南同蒲铁路黄河桥改线方案研究

2016-04-13武琼

铁道勘察 2016年1期

关键词：黄河铁路线路

武　琼

(中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院，山西太原　030013)

南同蒲铁路黄河桥改线方案研究

武琼

(中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院，山西太原030013)

Research on Route Change Scheme of Yellow River Bridge on South Tongpu Railway

WU Qiong

摘要南同蒲铁路属路网干线，风陵渡黄河特大桥建成于上世纪70年代，目前病害严重，行车限速25 km/h，已成为铁路安全运输的隐患点。黄河桥改线方案结合黄河河道管理、开发区规划、文物保护区等因素影响，经铁路运营条件、工程技术条件、工程投资等综合比选，推荐技术经济佳、安全可靠、可实施性强的风陵渡站跨黄河方案。

关键词南同蒲铁路黄河桥改线方案研究

1概述

南同蒲铁路是侯月线的后方通道和山西省南北物资交流的主要通道，属路网干线。风陵渡黄河特大桥所处线路归西安铁路局管辖，属于南同蒲南段(侯马—华山)的一部分。南同蒲南段主要为区域内的货物和直通货流的通道，具有陇海线和侯西线、侯月线，蒙华通道与南同蒲线、侯月线的连接线作用。

既有风陵渡黄河特大桥建成于20世纪70年代，为单线铁路桥，全长1 199.6 m，上部结构采用战备用的拆装式梁作为永久性桥梁。随着服役期的增长，陆续出现上平联横向连接杆裂缝、高强度螺栓折断频繁等病害，该桥从2001年5月17日起，限速25 km/h至今。该桥梁体设计荷载采用1959年的设计规范，设计荷载中-22级，已不符合现行设计规范，梁体安全储备下降，给安全运输生产带来隐患，不能满足目前铁路发展的需要。

鉴于既有黄河桥建成年代较早、技术标准偏低且病害严重，为保证铁路运营安全，取消黄河桥限速点，该段铁路需要进行改建，采用较高标准，一次改线绕行，新建黄河桥，全面提高线路质量。

2自然特征

2.1地形地貌

线路主要经过高阶地平原、黄河河谷及黄土台塬等地貌单元。

高阶地平原区一般高程在367～385 m之间，高阶地平原区边缘处与黄河河谷过渡区地形陡峭。

黄河河谷区北岸为河漫滩及一级阶地，地形略有起伏，高程为331～333 m，多已开辟为耕地。南岸由河道向南依次为河漫滩、一级阶地，河漫滩较宽，宽度约560 m，地表大部分被芦苇丛覆盖；一级阶地高出河漫滩约4 m。

黄土台塬区包括黄河—渭河南岸一级台塬、渭河南岸二级台塬。黄河—渭河南岸一级台塬塬顶较为平坦，塬顶一般高程为420～450 m，总体呈西高东低之势，边缘处较为陡峭，冲沟发育，多倾向渭河。

2.2工程地质

沿线地震动峰值加速度值为0.20g。分布于黄河河谷区地下水位以下的粉砂、细砂及中砂为地震可液化土层，主要分布新生界第四系地层。

第四系全新统地层(Q4)：河谷两岸均有分布。

第四系上更新统地层(Q3)：黄河南岸分布。

第四系下更新统地层(Q1)：河谷两岸均有分布。

2.3水文地质

黄河河谷区地下水埋藏较浅，一级阶地一般为5～6 m，河漫滩小于1 m，含水层为粉土及砂类土，主要补给为河水及大气降水。高阶地及黄土台塬区地下水埋藏较深，深度数十米不等，主要以大气降水补给。

2.4水文

沿线主要河流为黄河、渭河。

3方案研究

3.1控制因素

(1)黄河

黄河是中国第二长河，也是世界上著名的大河之一。黄河桥改线的重点是跨越黄河，合理地选择跨河位置是改线方案研究的重点。既有南同蒲铁路位于黄河、渭河、洛河交汇处河段，新建黄河桥对水文“潼关高程”的影响相当复杂。

根据黄河河道管理要求，黄河上修桥需征求黄河河务部门意见，必须满足行洪、防凌、通航等方面要求。经过与河务部门咨询：既有铁路桥下游2.3 km左右有一座公路桥，新建黄河桥不能在两桥间，且距离两桥不得小于2 km；新桥建成后，旧桥应拆除；河段内主河槽跨度不得小于100 m，滩地跨度不得小于40 m；本段黄河规划为Ⅳ级航道标准。

(2)潼关故城遗址

潼关古城地处陕西省关中平原东端，居秦、晋、豫三省交界处，始建于唐朝，面积约2.38 km2，城池周长约7.96 km。地势险要，为战略要地，历朝均依险设防。原建有六处城门，东、西、南、北、小南及小北门，后又兴建了南、北水关楼，以及众多街、巷和古建筑。

