沿江高速铁路上海至南通段线路方案研究

陈晓珠 曹 旭

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

1 概述

线路方案研究是铁路工程设计与建设中一项关系到全局的总体性工作。为了确定合理的线路走向方案，应综合考虑多方面控制因素，确保线路方案工程可靠、投资合理。乐重等对铁路综合选线原则进行了探讨，认为选线时应注重搜集相关资料，分析各影响因素并确定相应的选线原则[1-2]；肖军[3]从功能定位、城市规划等角度，对上海至南通铁路线路走向方案进行比较，最终确定了满足地方规划、车站布设适宜、实时性强的方案。程军民[4]根据路网规划、功能定位、经济据点、矿产及环境敏感点分布，经多方案技术经济比选，确定了天津至承德铁路的走向方案。李志鹏[5]对黑乌铁路黑河至孙吴段建设方案的建设背景、技术标准、功能定位及路网构成等方面进行论证，确定了合理的建设方案[6-7]。

以下借鉴相关文献的研究方法及结论，并结合本段线路区域经济发达、人口稠密、跨越长江等特点，抓住主要制约因素，充分考虑各影响因素并进行综合比选，提出工程可行、经济合理的线路方案[7-8]。

2 沿线自然特征

2.1 地形地貌

本线所经区域主要为长江三角洲平原区。

2.2 工程地质特征

(1)地层岩性

沿线主要地层有第四系淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂、中粗砂等，厚度普遍大于100 m。

(2)地质构造

沿线均沉积厚度较大的新生代地层，地质构造深埋隐伏，无全新活动断裂，地质构造对线路影响较小。

(3)工程地质条件

沿线主要不良地质为地震液化、地面沉降、有害气体、崩塌滑坡；特殊岩土为软土、松软土、膨胀土(岩)及人工填土。

上海、南通大部区域的淤泥质粉质黏土层分布浅层天然气，过江隧道应采取排气、通风及监测措施。过江隧道结构底板应置于承载力较好的地层上。

2.3 河流与水文

本段线路水系发达，河网、沟渠密布。沿线河流主要有长江口南、北支，长江支流浏河，长江口南支主航道可满足5万吨级集装箱船全潮、5万吨级散货船满载乘潮双向通航，并兼顾10万吨级集装箱船和10万吨级散货船及20万吨级散货船减载乘潮通航。

2.4 自然保护区、风景名胜区等环境敏感点

沿线环境敏感区众多，主要有上海九段沙湿地(国家级)、长江口中华鲟(省级)、上海崇明东滩鸟类(国家级)等自然保护区，南通狼山(省级)、南通濠河(省级)等风景名胜区，还分布有多处饮用水水源保护区、地质公园、水产种质资源保护区、湿地公园、森林公园、世界遗产等生态红线规划中规定的一级和二级管控区。

线路走向方案研究中，应充分考虑沿线自然保护区、水利工程、文物保护单位、风景名胜区等环境敏感点的分布情况，在合理的工程条件下，选择对生态环境影响最小的方案，若线路难以绕避，应在设计和建设中加强处理措施，将工程对自然环境的影响降到最低，建设一条人与自然和谐共处的“绿色高铁”。

3 过江方案研究

3.1 上海至南通段长江口概况

长江口在徐六泾以下由崇明岛分为南、北两支，南支被长兴岛分为南港、北港。长江河口具有多级分汊、较强的潮汐与径流共同作用、水沙环境变化复杂、暗沙众多等特征。南支河道主要发育有白茆沙，上、下扁担沙，新浏河沙，中央沙等，其中白茆沙为活动沙体，分布多条窜沟，白茆沙沙头冲刷下移北靠，使扁担沙沙体延续西冲尾淤的演变模式。南北港分汊口沙洲冲刷下移，不同部位下移速度不一，周期性出现原有沙洲衰亡和新沙洲产生的现象，河势变化剧烈、频繁。

根据《长江口航道发展规划》，长江口徐六泾以下河段，将建成“一主两辅一支”的航道体系，即以长江口主航道(深水航道)为“主”，北港航道和南槽航道为“辅”，北支航道为“支”的长江口航道体系。

3.2 桥梁过江方案研究

过江桥位受河势、通航、港区、码头设施、锚地、沿江开发区、地区引入方案、水源保护区等因素控制。根据该段线路大致走向，主要研究苏通大桥与上海长江隧道之间的桥梁过江方案(见图1)。

