京沪高速铁路建设总结◎技术卷
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第四节 局部线路方案比选

一、北京黄村线路方案

京沪高速铁路自北京南站西端引出,沿既有西黄线至黄村,原线路方案采用5500m曲线半径上跨西黄左线、京山线后线路折向东南,上跨西黄右线、黄良支线后利用既有京山铁路通道出北京市。

线路在跨越京山线处受道路和规划小区、黄村第二水厂以及京山铁路的影响,采用5500m的曲线半径,按照行车的要求及工程情况方案合理,但由于设计线路占用规划居住小区及规划的绿地,大兴区政府不同意采用5500m半径,要求减小曲线半径,以减少对规划用地的分割,经协商后采用4000m半径方案,并要求在设计中尽量避免对大兴新城的影响,最终采纳了地方政府意见,如图2.1.10所示。

图2.1.10 北京黄村线路方案示意

二、黄花店方案

线路原方案进入天津市境内后,在京山线与永定河北大堤之间通过。根据现场踏勘情况,按照海河水利委员会要求不能改移永定河大堤,跨过永定河时尽量减少桥墩数量,但在过武清区拆迁严重,经过仔细分析研究,提出了黄花店方案。

线路跨过廊坊市大外环后,自DⅠK68+800开始向东南方向前进,经河北省廊坊市落垡镇的吴家庄村东,自落垡镇西侧跨龙河和永定河北大堤后,进入天津市武清区南部范围。自周立营和青坨村中间穿过,自眷兹西侧跨新龙河,线路继续向西南方向前进,自杨营的东侧跨永定河,受规划的大王路影响,线位自南刘庄东侧经过,跨既有的杨王公路,经黄花店砖厂东侧,跨永定河南大堤,跨规划的来鱼公路,经杨庄子西侧,跨京沪高速公路,跨规划的高王路,跨陕津集输管线,经李场村西侧,跨规划的梅石路,跨陈石公路,自陈咀村和镇政府中间穿过,跨规划的112国道,跨京福公路,三跨中泓故道,跨津霸铁路、跨规划的环外环路、跨津永公路后,在双口镇附近与原定测方案(DK98+000)相接。该方案线路总长为33.99km。

该方案约10.5km线路位于永定河内,但线路较原方案短3.25km,关键是解决了分割并占用武清区东州村的矛盾。

经综合分析研究,虽然黄花店方案线路位于永定河泛区内走向距离较长,水文条件不利,对河道泛区内行洪、泄洪影响较大,但经过与海河水利委员会沟通,水利部门防洪评价同意线路走向。鉴于该方案避开了武清区东州村的拆迁,线路较原方案短,投资较原方案省,故设计采用黄花店方案,如图2.1.11所示。

图2.1.11 黄花店线路方案示意

三、天津南站地区站位方案

京沪高速铁路引入天津枢纽进行了华苑开发区西侧和位于津晋高速公路与京沪高速公路代用线之间的两个站位方案比选。

1.Ⅰ方案(华苑工业园区设站)

高速站设在华苑开发区西端,104国道以东,津静公路以北。站中心里程为DK127+200。

引入天津西站的联络线:自千禧园居民区始(DJHK119+600),沿津浦线向西,跨规划密云路后,经市政三公司西侧跨西青道、陈塘支线、规划柳西联络线、外环公路,在跨南运河、津扬公路后,经西北斜、于台、四新村至华苑工业园区引入华苑站。

主要工程数量:联络线长度为津沪下行10.46km,上行10.49km。

2.Ⅱ方案(张窝设站)

为避免高速站与华苑开发区规划的干扰,高速站向南移4.35km,位于津晋高速公路与京沪高速公路代用线之间,站中心里程为DK131+550。

引入天津西站的联络线:自千禧园居民区始(DK117+000),沿津浦线向西,跨规划密云路,穿过市政三公司、赵苑小区,跨西青道、陈塘支线、规划柳西联络线、外环公路,经曹庄北侧,在刑庄北侧跨南运河、津扬公路后,经中北斜、于台、四新村至华苑工业园区,与正线平行引入张窝站。

