蒙华铁路岳阳至吉安段与大广高速公路交叉方案研究

王 燕

(中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉 430063)

1 蒙华铁路概况

蒙华铁路是国内一次建成最长的重载煤运通道，项目北起东乌铁路浩勒报吉南站，途径陕西、山西、河南、湖北、湖南，南至江西省境内京九铁路吉安站，线路全长1 814.5 km。其中岳阳至吉安段位于通道末端，位于湘东北和赣西、赣中地区。线路北起湖南省岳阳市，途径江西宜春市、新余市，终至江西省吉安市。铁路主要技术标准为正线单线，预留双线条件；设计行车速度120 km/h；最小曲线半径一般为1 200 m，困难地段为800 m；限制坡度0.6%；牵引质量5 000 t；到发线有效长度1 050 m，部分车站预留1 700 m[1-2]。

2 线路走向方案研究

线路自江背特大桥引出后，穿彭家岭经大广高速公路、堎背村后向南下穿沪昆客专至观巢站；本段主要控制因素是与本线交叉的大广高速公路、堎背村及地形地质条件复杂[3]。

2.1 主要控制因素

1) 大广高速公路。大广高速公路是南北纵向线路，北起黑龙江省大庆市，南至广东省广州市，线路总长3 550 km，设计车速80～120 km/h，双向4～6车道加救援车道。大广高速公路新余段按双向4车道高速公路标准设计，设计车速100 km/h，路基宽度26 m，设计荷载为公路-I级。

2) 堎背村。堎背村位于新余市渝水区欧里镇，村总面积233.3 hm2(3 500亩)，总人口2 020人，耕地面积137.3 hm2(2 059亩)。

3) 地形地质条件。该段丘间谷地(IIa)间剥蚀低丘(IIb)。谷地地势平坦开阔，多辟为村镇、水田与道路。低丘地形低缓，稍起伏，植被发育。丘间谷地表层为中更新统洪积(Q2al)粉质黏土、含砾粉质黏土、圆砾土，软塑-硬塑，褐黄色、褐灰色，稍密-中密，厚度一般1～10 m，σ0=120～250 kPa，II～III；丘坡表层为第四系中更新统(Q2el)粉质黏土、粉质黏土夹碎石、角砾土，褐红色、棕红色，硬塑，厚度5～34 m，σ0=180～250 kPa，III；下伏基岩为二叠下统茅口组(P1m)、小江边组(P1x)含炭钙质泥岩、炭质灰岩、灰岩，青灰色、深灰色，全～弱风化，σ0=180～800 kPa，III～V。

2.2 方案说明

蒙华铁路为运输煤炭等资源性物资的高密度繁忙铁路，运行速度虽然不高，但行车密度大、车列长、紧急情况下制动距离较长；为维护人民生命财产安全、保障各交通运输体系顺畅快捷，设计应按全封闭、全立交设计。公路与设计铁路交叉跨越，为线路选线和工程设计及影响铁路运营安全的重要因素，铁路建设也影响相关设施的运营，因此，铁路线路设计时应协调处理好相互间的关系，避免安全隐患；铁路与公(道)路立交交叉宜采取铁路上跨的方式[4]。

根据本线交叉大广高速公路的敷设方式和对堎背村的影响,研究了上跨方案和下穿共2个方案，大广高速交叉段线路方案示意见图1。

图1 大广高速交叉段线路方案平面示意图

上跨方案。线路自江背特大桥引出后，穿彭家岭，上跨大广高速，环堎背村北侧、东侧向南下穿沪昆客专至观巢站; 线路长度8.5 km，桥梁长度2.67 km，隧道长度1.97 km，桥隧比54.6%。

下穿方案。线路自江背特大桥引出后，穿彭家岭，自堎背村西侧下穿大广高速，再向南下穿沪昆客专至观巢站。线路长度7.966 km，隧道长度2.54 km，隧道比为31.9%。

2.3 方案研究

1) 从工程地质条件及施工风险分析[5]。2个方案地层均为二叠系灰岩，局部为含炭质灰岩、钙质页岩，岩溶中等发育。

上跨方案。线路与大广高速公路斜交夹角68°，高速公路路面高程88.05 m，铁路轨面高程101.1 m，桥梁方案采取(40 m+64 m+40 m)连续梁跨越，连续梁施工期间，考虑挂篮和防护棚架后，梁下净空5.5 m可满足公路通行净空的要求，对大广高速公路的车流影响小，可以正常通行。桥梁桩基设计充分考虑岩溶的影响，桩端穿过溶洞并嵌于稳定的弱风化基岩一定深度。

下穿方案。线路与高速公路斜交夹角45.4°，高速公路路面高程98.85 m，铁路轨面高程83.02 m，隧道最小埋深约4.0 m。隧道设计采用盖挖法施工，做好前期地质勘探及超前地质预测预报、施工期间监控量测，超前支护采用双层直径180 mm大管棚，施工方案采用台阶临时仰拱法，施工爆破采用弱爆破，结构采用Vc型结构(初期支护厚25 cm，二次衬砌厚50 cm)通过。江西省高速公路投资集团有限公司对下穿方案进行审查，形成意见“下穿大广高速公路专项施工方案资料齐全，符合规范要求，可以指导现场施工；因隧道穿越高速公路位置埋设较浅，为避免安全风险，同意采用盖挖法；为保证施工时高速公路行车安全，建议采用预裂爆破。”同时施行半幅施工半幅封闭限制车速，通过加强围岩监测、控制装药量、严格执行预裂工序等措施并制定相应的应急预案保证施工安全。