图1 桥梁过江示意

(1)苏通大桥至南、北支分汊口段

长江南岸分布常熟港金泾塘区，江中北侧为常熟海轮锚地，白茆沙南、北水道在此交汇，该段在苏通大桥下游约8 km具有桥梁过江条件。该处河口宽7 km，跨越白茆沙南、北水道，通航水域宽，一孔难以跨越，拟采用双孔1 288 m主跨三塔悬索桥。

存在问题：桥址位于两航道渐变分离段，不能满足与航道正交的要求；水域航运繁忙，通航环境十分复杂，桥位对通航安全和长江黄金水道的航运发展极为不利；桥位紧邻常熟海轮锚地，船舶在风、水流的作用下可能走锚，易发生撞船等事故。

参考沪通铁路可研阶段桥位研究成果，综合考虑港区、锚地、河势、航运影响及工程建设等因素，此段不宜设桥[9]。

(2)南、北支分汊口至吴淞口段

南、北支分汊口至浏河口连续分布有太仓港的5个作业区，浏河口至吴淞口分布有浏河饮用水水源保护区、宝钢水库、陈行水库(饮用水水源保护区)、上海港罗泾港区、石洞口电厂、宝钢集团等，岸线已被连续利用。

该段除长江口深水主航道外，还有白茆沙北航道，宝山南、北航道，新桥航道，航道资源丰富，航运繁忙，大型集装箱船舶多。

结合两岸港口现状及规划、航道分布、河势变化，该段在浏河口上游约5 km具有桥梁过江条件。该处河口宽约11 km，深水航道宽约1.1 km，桥址上游为太仓港茜泾港区，桥位可在太仓港浏河锚地、危险品锚地之间穿过，拟采用主跨为1 512 m的斜拉悬吊桥。

存在问题：桥址区存在扁担沙越滩水流，水沙条件复杂，主槽位置多年来摆幅较大，呈不稳定状态，1 512 m主跨已超国内在建铁路最大桥梁跨度，尚不能覆盖深水航道变化，需对扁担沙进行综合治理，整治范围广、工程难度大、费用极高；桥位紧邻危险品锚地，需对锚地进行迁改；桥位对大型海轮的通行及太仓港集装箱码头船舶作业不利；江底软土层厚，冲刷深，悬索桥锚碇的设置和施工面临挑战，工程风险和运营风险极高。

综合考虑河势、水文、航运、沿江港口、码头、锚地、地质及工程建设规模等因素，该段不宜建桥。

(3)吴淞口至上海长江隧道段

吴淞口至上海长江隧道段分布有青草沙水库(饮用水水源保护区)、吴淞口锚地、上海港外高桥集装箱港区，岸线已被利用；河道中央分布瑞丰沙纵向沙体，主槽断面复杂，河势不稳，桥梁设置有难度，且航运繁忙，大型集装箱船舶多，对航运极为不利。

沪陕高速公路以隧道方案穿越长江南港。参考沪陕高速跨南港研究成果，结合港区、锚地、河势、航运及工程建设等因素，此段不宜设桥。

综上分析，长江口南支主航道苏通大桥至沪陕高速长江隧道段均不宜设桥，宜以隧道通过。以下结合线路走向方案及枢纽引入条件，研究合适的过江隧道位置。

4 线路方案研究

上海至南通段沿线及周边分布有苏州市下辖的太仓市，上海市下辖的崇明区，南通市下辖的海门市等经济据点。结合上海枢纽引入条件、过江通道选择，自东至西研究了曹路接轨、杨行接轨、徐行接轨(经崇明)、太仓接轨(经崇明)、太仓接轨取直5个方案，其中太仓、徐行、杨行接轨方案均引自新建的上海北站(见图2)。

图2 上海至南通段方案比较示意

4.1 方案说明

(1)曹路接轨方案(方案Ⅰ)

线路自拟建沪通二期曹路站接轨，并行沪陕高速公路隧道过江，经长兴岛、崇明区至启东市，经海门市北侧至终点南通站，线路长149.635 km。该方案接轨于曹路站，无法引入上海北站，运输径路不合理，区段展线系数达1.32，与高铁选线理念不符[10]。研究后予以舍弃。

(2)杨行接轨方案(方案Ⅱ)