主要工程数量:联络线长度为津沪下行14.81km、上行14.84km。

方案的工程比较和优缺点分析见表2.1.5。

表2.1.5 方案比较和优缺点分析

综上所述,两方案都具备设站条件,但周边环境有所不同,鉴于地方政府要求按Ⅱ方案设站,实际按Ⅱ方案实施。

四、德州地区局部方案

德州地区考虑与德州市规划以及既有线的衔接,重点对德州东经土桥和京沪高速公路东侧方案进行分析论证。

1.Ⅰ方案(德州东经土桥方案)

该方案自程庄始(CK278+260),经北徐庄、王小西、双刘店,在永丰跨漳卫新河岔河后,经杨家寺乡,在前刘家寺跨漳卫新河,在王官庄设新德州东站,出站后跨104国道,经土桥、吕庄,跨马颊河,经大刘庄、侯庄、五杨庄,在贾庄到达该方案的终点(CK355+310)。线路长72.18km,工程投资659152.1万元。

2.Ⅱ方案(京沪高速公路东侧方案)

该方案自程庄始(CⅠK279+000=CK278+260),经北徐庄、佛刘、郭庄、曹家洼、上陈村乡,在跨漳卫新河岔河后,经东宋门在席新庄设德州东站,出站后跨漳卫新河,经孙庄,在大傅庄跨马颊河,经丁东水库后,经大刘庄、侯庄、五杨庄。在贾庄到达该方案的终点(CⅠK355+100=CK355+310)。线路长76.86km,工程投资689568.4万元。

德州地区局部方案比较和优缺点分析见表2.1.6。

表2.1.6 德州地区局部方案比较和优缺点分析

Ⅰ方案、Ⅱ方案对德州市及吸引客流方面无本质区别,Ⅰ方案线路短,投资少,德州市同意此方案,故采用了德州东经土桥的Ⅰ方案。

五、泰安地区线路方案

可研阶段,线路在泰安市CK465+740~CK466+100段穿越泰安垃圾处理场,针对该段线路走向,评审意见认为:CK465+740~CK466+100段线路穿越泰安市垃圾处理场,采取有效工程措施,并补充研究绕避垃圾处理场的线路方案,经技术经济比较后确定方案。

由于垃圾处理场存在安全隐患,评审提出意见,设计单位先后完成补充初测、定测工作,并对穿、绕避垃圾场方案进行同精度比较,如图2.1.12所示。

图2.1.12 经泰安地区线路方案示意

1.穿垃圾场方案

线路自北辛庄西南DK454+500起,经凤凰台、葫芦山上跨泰肥铁路、天平店互通式立交,在六郎坟东侧设泰安高铁站,出站后穿新华机器厂仓库在泰安垃圾场边缘通过,以480m隧道下钻京沪高速公路(金牛山互通式立交),经小官庄、西对旧至泉河村附近到达方案比较终点DK473+800,线路长度19.31km。

2.绕避垃圾场方案

线路自北辛庄西南DK454+500起,经凤凰台、葫芦山上跨泰肥铁路、天平店互通式立交,在六郎坟西侧设泰安高铁站,出站后在距新华机器厂仓库西侧437m处开始,以1895m隧道下钻京沪高速公路(金牛山互通式立交),经小官庄、西对旧至泉河村附近到达方案比较终点DK473+800,线路长度19.26km。

方案比较和优缺点分析见表2.1.7。

表2.1.7 方案优缺点比较和分析

绕避垃圾场方案虽然穿越京沪高速公路C匝道及主线,对公路的干扰较大,但在施工中能采取措施以控制公路的沉降,该方案以隧道形式绕开泰安市垃圾处理场,对高速铁路的安全不构成威胁,且对新华机器厂干扰较小,节省工程投资,经综合研究,采用了绕泰安垃圾场方案。

六、张山子地区方案

张山子地区线路受京福高速公路及韩台煤田(韩庄—台儿庄)大兴井田煤矿、台儿庄区张山子煤矿、山亭区北庄煤矿(原张山子镇煤矿)等采空区的影响,因此,可研对张山子地区线路方案进行多次比较研究,并对西线方案(穿大兴井田方案)和东线方案(大兴井田煤矿东方案)进行了同精度的比较,如图2.1.13所示。

图2.1.13 张山子地区线路方案示意

1.西线方案(穿大兴井田方案)

