難度及工程風(fēng)險(xiǎn)

目前，我國(guó)在大跨度橋梁和水底隧道施工方面已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，工程實(shí)例多，風(fēng)險(xiǎn)可控，工期有保障。隧道施工基本不受長(zhǎng)江汛期影響，風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)自地質(zhì)因素，本工程盾構(gòu)穿越地層較為復(fù)雜，涉及粉砂、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化凝灰?guī)r等地層，軟硬不均地層施工難度大，對(duì)設(shè)備配置和施工經(jīng)驗(yàn)等綜合施工能力要求高。

4.4 對(duì)防洪、通航及岸線的影響比較

4.4.1 對(duì)河勢(shì)及水流狀況的影響

橋梁方案江中設(shè)置有橋墩，對(duì)河勢(shì)及水流狀況有一定影響；隧道方案位于長(zhǎng)江河床以下，對(duì)河勢(shì)及水流狀態(tài)無(wú)影響。

4.4.2 對(duì)通航的影響

橋梁方案通過(guò)合理布置孔跨和墩位可以滿足通航要求，但會(huì)對(duì)港口和航運(yùn)的發(fā)展空間帶來(lái)一定的限制；隧道建成以后，對(duì)通道無(wú)影響，有利于長(zhǎng)江航道的長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展。

4.4.3 船只碰撞

橋梁方案無(wú)法避免船橋碰撞，需設(shè)置防撞裝置；隧道結(jié)構(gòu)位于河床以下，不受船只碰撞影響，

4.4.4 對(duì)岸線影響

橋位處現(xiàn)狀沒(méi)有大型碼頭，但規(guī)劃有港區(qū)。橋梁占用一定的岸線資源，對(duì)岸線開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生不利影響；隧道則基本不影響。

4.5 對(duì)周邊環(huán)境和景觀的影響比較

橋梁采用懸索橋或斜拉橋結(jié)構(gòu)，可以成為地標(biāo)和人造景觀。但橋梁全線架立于地上，車輛尾氣、噪聲等對(duì)周邊環(huán)境影響較大。隧道大部分位于地下，基本保持周邊自然風(fēng)貌，環(huán)境影響較小。

4.6 對(duì)區(qū)域土地使用的影響比較

橋梁方案需對(duì)周邊鄰近敏感建筑物進(jìn)行環(huán)保拆遷，土地的用途受到嚴(yán)格的制約，同時(shí)橋梁方案與地面接線道路及匝道銜接便利，有利于城市的整體規(guī)劃。隧道方案建設(shè)相對(duì)靈活，占用土地范圍較小，工程費(fèi)用本身相差較小，功能上也能滿足巢馬鐵路以及江心洲與主城區(qū)的市政交通溝通需求。

4.7 對(duì)國(guó)防戰(zhàn)備的影響比較

隧道深埋于地下，利于戰(zhàn)備，且受到直接命中的概率較低；橋梁易成為戰(zhàn)時(shí)攻擊目標(biāo)，易受攻擊。

4.8 建設(shè)工期及工程造價(jià)

橋梁方案施工工期5年，隧道方案施工工期約為4.5年。公鐵合建橋梁方案工程總投資約為121億元，隧道方案工程總投資額約為102億元（其中，市政道路隧道段和軌道交通隧道工程可以結(jié)合既有長(zhǎng)江大橋的車流量情況，靈活決策實(shí)施時(shí)機(jī)，近期雙線鐵路投資約40億元）,對(duì)于全壽命周期成本的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)（100年），隧道方案約61.2億元（鐵路隧道12.5億元，公路隧道48.6億元），橋梁方案約23.5億元，橋梁方案合計(jì)總投資較隧道方案節(jié)省約14.7億元。

5 推薦意見(jiàn)

綜上所述，橋梁與隧道過(guò)江方案各有特點(diǎn)，隧道方案工程投資相對(duì)較省，但綜合全壽命周期成本的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)，橋方案可節(jié)省14.7億元；同時(shí)，橋梁方案行政審批難度相對(duì)較小，施工、運(yùn)營(yíng)方面條件相對(duì)較好，與地方規(guī)劃吻合。經(jīng)研究，推薦公鐵合建橋梁過(guò)江方案，規(guī)模為“四線鐵路+六線市政公路”。