线路自杨行站址改建上海北站接轨，地下敷设至石洞口隧道过江，经崇明区、启东市，折向西经海门市北侧至终点南通站，线路长124.156 km。该方案过江隧道长达18.5 km，江中设置竖井最大间距达11.5 km(超过国内最长单头掘进长度)，且竖井位于江中，需要筑岛或围堰施工，对通航及行洪影响巨大，工程难度大；长江南岸下穿石洞口煤气制气公司和宝山锚地，协调难度大，不确定性因素多；区段展线系数高达1.36，与高铁选线理念不符[11-13]。研究后予以舍弃。

以下重点研究徐行接轨(经崇明)、太仓接轨(经崇明)及太仓接轨取直三个方案。

(3)徐行接轨(经崇明)方案(方案Ⅲ)

①线路方案

线路自上海北站引出，于浏河口隧道过江至崇明区西侧，从青龙港跨越长江北支，于在建宁启二期海门站东侧新设海门东站，折向西至终点南通站，线路长111.000 km，过江隧道长13.740 km。

②隧道方案

选择于浏河口过江，江底南部河槽较深且陡，北部较缓，水深约23 m，历史最大水深31 m，断面水深变化曲线见图3[14-16]，隧道概况见表1。

图3 浏河口断面水深变化曲线

表1 浏河口隧道概况

由图3和表1可知，该处河床相对稳定，水深略大于白茆口，隧道埋深较浅；穿江位置江面宽度为11 km，盾构段长度达到了12.7 km，于江中下扁担沙设置接收井后，盾构最大独头掘进长度为8.5 km，施工风险较高；该方案隧道总长度达到了13.74 km，隧道长度较大，投资较大。

(4)太仓接轨(经崇明)方案(方案Ⅳ)

①线路方案

线路自上海北站引出，沿沪通二期经徐行站至太仓站接轨，于七丫口隧道过江至崇明区西侧，从青龙港跨越长江北支，于在建宁启二期海门站东侧折向西至终点南通站，线路长119.950 km，过江隧道长11.300 km。

②隧道方案

选择于七丫口过江，江底南部河槽较深且陡，北部较缓，水深约23.4 m，历史来最大水深达48 m，河床稳定性相对较差。断面水深变化曲线见图4，隧道概况见表2。

图4 七丫口断面水深变化曲线

表2 七丫口隧道概况

该位置历史上发生过较大冲刷，深度达到了48 m，江南岸河床较陡，存在深切槽，隧道埋深较大；穿江位置江面宽度为8.8 km，盾构段长度为10.8 km，盾构距离较长，可在上扁担沙露头处设置接收井，盾构最大独头掘进长度为8.2 km，施工风险较大。

(5)太仓接轨取直方案(方案Ⅴ)

①线路方案

线路自上海北站引出，沿沪通二期经徐行站至太仓站接轨，并行沪通铁路至白茆口隧道过江，经海门市西侧折向西至终点南通站，线路长度106.560 km，过江隧道长8.680 km。

②隧道方案

隧址选择于白茆口过江，水深约18 m，本段处于长江口分汊上游，河床相对稳定。断面水深变化曲线见图5，隧道概况见表3。

图5 白茆口断面水深变化曲线

表3 白茆口隧道概况

随着护岸工程及沙洲整治工程的实施，该位置河床相对稳定，历史水流冲刷小，水深较浅，隧道埋深浅；穿江位置江面宽度为6.5 km，盾构距离短，工期短，施工风险低。

4.2 方案工程投资比较

三个方案工程投资比较如表4所示。

表4 上海至南通段方案工程投资比较

4.3 方案优缺点分析

三方案优缺点分析如表5所示。

5 综合分析

综上所述，徐行接轨(经崇明)及太仓接轨(经崇明)方案虽经崇明岛，吸引客流能力有所提高，但无法充分兼顾崇明区至上海市区的市郊客流；且两个方案施工风险较大，工程投资也较高，故予以舍弃。采用太仓接轨取直方案，沪通铁路及南沿江城际均可引入上海北、上海、虹桥及上海东站，各方向车流顺畅，运输组织灵活；过江隧道位置江面较窄，隧道长度短，水深较浅，河床相对稳定，隧道施工风险较小；线路顺直，工程投资较低。因此，本次研究推荐太仓接轨取直方案。

表5 上海至南通段方案优缺点分析