上跨方案为明线，施工风险较低，对大广高速公路的车流影响小；下穿方案施工风险相对较高，但风险通过相应施工措施可控，同时施工期间需对大广高速进行交通管制。

2) 从社会稳定风险分析。上跨方案主要以桥梁方式通过堎背村北侧和东侧，局部地段采用路基形式，工程建成后蒙华铁路与大广高速公路交叉将堎背村东、西、北三面包围起来，且蒙华铁路途径该村占用的均为耕地，村庄土地、道路、灌溉渠道被分割，村民生活、生产受到影响；铁路线路距离村庄民居最近距离65 m，虽在采取声屏障和隔声窗等环保措施后，距铁路外轨中心线30 m处昼夜间能达到70 dB的标准限值要求，30 m以远区域可达标或满足使用功能要求，但村民和地方政府坚持认为巨大的噪音将给当地居民生产、生活带来严重的影响。

下穿方案自堎背村西侧以隧道和路基方式通过，其临近村庄线路长度较短，蒙华铁路主要占用山地，耕地占用小；该方案临近村庄路段以隧道为主，铁路运营噪音对地居民生产、生活的影响较上跨方案小。

综合而言，下穿方案对耕地的占用，工程运营期间噪声环境影响均优于上跨方案，同时下穿方案社会稳定风险小。

3) 工程投资分析。下穿方案线路较上跨方案短534 m，桥隧总长短2.1 km，工程投资省1 387万元。上跨方案和下穿方案工程技术经济比较见表1。

表1 大广高速交叉段方案比较表

4) 推荐意见。下穿方案线路长度短534 m，桥隧短，投资省，下穿大广高速公路隧道处为灰岩，岩溶较发育，隧道埋深浅，施工安全风险较大，但通过施工措施分险可控，占用耕地少，社会稳定风险低，因此推荐下穿大广高速方案。

3 预留二线方案研究

结合本线正线单线、预留双线条件的主要技术标准，下穿大广高速公路段预留二线考虑预留二线条件和预留二线工程2个方案。

预留二线条件方案：II线远景实施，预留II线位于I线堎背隧道南侧30 m，，近期建设一个单洞单线隧道；预留二线工程方案：一次将堎背隧道建设为双线隧道，线间距4.0 m。

1) 单双线开挖断面比较。单线有砟隧道衬砌内轮廓总面积为46.90 m2，内轨顶面以上有效面积为37.60 m2;下穿大广段开挖面积为69 m2。单线隧道(有砟轨道)内轮廓见图2。

图2 单线隧道(有砟轨道)内轮廓(W=0)(单位：cm)

双线有砟隧道衬砌内轮廓(W=0)总面积为85.62 m2，内轨顶面以上有效面积为68.41 m2；下穿大广段开挖为120 m2。双线隧道(有砟轨道)内轮廓见图3。

图3 双线隧道(有砟轨道)内轮廓(W=0)(单位：cm)

断面越大，施工难度越大、风险越高。

2) 埋深比较。满足下穿大广高速隧道两端排水要求后，采用单线隧道时埋深约4 m，采用双线隧道时埋深约3 m；埋深越小，隧道施工风险越高。

3) 施工方法比较。采用单线隧道，施工方法采用台阶临时仰拱法，施工工序较为简单。采用双线隧道，施工方法采用CRD法，施工工序较为繁琐，施工风险也相对较高。

4) 工程投资比较。下穿大广高速公路方案优化后隧道长度为259.2 m，单线隧道比双线隧道节省约950万元。

5) 比选及推荐意见。综合本线主要技术标准，二线为远景预留，实施年度较远，且近期实施工程费用增加较多，施工分险大；故推荐采用施工风险小，近期投资省的预留二线条件方案。

4 结语

线路方案比选是系统性的综合工程，需要综合比选其经济性、施工安全性、社会稳定性，实现综合效益最大化，才有利于项目的推进。通过以上分析，最终确定蒙华铁路岳阳至吉安段与大广高速公路交叉采用预留二线条件方案的下穿方案；此方案线路顺直，投资节省，行走于堎背村西侧，途径该村占用山地、少占耕地，且该方案临近村庄路段以隧道为主，铁路运营噪音对地居民生产、生活的影响较小，隧道施工风险可控，社会稳定风险低。

[1] 中铁第四勘察设计院集团有限公司．新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道工程岳阳至吉安段可行性研究[Z]．武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2012．

[2] 中铁第四勘察设计院集团有限公司．新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道工程岳阳至吉安段初步设计[Z]．武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2014.

[3] 朱若立.沪通铁路昆山段建设方案及主要节点方案研究[J]．交通科技，2015(2)：146-149．

[4] 铁路线路设计规范：TB 10098-2017[S]．北京:中国铁道出版社，2017．

[5] 肖红波.蒙西至华中地区铁路崤山隧道隧址方案研究[J].交通科技，2013(2)：114-116．