该方案线路自CK638+300(后刘庄附近)起,经北李庄上跨陶褚公路,经张庄东侧,穿越大兴井田西部,跨胜利渠、韩庄运河、伊家河,经张山子西侧,经梁庄、大路村、大南庄后在徐州市柳泉乡王埠附近(CK667+026.73)引出,高速正线全长28.727km。该方案工程投资为181344.7万元。

2.东线方案(大兴井田煤矿东方案)

该方案线路自CK638+300(后刘庄附近)起,经北李庄上跨陶褚公路后,线路折向东南。经张河湾、李庄西侧后,中穿褚楼西村,在刘汪村西侧阎庄东侧穿过(此段线路东侧距福兴煤矿采掘边线约52m、西侧距周营大沙河40m),跨韩庄运河、伊家河、中穿中山子村后线路折向西南,上跨京福高速公路、经江庄,在龙山西侧胡蚌(CK667+026.73)附近引出,高速正线全长31.475km。

方案比较和优缺点分析见表2.1.8。

表2.1.8 方案优缺点比较和分析

综上所述,张山子地区线路受韩台煤田的干扰较大,东线方案虽然对现有煤田的干扰较小,但设计线路对煤田的干扰仍然存在,随着韩台煤田的进一步开发,干扰将逐渐增大。西线方案线位预留保护煤柱范围内仅有数条巷道穿越,且巷道有保护支撑,未形成规模开采,对工程不产生影响,同时西线线路长度较短,线形较为顺畅,工程投资较东线方案节省,枣庄市政府同意该方案,因此,实际按西线方案实施。

七、绕避明皇陵线路方案

为了绕避明皇陵,在补充勘测和征求文物部门意见的基础上,研究了大庙北侧、大庙南侧两个方案,两方案均完全绕避了保护范围和建设控制范围。比较范围为CK845+500~CK911+600。

1.大庙北侧方案

线路从明皇陵南侧、大庙北侧通过。线路起自蚌埠南站东侧CK845+500,出站后线路折向东南,从明皇陵和大庙间通过,明皇陵处线路偏离原方案约4km,然后线路经过亮岗南侧、殷涧北侧,跨合蚌公路,在CK885+710处接上1998年线位至比较终点CK911+600,线路全长67.41km。

2.大庙南侧方案

线路从大庙南侧通过。线路起自蚌埠南站东侧AⅢK845+5000(=CK845+500),出站后线路折向东南,从大庙南侧通过,明皇陵处线路偏离原方案约5km,为使线形尽量顺直,线路继续偏离原方案5~6km,绕开蚌埠坦克学院水上训练场,在殷涧镇南和凤阳山水库北之间通过,穿越顶山丘陵区,避开蚌埠汽车管理学院的汽车试验场,在青岗南侧3.0km处设定远站,然后逐渐靠近原方案,在AⅡK912+019(=CK911+600)处接原方案,线路全长66.519km。

3.方案比选及推荐意见

大庙北侧、南侧方案比1998年方案线路分别展长1310m和419m。

大庙北侧较原方案经过的河流、水库多,桥梁长度增加5931m,隧道增加285m。

大庙南侧方案经过了一些低山丘陵区,地质条件较为复杂,时有断层分布,工程较为艰巨,较原方案增加了共长2740m的隧道,同时桥梁增加3515m,且线路靠近殷涧南、凤阳山水库一带的蚌埠坦克学院水上训练场和随后的汽车试验场,方案稳定性差。

综上所述,大庙北侧方案线路展线较长,但彻底绕避了保护范围和建设控制范围,较1998年线位方案主要工程费多23078万元,较大庙南侧方案省5924万元,投资适中,方案稳定性强,故采用了大庙北侧方案。

八、西村靶场改线方案

受南京南站位、城市区域、地形、煤铜矿采空区等矿山的影响,京沪高速铁路经过南京东南时只能在青龙山北侧的狭窄区域通过,该区域内分布有军区西村靶场、某部迎外分队射击场、某部通信科等多个军事单位和富民经济园、仙林大学城、南京实验外国语学校及麒麟山庄、麒麟新城、阳光之旅等大型房地产、南京南二环。

