京沈客运专线经由潮白河地区设计方案研究

2015-02-11商丽娜

铁道勘察 2015年5期

关键词：怀柔密云水源地

商丽娜

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300142)

Research on the design line plan of Beijing-Shenyang Passenger Dedicated Line through Chao Bai River

SHANG Lina

京沈客运专线经由潮白河地区设计方案研究

商丽娜

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142)

Research on the design line plan of Beijing-Shenyang Passenger Dedicated Line through Chao Bai River

SHANG Lina

摘要京沈客运专线是国家《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线中的“四纵”之一，是连接东北和华北地区重要纽带，是沟通关内外主要城市间快速客运通道。对线路经由潮白河地区方案进行研究，探讨确定该区段线路走向的评价因素，包括穿越水源地、城市规划、跨越重大河流、既有铁路、高速公路及规划道路、气候条件、工程经济性等，最终确定上跨潮白河地区的线路走向及跨越潮白河的孔跨方案。

关键词客运专线水源地线路走向孔跨比选

1京沈客专跨越潮白河方案概况

北京至沈阳客运专线(以下简称京沈客专)地处华北地区的北京市、河北省和东北地区辽宁省，全长697 km，设计速度350 km/h。线路起自北京市朝阳区，出站后向北，在顺义区境内沿京承高速公路东侧向北，之后折向东上跨富密路后，以大跨连续梁的形式自京承铁路高各庄站北咽喉区跨过。之后进入怀柔区，继续向东北跨过京密路，自赵各庄村中南部沿中高路通过，上跨怀河、京承高速公路、京承高速匝道(杨雁路)和大秦铁路后在怀柔应急水源地与第八水厂水源地之间设怀柔南高架站。出站后自耿辛庄南侧通过，以40°角斜跨潮白河后进入密云县境内，继续向东在平头村北上跨京承高速公路后，折向东北上跨规划西统路，绕过密云规划地块后并行京承高速公路向东，上跨顺密路互通后在宁村附近设密云高架站。怀柔南和密云站位是地方政府经多次论证后选定的，因此围绕确定的站位，结合沿线众多控制因素，按照300 km/h标准开展本区域的方案研究。

2京沈客专跨潮白河控制点说明及走向方案比选

京沈客专自顺义区进入怀柔区境内后，为了减少拆迁，躲避高压走廊铁塔，满足跨越重大道路、铁路的角度及跨度，结合地方政府的设站要求，对怀柔、密云市区内的线位进行了详细的优化设计，并根据海河委员会关于跨潮白河的角度要求进行走向方案比选。

2.1　控制点说明

(1)城市规划

自2009年项目建议书批复后，怀柔区及密云县规划部门结合多方面意见进行了详规设计，并对多个地块进行了开发。其中怀柔区城市主规划在杨宋镇，怀柔设站主要服务于规划的杨宋影视城以及开行市郊列车后怀柔区居民进京；密云县规划主要在京承高速公路以北，南侧主要结合密云站进行详细规划，对密云站进行物业开发以及市政一体化设计。密云站除作为京沈客专的中间站外还是北京开行市郊列车的终点站。

(2)水源地

线位在怀柔区前后所经地区水源地较多，由西向东依次经过规划顺义第三水源地二级区、怀柔应急水源地二级区以及第八水厂水源地防护区。为了避免怀柔南站设于水源地范围内，结合地方要求，在跨过大秦铁路后设怀柔南高架站。

(3)重大河流

京沈客专在怀柔密云境内跨越的主要河流为怀河和潮白河，其中潮白河为北京市的五大水系之一，也是海河水系的主要支流。

(4)既有铁路及高速公路

京沈客专自西向东依次跨越既有京承铁路高各庄站北咽喉和大秦铁路，根据北京铁路局及太原铁路局要求，均需采用大跨连续梁转体施工，跨点处要满足跨越角度以满足跨度要求。除跨越铁路外，在该范围内两跨京承高速公路。京承高速公路为双向六车道，为了避免曲线地段设置伸缩调节器，直线段跨越京承高速公路角度不小于30°，曲线地段不小于40°(最小跨度100 m连续梁)。