潼关故城遗址1992年4月被陕西省人民政府公布为省级文物保护单位。2013年3月被国务院核定为第七批国家重点文物保护单位。

既有南同蒲铁路以隧道形式穿过遗址保护区，根据文物部门意见，铁路改线需绕避遗址保护区范围。

(3)山西风陵渡经济开发区

山西风陵渡经济开发区于1992年经山西省人民政府批准建立，为省级经济开发区，规划面积为17.2 km2。目前以生物医药、电子材料、新型材料、绿色食品、环保设备及现代物流为产业导向，孕育了一批规模以上企业，初步形成了以绿色食品、新型材料、医药化工、电子材料等为骨干的支柱产业。

南同蒲铁路位于开发区其中，改建线路应尽量减少对其规划影响。

(4)凤凰嘴黄河文化风景区

凤凰嘴位于芮城县风陵渡镇境内，因其地势形如凤凰头部而得名。凤凰嘴位于晋、秦、豫三省交界处，黄、洛、渭三河交汇处，华北、中原、西北经济通衢处，黄河南流东去大弯处。风陵渡黄河旅游景区已列入开发区“十三五”规划，凤凰嘴黄河文化风景区为其中一景，改建线路应尽量减少对其影响。

(5)区域地形地貌

线路所经区域为河谷地貌，地形起伏较大，改线将会产生桥梁及隧道工程，桥梁及隧道长度的选择也是改线方案的重点。

(6)连霍高速公路

根据规划，连霍高速公路陕西省管段将由双向四车道拓宽至双向八车道，铁路跨越时应考虑采用大跨度连续梁。

3.2方案

图1　各方案线路走向示意

根据区域地形地貌，结合河务部门相关意见，同时兼顾地方规划及文物保护要求，对南同蒲铁路黄河桥改线研究了4个线路方案，各方案线路走向示意见图1。接风陵渡站跨黄河方案(Ⅰ方案)：线路从风陵渡站南咽喉区引出，占用既有线位，线路折向西，经西王村和赵村，在凤凰嘴北角设732 m隧道穿越，线路折向西南，出隧道后设3 900.48 m特大桥跨黄河及连霍高速，线路折向西北接既有线至改线终点，线路全长7.3 km。

新设风陵渡站跨黄河方案(Ⅱ方案)：线路从风陵渡站北咽喉区外引出，绕避风陵渡电厂，基本并行既有线新设风陵渡站，线路折向西南，经田村和赵村，在凤凰嘴西北角设582 m隧道穿越，出隧道后设4 026 m特大桥跨黄河及连霍高速，线路折向西接既有线至改线终点，线路全长7.167 km。

公路桥下游2 km跨黄河方案(Ⅲ方案)：线路从风陵渡站南咽喉区引出，折向东，上跨运风高速连接线，在开发区南侧平行规划的南环公路向东行进，在涧口村西侧，线路折向南，设4 987.2 m特大桥跨黄河和连霍高速，经南斜村和十里铺村，在十里铺村的东南侧设6 550 m隧道穿越，线路折向西北，出隧道后跨潼洛川，经苏家村线路绕避潼关故城遗址，在苏家村西北侧设1 336 m隧道。出隧道后，线路折向西接既有线至改线终点，线路全长16.007 km

首阳至公庄长桥跨黄河方案(Ⅳ方案)：线路从首阳站南咽喉外谭国村南侧引出，折向西南，经阳贤村、新堡子村、南斜村和西阳村，在西阳村西北侧设7176.99 m特大桥跨黄河、渭河及连霍高速，经庭东村、五里铺和西寨子村，线路折向西至公庄站东咽喉外接既有线至改线终点，线路全长11.239 km。

各方案主要工程技术经济比较见表1。

3.3方案优缺点分析和推荐意见

各方案工程地质基本相当，不控制线路方案选择，优缺点分析见表2。

综合以上分析，Ⅰ方案无论从工程技术条件、工程经济，以及对黄河河道、潼关故城遗址、风陵渡经济开发区的影响，还是从运营、养护方面都占较大的优势，因此推荐Ⅰ方案，即接风陵渡站跨黄河方案。

4结束语

考虑本线在路网中的地位、客货运量水平及经济代价，在后续的研究中，中国铁路总公司要求对换梁改造进行更为细致的研究，意见更倾向于既有桥换梁改造。黄河桥改线方案的研究，从黄河河道管理要求、绕避规划及文物保护区、铁路运营、工程技术条件、工程经济等方面，对黄河桥桥位选线的综合比较，从一定程度上给决策部门提供了参考依据，同时积累了相关选线经验。