兰新第二双线跨黄河线路方案研究

2014-05-04侯全德

铁道建筑 2014年10期

侯全德

兰新第二双线横跨甘肃、青海、新疆三省区，经由兰州、西宁、乌鲁木齐三省会，是亚欧大陆桥铁路通道的重要组成部分，在国民经济与路网中具有非常重要的作用。本项目将建设为以客运为主的高标准铁路，并与既有兰新铁路实现客货分线运输，大幅提高陆桥铁路通道运输能力和运输质量。

本线拟建长度1 776 km，自东向西穿越陇西黄土高原区、祁连山中高山区、河西走廊区、戈壁区、天山丘陵区。跨越黄河的桥址及方式是兰新线第二双线线路方案研究重点之一，选择科学合理的跨黄河线路方案显得尤其重要。

1 黄河桥位自然概况及主要控制因素

兰新第二双线黄河跨越区位于八盘峡水电站库区范围，下游距湟水河口1.8 km，上游距八盘峡水电站5.7 km。跨越区黄河两岸分布有阶地，大多为果树林，阶地以外为低山区。理想的桥址处地形平坦开阔，河水平静，水面宽阔，河宽约210 m，主河槽最大水深约7 m，流速不足0.5 m/s。

兰州枢纽的引入、合理的黄河桥位、八盘峡水电站、兰青线、刘家峡专用铁路、规划的兰州—合作铁路、兰州铝厂、黄河两岸的自然地形及不良地质(张家台溜坍区)等均为控制跨黄河线路方案的主要因素。

2 跨黄河线路方案研究

本方案研究在满足兰州枢纽引入的前提下，考虑到沿线自然地形条件、工程地质条件及线路跨越黄河桥位、平面控制等因素，以两个黄河跨越桥位，即既有八盘峡车站附近和八盘峡水库区为重点控制，进行了以下三个方案研究，详见图1和表1。

图1 黄河桥位方案比较示意

表1 跨黄河线路方案工程经济比较

2.1 既有八盘峡车站55°角方案(C1K)

线路自兰州枢纽引出，向西穿越谢家坡山、扎马台山后，在既有八盘峡车站南端跨越黄河。为了绕避兰州铝厂折向西南，跨既有兰青铁路、湟水河后，并行于湟水河南侧至比较终点。本方案比较范围内线路长度41.655 km，大中桥8 192 m，隧道30 210 m，桥隧总长38.402 km，桥隧比92.2%。

该方案线路相对顺直，由于绕开了兰州铝厂而拆迁少，投资较少。但线路为了绕避兰州铝厂而致使跨越黄河时线路与河流夹角较小(55°)，黄河跨越条件差，且与黄河管理委员会的要求相差甚远。还有跨越黄河前后隧道(张家台隧道出口)地质条件差，线路处于溜坍区，路基深挖方段落太长，边坡防护工程巨大，有可能会存在路基边坡安全隐患。

2.2 既有八盘峡车站78°角方案(C2K)

本方案黄河跨越位置依然为八盘峡站附近，线路出兰州枢纽后，向西穿芦草山、周家台山，在八盘峡站南线路以大夹角跨越黄河。继续向西以隧道绕开兰州铝厂，跨越湟水河至比较终点。本方案比较范围内线路长度42.633 km，大中桥9 936 m，隧道29 640 m，桥隧总长39.576 km，桥隧比92.8%。

该方案张家台隧道出口地质条件好，跨越黄河时线路与河流夹角较大(78°)，跨越条件好。但线形较差，而且线路长，较55°夹角跨黄河方案线路展长1.605 km。分割城镇比较严重，拆迁工程大。且与西北电网骨干线路干扰严重，工程实施难度大。

2.3 八盘峡水电站长隧道取直方案(CK)

由于既有八盘峡车站附近黄河跨越方案存在诸多缺陷，分析认为应对八盘峡水电站跨越方案进行研究，以资与其比选。八盘峡水电站跨越黄河线路方案自兰州枢纽引出，向西南行进，穿芦草山、高家山后，在八盘峡水电站下游以76°大夹角跨越黄河，并行于湟水河南侧至比较终点。本方案比较范围内线路长度41.00 km，大中桥5 130 m，隧道34 300 m，桥隧总长39.43 km，桥隧比96.2%。

该方案线路顺直，远离兰州铝厂城镇区，躲避了不良地质，与西北电网没干扰。以两座长度10 km以上隧道(高家山隧道长12 705 m，福川隧道长10 620 m)行走于黄河沿岸山区，工程投资较大，与55°夹角跨黄河方案比贵7 143万元。但该方案线路短直，线形条件好，分别比以上两方案短0.655 km和1.633 km。特别是线路以大夹角(76°)跨越黄河，跨越条件好，满足了黄委会和通航要求。而且跨越黄河前后的隧道进出口地质条件好。

2.4 方案比选

既有八盘峡车站78°夹角跨黄河线路方案线形差，线路长，严重分割兰州铝厂城镇区，拆迁工程大，加大了工程的协调难度，且与骨干电网干扰大。既有八盘峡车站55°夹角跨黄河线路方案，线路与河流夹角较小，跨河技术条件差，难于满足黄委会要求，并且跨黄河前后隧道进出口的工程地质条件差。八盘峡水电站长隧道取直跨黄河线路方案虽然工程投资较大，但跨越黄河的桥位理想，河流沿岸工程地质条件好，故推荐采用。

3 桥式方案选择

位于八盘峡水电站长隧道取直跨越黄河线路方案桥位下游侧约2 km的既有兰青二线黄河特大桥，铁路与河流夹角72°左右，跨越黄河时采用(40+2×64+40)m一联连续梁，其余孔跨均采用32 m梁跨越。满足了黄河Ⅴ级航道通航要求，运营实践证明工程设置科学合理。本次推荐方案线路中心线与河流夹角76°，跨越条件与兰青二线黄河特大桥基本相似，宜采用相同桥式布置，即采用一联(40+2×64+40)m预应力混凝土连续梁跨越黄河主河槽，其余布设32 m及24 m简支箱梁。结合其他要求，本方案桥式布置为:4×32 m简支梁+(32+48+32)m一联连续梁+4×32 m简支梁+(40+2×64+40)m一联连续梁+19×32 m简支梁+3×24 m简支梁+3×32 m预应力混凝土双线箱梁，桥全长1 389.9 m。