(5)其他控制因素

线位经过北京市郊区，除村庄密集外，近几年随着地方经济的发展，沿线温室大棚、生态园密集；规划道路较多，且需预留的宽度较大；高压线众多，且穿越500 kV高压走廊，在满足重大控制点的要求下，结合地方规划，要求尽量减少拆迁。

2.2　走向方案比选

根据水利部海河水利委员会印发的海建管[2013]33号文(试行规定)第三章第十条规定：桥梁跨越河道应使桥梁轴线与中高水流方向垂直，偏差不超过5°或采用一跨跨越河道的方式；而根据《北京市市属河道管理和保护范围内建设项目管理规定》第十一条：原则上桥梁轴线应与河道中心线正交，如因客观原因确不能正交，夹角范围应在75°～105°之间或一跨过河。根据以上条文规定，结合沿线水源地保护区(顺义第三水源地保护区、第八水厂水源地保护区)，怀柔、密云规划及站位等因素控制，并充分征求地方意见，对于跨越潮白河研究了以下两个方案。

(1)I方案：绕避怀柔规划40°跨潮白河方案

本段线位起自DK50+000，向东北方向跨越京密路、京承高速、怀河后，在规划的杨宋影视城南段700 m设怀柔南站，地势空旷，拆迁较少，有利于开展物业开发。站位轨面高程为15 m，出站后结合密云县境内的规划及躲避拆迁，以40°交角跨越潮白河河道。之后折向东北，经北京康顺达农业科技生态园、京承高速、辉煌矿山机械厂、水岸绿洲生态观光园、北京达鑫利华机械设备有限公司等重大建筑物后，结合密云县的规划，并行京承高速公路向东跨越顺密互通立交桥后设置密云站。方案比较终点为DK78+000，线路长度28.8 km，平面最小曲线半径5 000 m，限速300 km/h。

(2)Ⅱ方案：穿越怀柔规划75°跨潮白河方案

本段线位起自DIK50+000，向东北方向跨越京密路、京承高速、怀河后，上跨大秦铁路。为了尽量较少对规划杨宋影视城的切割以及躲避拆迁，在规划顺义第三水源地保护区内设怀柔南站(需调整水源保护区范围)。由于站位上跨大秦铁路，站位轨面高24 m，出站后结合海委要求，以75°交角跨越潮白河河道，之后折向东北跨越京承高速，经台上村、南金沟屯村后并行京承高速公路，后跨越顺密互通立交桥后设置密云站，至方案比较终点DIK80+189。线路长度30.19 km，平面最小曲线半径4500 m，限速300 km/h。该方案受跨河角度及密云站位的影响，线位连续出现S形曲线，线形较差且切割怀柔区和密云县的规划地块。

两方案的对比分析如表1所示。

综上，75°跨越潮白河方案虽然跨河角度较好，但是与水源地保护区及怀柔、密云规划冲突严重，且线形较差、拆迁多、投资大；而40°跨潮白河方案平面线形顺直，与怀柔、密云规划结合较好，同时线路较短，节省运营时分，投资较75°跨河方案节省明显。期间多次征求地方意见，由于75°跨河方案对地方规划影响较大，地方不予支持。因此，以较好结合地方规划、投资较省的40°跨潮白河方案作为推荐方案。

3京沈客专跨潮白河桥梁孔跨方案比选

3.1　潮白河河道概况

潮白河是海河水系的主要支流，上游由潮河、白河两大支流组成。潮、白两河自密云水库出库后，各自排放故道，于密云县的河漕村汇合后称潮白河。京沈客专跨潮白河的桥位位于潮河、白河汇合口下游约9.3 km处，河道桩号为k9+204。该处河道为平原河道，河道宽阔顺直，现状河道边坡形式为植物护砌(如图1所示)。