西村靶场是隶属于南京军区的一个集多功能于一体的占地近4000亩的大型军事训练基地。经西村靶场的线路方案,多次征求南京军区的意见,南京军区以〔2003〕司作字第24号函要求对经西村靶场中部的线路方案进行调整,为此研究了线位向南侧改线方案和向北改线方案,但军方提出向南改线会与更多的军事设施干扰,且涉及南京监狱,故线路不宜南移,只能北移改线隧道下穿西村靶场北边缘的方案。

1.穿行靶场方案

线路自起点DK1027+600起经南京实验外国语学校南侧,从西村靶场中部通过,紧贴青龙山北麓,跨沪宁高速公路,经大湖山采石场北至比较终点DK1045+000,线路长17.400km。

2.北移改线下穿西村靶场北边隧道方案

线路自起点DK1027+600起经南京实验外国语学校北缘,经富民经济园南端,以隧道下穿规划的南二环互通、麒麟山庄和西村靶场北边缘,上跨沪宁高速公路,避开大湖山采石场开采区至改线终点DK1045+233.92,线路长17.63km。

从西村靶场北边缘以隧道下穿改线方案,对当时规划和在建的富民经济园、仙林大学城和麒麟新城等房地产开发项目有一定影响,因此调整规划,靶场某部通讯设施的距离不能满足防干扰的规定,需要整体搬迁。南京市同意调整规划,军区也同意搬迁通讯设施。改线后线路展长233.92m,改线方案隧道工程、拆迁量增加较多,主要工程费用18711万元。

北移改线下穿西村靶场北边缘隧道方案仅穿越靶场北边缘,以隧道方式符合军事保密规定,该安敢对西村靶场的功能无影响,同时线路避开了大湖山采石场,杜绝了落石对铁路运行安全隐患,避开了在建的南京实验外国语学校,考虑到本段线路方案受军事设施的限制,并在工程建设中贯彻国防要求,采用北移改线下穿西村靶场北边缘隧道方案。

九、南京南至丹阳段线路方案

南京南至丹阳段线路分别有南京南经镇江至常州方案、南京南经丹阳至常州方案、南京南至常州取直方案。在常州段线路推荐高速公路北方案新设常州北站的前提下,南京南至常州取直方案已不再具备比选条件,只对经句容至丹阳的方案和经镇江方案进行比较。决定方案取舍的基本因素是线路的顺直性和是否经过镇江市的比较,并综合考虑高速铁路对客流吸引和运营效益问题。

1.南京南经镇江至丹阳方案

线路出南京南站后向东跨宁溧公路、秦淮河、翻身河、宁杭高速公路、104国道、沪宁高速公路,折向东北进入宁镇丘陵,跨水泥厂两条铁路专用线,在南京九华山铜矿南侧通过,从龙王山和东毛山间垭口而过,跨312国道,经丹徒经济开发区,再次两跨312国道后折向东南,切蒋乔镇,上跨润扬长江大桥引线,于镇江市南6km处设新镇江南站,跨沪宁高速公路镇江支线、沪宁铁路和京杭大运河后进入平原区,在丹阳市以东约7km处设丹阳北站。线路全长97.00km。

2.南京南经句容至丹阳方案

线路出南京南站后东跨宁溧公路、秦淮河、翻身河、宁杭高速公路、104国道,穿马鞍山隧道,过淳化镇北侧,沿104国道东行,过唐家河,土桥镇北,跨汤句公路,在句容市北约4.5km设句容站,傍句容水库上游,跨镇句公路,依幸福水库北岸,经上会镇,经吴塘水库下游,跨312国道后折向东南,在丹阳市区北约3km跨京杭大运河、沪宁高速公路、京沪铁路,在丹阳市以东约7km处设丹阳北站,线路全长88.45km。

南京南经镇江至丹阳方案线路长度比南京南经句容至丹阳方案长8.55km,主要工程费用多50484万元,但南京南经句容至丹阳方案只经过句容一个县级市,而距镇江等其他大中城市较远,不利于吸引客流,且镇江为衔接苏南、苏北的重要城市,毗邻的扬州市与镇江市,旅游资源丰富,是我国的重点旅游城市和历史文化名城,两市经济交往密切,润扬长江大桥通车后,更加便捷的交通将使苏北通过镇江到各地的客流大幅上升,经镇江方案吸引区范围2002年人均GDP17682元,经济总量是南京南经句容至丹阳方案吸引区范围的1.65倍,在比较范围内旅客发送量近期为676万人,远期为839万人,比南京南经句容至丹阳方案旅客发送量近远期分别多449万人和551万人。