3.2　跨越潮白河设施现状概况

(1)耿辛庄公路桥

位于京沈客专跨潮白河桥位下游约700 m处，和潮白河基本正交，孔跨为30 m简支梁。

(2)京承高速公路桥

位于京沈客专跨潮白河桥位下游1 200 m，和潮白河交叉角度60°。引桥为30 m简支梁，主孔跨为(75+2×120+75) m矮塔斜拉桥。

3.3　桥梁孔跨方案的确定

京沈客专跨潮白河长度约为856 m，本次跨河孔跨的桥墩均采用圆端形实体桥墩和圆端形空心墩。桥梁线位与河道水流夹角40°，桥墩轴向与水流方向夹角50°，靠近河道堤坝侧桥墩对水流挑流作用明显，对堤脚处流速和流态影响较大，威胁堤坝稳定。为减轻桥墩对河道堤坝稳定的影响，将临近大堤的桥墩按长边外扩0.5 m做成圆形围堰；基础采用钻孔桩基础、挖井基础等；设计洪水频率为100年。

基于以上标准，桥梁跨越潮白河河槽研究了两个方案：河槽56 m简支箱梁跨越方案和河槽100 m连续箱梁跨越方案，并对两方案进行了防洪评价，防洪评价的技术路线框图如图2所示。

(1)河槽56 m简支箱梁跨越方案

其孔跨布置为：1-(48+80+48) m连续箱梁+10-56 m简支箱梁+1-(60+100+60) m连续箱梁，本方案河槽内需设置13个桥墩(如图3所示)。

(2)河槽100 m连续箱梁跨越方案

其孔跨布置为：1-(60+100+60) m连续箱梁+1-64 m简支箱梁+1-(60+100+100+100+60) m连续箱梁+1-64 m简支箱梁1-(60+100+60) m连续箱梁，本方案河槽内需设置10个桥墩(如图4所示)。

经过与北京市水务局对接，潮白河规划中未给出100年一遇洪峰流量，因此需要采用同频率组成法进行100年一遇的洪峰流量推算。通过推算，100年一遇洪峰计算流量为2 915 m3/s。

基于推算的洪峰计算流量，通过建立二维水动力模型，计算出桥梁建设对河道防洪的影响(包括壅水分析计算、堤顶超高复核、桥墩阻水面积计算以及河势影响分析计算)以及洪水对桥梁的影响。通过计算，以上两桥梁孔跨方案的施工对河道规划基本没有影响，两方案设计标准均为100年一遇，符合国家《防洪标准》(GB50201—94)的要求，但100 m连续箱梁跨越方案较56 m简支箱梁跨越方案河槽内桥墩个数少，桥墩阻水对河势稳定性影响小，临近河堤的桥墩基础施工时对河堤影响小，因此以河槽100 m连续箱梁跨越方案作为推荐方案。

4结束语

京沈客专在北京境内跨越潮白河地区的线路方案控制因素较多，有地方规划对车站平面位置选址要求，有水源保护区、城市规划用地及重大立交对净高的要求，以及对跨河角度的要求等，方案研究需综合环境及工程技术经济性做综合分析。经对对控制因素的分析及各控制区段方案比选，确定该段线路的最终走向方案；结合跨潮白河的角度，通过进行防洪评价计算及评价分析，推荐的桥梁孔跨形式对河道规划的实施基本没有影响，但施工时需注意以下事项：

(1)建议项目合理安排工期，避免在汛期进行主体工程施工；如在汛期施工需做好导流措施并制定相应的防汛预案，报水利行政主管部门备案。

(2)建议施工单位及时将施工过程中产生的弃渣、垃圾等运至指定地点，禁止堆放在滩地或河道内。施工完成后，应对弃土弃渣完全清除，并恢复河道原貌和河底高程，避免对河道行洪造成影响。

(3)距离堤坝较近桥墩基础施工时，应注意对堤防的保护，施工结束后及时进行土方回填夯实，恢复堤坝防护原状，保证桥墩基础与地基土层接触紧密。

(4)考虑桥梁建设对河势稳定以及堤防边坡稳定的不利影响，建议对桥址附近一定范围内的堤坝迎水坡进行铺砌防护，并请具有相应水利资质的设计单位进行专项防护设计。

参考文献

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[2]GB50090—2006铁路线路设计规范[S]

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[5]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建北京至沈阳铁路客运专线北京市域段初步设计线路说明[R].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2014

[6]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建北京至沈阳铁路客运专线北京市域段初步设计总说明书[R].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2014

[7]孔德华.风险评价在铁路选线中的应用探讨[J].铁道勘察，2010(3)