因此,无论从两市的经济发展要求及高速铁路吸引客流或是高速铁路建设的宗旨出发,高速铁路应经过镇江市设站。2003年确定采用南京南经镇江至丹阳的方案。

十、绕避寺墩遗址线路方案

新石器时代的寺墩文化遗址位于常州市武进区郑陆镇东南1km处,为江苏省级文物保护单位,原方案以高架桥从其保护区南部通过,常州市及武进区有关部门在2003年9月提出此处文物的保护范围并要求线路绕避,设计单位结合其他因素,研究了从南侧绕避遗址保护区的方案。本段平面控制因素多,除线路技术要求、寺墩遗址外,其他还有双牌工业小区、三山港东的多个电动车厂和新英药业公司、规划的常澄、郑陆、芙蓉工业园,西气东输管道及其常州分输站、江阴首站,线路与高速公路匝道、戚月公路的关系和城镇分布等。

1.穿行寺墩遗址方案

线路出常州北站后,自比较起点DⅠK1147+300起紧贴沪宁高速公路向东,经龙虎塘镇,上跨232省道和沪宁高速匝道,稍向北折切规划常澄工业园南部,跨永汇河,穿寺墩遗址保护区中部和规划的郑陆工业园,跨焦芙公路,经陈墩山南侧,跨三山港、戚月公路至比较终点DⅠK1167+700,线路全长20.40km。

2.绕避寺墩遗址方案

线路出常州北站后,自比较起点DK1147+300起紧贴沪宁高速公路向东,经龙虎塘镇,上跨232省道和沪宁高速匝道,直行与西气东输主管道两次相交,跨北塘河、常(州)郑(陆桥)公路,穿越郑陆镇双牌工业区北端,从寺墩遗址南侧经过,跨焦芙公路,经陈墩山南侧,跨三山港、戚月公路至比较终点DK1167+790.41,线路全长20.490km。

穿行方案经过寺墩遗址和郑陆工业园,该方案线型较顺直,与西气东输工程干扰轻微,工程拆迁较少,线路避开了郑陆镇、原新安镇及芙蓉镇的工业建成区,主要工程投资少,但高速铁路工程与文物保护相矛盾,文物部门和地方政府反对此方案,且文物保护及不可预见费用难以确定。

绕避寺墩遗址方案线路线型稍差,线路展长90m,与西气东输主管道相交,穿越郑陆双牌工业区的多家企业,拆迁工程多达35750m2,桥梁长出90m,但线路避开了寺墩遗址保护区,绕开了规划的常澄、郑陆工业园,地方政府也比较支持。

以上两方案与其他控制因素的关系大体相同。综上所述,为保护重要文物,并充分考虑地方政府的意见,实际采用了绕避寺墩遗址方案。

十一、路桥方案比选

随着京沪高速铁路技术研究的深入、标准的提高、无砟轨道的采用,对路基和各种结构物工后沉降控制更加严格,因此在软土、松软土、高填方、远运土等地段路基工程投资增加,京沪高速铁路选择李窑和凤阳两段路基做进一步试验研究后,认为有必要对有关地段设置路基或桥梁进行综合比较。

1.京沪高速铁路全线采用无砟轨道后的路桥方案优化

由于工后沉降控制标准的提高,无砟轨道路基地基加强可采取下述措施:

(1)采取加载预压或延长路堤放置时间,增加工前完成的沉降,但这将增加施工工期,在总工期不变的情况下不可行;

(2)减少总沉降,采取较强的地基加固处理措施,必然造成地基处理的深度加大、施工难度加大、工程投资增加;

(3)路基本体和基床以下填料标准提高,有的需远运,也增加投资。

因此,结合无砟轨道对路基沉降的要求提高,需从技术经济多方面比较设置路基或桥梁方案。

2.路桥方案的优化原则

(1)对于软土、松软土、高填方、远运土路基地段,进行路基桥梁技术经济比较后,以投资节省确定;

(2)车站范围内,受道岔不能设置在桥上的技术要求控制,原则上采用路基通过;

(3)线路通过市区、郊区或用地紧张地区,原则上以桥通过。

3.路桥方案优化设计

软土、松软土地基均处于北京至济南间,为做好有关路桥比较,对其间的54大段路基(车站等特殊要求地段除外)进行了路基、桥梁比较。

当采用路基工程投资较采用桥梁大时,推荐采用桥梁通过;当采用桥梁通过,其投资较采用路基高,但幅度不大时,原则上采用桥梁通过,其主要原因:一是采用桥梁较采用路基安全程度更高,不可预见影响安全的因素相对较少,二是线路地处华北平原,用地紧张,采用桥梁能够节省大量用地,更利于可持续发展。因此,建议路基改桥的地段为京津段2处;津德段和德济段共计47处,长为55.58km(含中、小桥)。徐沪段共路基改桥94处42.87km,其中软土和松软土路堤10.68km,内涝浸水路堤4.27km,岩溶路堤7.02km和液化土路堤4.49km,水塘路堤2.95km,两桥之间距离小于150m的短路基采用桥上轨道结构方案处理的区段和为避免短距离内桥—堤—堑频繁过渡的地段有2.78km,填土过高和其他不良地质地段共10.71km。

京沪高速铁路全线路桥方案优化设计共143处,路桥优化长度约98.22km,节省用地3800余亩。

十二、路基明洞方案比选

京沪高速铁路DK673+100~DK673+600段为剥蚀残丘,丘坡自然坡度20°~45°,相对高差40~150m,地表植被不发育,丘陵坡脚附近多被开采为采石场。基岩多有出露,局部覆盖粉质黏土层,褐黄色,硬塑,厚0~1.8m。基岩为寒武系中统厚层~中厚层灰岩、鲕状灰岩、豹皮状灰岩,深灰色、灰色、灰黄色,岩溶较发育,局部少量钙质页岩、泥岩及页状灰岩互层。受区域地质构造及风化作用影响,岩体较破碎,节理裂隙发育。DK673+420附近通过徐州弧形构造体系大南庄断层(F31)的南西段,属平移压扭性逆断层,走向与线路夹角23°,断层面宽度为0.5~1.0m,影响带宽约20m,总体规模较小。线路以挖方通过,线路中心挖方高度在1.5~17.06m间,DK673+445中心挖方高度为13.06m,最大堑坡高度(线路右侧)为27.79m。设计人员研究了设置锚索桩、框架梁锚索及被动拦石网加固防护的深路堑路基方案和设明洞两个方案。

1.深路堑路基方案

该段路堑为硬质岩石路堑,开挖至路基面时,表面溶洞、溶沟、溶槽采用M7.5浆砌片石回填,并对基床面凹凸不平处以C25混凝土填平后修筑混凝土支承层;路基基底按“探灌结合”的原则,在开挖至路基面时进行物探探测及钻孔验证,对岩溶发育地段采用注浆处理,空洞部分采用中粗砂填充后注浆。边坡防护采用预应力锚索桩、框架梁锚索内客土植草加固措施。对堑顶外可能形成落石的危岩,以清除为主;对已松动的危岩、孤石或块石,要求施工时全部清除干净,必要时采用爆破清除。对无法清除、可能形成危石的地段,采用被动防护网防护。被动拦石网高度为7m,其基础采用钢柱基础,被动拦石网拉杆基础采用锚杆基础。

2.明洞方案

该隧道围岩级别为Ⅲ级围岩,断面采用100m2,衬砌采用复合式衬砌,防水采用防水板及模筑衬砌防水混凝土。考虑到该段线路中心挖方高度在10.2m以内,最大边坡高度(线路右侧边坡)为27m,因此,可避让高路堑边坡病害,确保高铁路建设安全,技术人员提出拉槽后设明洞方案。

3.两方案的比较意见

深路堑路基方案工程投资1019.8万元,明洞方案工程投资1619.05万元。明洞方案较深路堑路基方案工程投资多599.25万元,但路基方案是依靠拦石网保障高速铁路的运营安全,在今后的运营过程中拦石网需要养护维修,考虑到明洞方案工程费增加不多,且不存在拦石网养护维修,可以减少运营费用,因此实际按明洞方案实施。