高速铁路桥梁四线并行段线间距研究

赵 路

(中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600)

1 概述

1.1 淮安地区枢纽总图

规划年度淮安枢纽新长衔接徐宿淮盐、连淮扬镇、新长、宿淮等铁路和宁淮、沂淮城际铁路引入的放射性铁路枢纽，客运系统形成淮安东、淮安两站格局，并满足盐城方向到南京、镇江方向客车直通及旅客乘降条件。

1.2 连镇、徐盐铁路引入车站方案

根据淮安地区枢纽总图方案，新建连镇、徐盐铁路引入淮安地区结合地方规划及有关意见采用城市东部新建通道引入方案，考虑连镇、徐盐两项目建设时序接近，为避免重复建设、节省工程投资、集约土地资源，设计推荐采用淮安地区四线并行段落铁路同步设计、同步施工方案。 四线并行段线路走行于京沪高速公路与省道233 之间交通走廊，采用连镇外包徐盐方向别引入新建淮安东站，连镇、徐盐铁路四线并行段线路长度约23 km[1]。

1.3 线间距选择原则

根据《铁路线路设计规范》，“正线线间距是铁路主要技术标准重要指标，根据铁路等级、设计速度确定区间正线最小线间距数值，区间直线地段两单线铁路并行引入车站时的最小线间距应根据信号机布置情况计算确定”[2]。

对于新建高速铁路并行既有高铁情况，需考虑既有高速铁路桥梁、路基基础工后沉降、不均匀沉降及运营安全影响，同时压缩两条铁路间距离，以节省用地[3]。

对于新建两条高速铁路四线并行段落同向运行不同线路间最小线间距尚无要求，对于同期同步实施的项目，应按项目一次实施考虑选择线间距[4]。 目前国内技术标准规范明确“三线及四线区间的第二线与第三线的线间距不应小于5.3 m”。 如何确定新建高铁桥梁四线间最小线间距方案是本文研究重点。

2 四线并行段线间距方案研究

连镇、徐盐铁路为设计时速250 km 客运专线，直线段最小线间距设计为4.6 m，两铁路并行引入淮安东站。 淮安东站为路基段，两端均为桥梁，桥梁梁部采用箱梁，局部跨越公路、河道采用大跨度连续梁结构。 四线并行段总体设计方案采用连镇左线、徐盐左线、徐盐右线、连镇右线“2 ＋2”双线＋双线、“1 ＋2 ＋1” 单线＋双线＋单线结合的布置形式，区间采用“2 ＋2”两个双线桥并置方案，进出车站端受车站平面布置影响采用“1 ＋2 ＋1”的两个单线桥＋一个双线桥布置方案。 本次对“2 ＋2”方案四线间最小线间距进行研究，连镇下行线(Ⅲ线)与徐盐下行线(Ⅰ线)、连镇上行线(Ⅳ线)与徐盐上行线(Ⅱ线)为同向运行不同线路，徐盐下行线(Ⅰ线)、徐盐上行线(Ⅱ线)线间距影响双线桥并置方案，四线间线间距直接影响曲线并行段总体设计方案。

2.1 方案研究的思路及内容

对于“2 ＋2”线路平面布置方案，三四线与一二线之间最小线间距结合目前国内外铁路技术标准进行分析，对同向运行不同线路最小线间距采用4.6 m 和5.3 m 方案进行论证分析，结合国内现行设计规范及规定，确定四线并行段线间距平面布置方案。

对于“2 ＋2”方案双线桥并置段一线与二线间最小线间距，考虑运营维护及施工影响等因素结合桥梁上下部结构尺寸，进行研究确定。

综合线路平面布置及桥梁工程设计研究情况，确定四线并行段“2 ＋2”方案线间距方案。

2.2 同向运行不同线路最小线间距

2.2.1 国外关于线间距的研究

国外高速铁路的线间距D、交会列车相邻侧壁净间距Y 和运行速度Vmax之间的关系见表1[5]。

表1 国外高速铁路D、Y 值与Vmax的关系

从表1 可知，确定线间距标准的灵活性较大。线间距小，它的会车压力波最大，对机车车辆的设计和制造提出了很高的要求，但可以节省土建工程投资；线间距加大，虽然对机车车辆的气密性、门窗等设计要求相对降低，但土建投资较高。 但对于同向运行不同线路间线间距无明确研究意见。

2.2.2 国内关于线间距的研究

根据铁科院国家“八五”科技攻关项目《高速铁路线桥隧设计参数选择的研究》报告和《京沪高速铁路设计暂行规定》，结合国外高速铁路D、Y 值与Vmax的关系，确定不同设计行车速度高速铁路正线最小线间距：250 km/h、300 km/h、350 km/h 的高速铁路最小线间距分别为4.6 m、4.8 m、5.0 m。 从建成运营的京津城际、郑西客专、武广客专、京沪高速等高速铁路运营实践看，上述线间距标准是合理的。

根据中外高速铁路线路主要技术标准对比分析[6]，国外高铁列车相邻侧壁净距见表2。

表2 各国列车相邻侧壁净距比较

从表2 可以看出，对于同一速度等级标准，我们铁路线间距最大，德国、法国次之，日本最小。 车体净距是影响列车交汇空气压力波的主要影响因素之一。

根据研究[7]，泰国曼谷至清迈高速铁路设计时速为300 km，正线线间距采用4.8 m。 与相邻机场快线方向别并行引入曼谷地区采用四线桥方案，考虑两线最小线间距满足建筑限界要求(直线地段半宽2.44 m)，适当考虑富余量，两线最小正线线间距采用5 m。

根据仿真计算结果，时速250 km 以下客运专线(城际铁路)建筑限界最大半宽为2 200 mm，该建筑限界轮廓能够适应现行桥梁设计要求[8]，对于同向运行不同线路之间最小线间距，在考虑可能存在反向行车的情况下，最小线间距不小于正线线间距4.6 m。 三线及四线区间的第二线与第三线的线间距按规范要求不应小于5.3 m。 故对连镇下行线与徐盐下行线线间距4.6m 和5.3m 线间距方案进行比较分析。 4.6 m 和5.3 m 线间距方案见图1、图2。

图1 4.6 m 线间距方案(单位:cm)

图2 5.3 m 线间距方案(单位:cm)

2.2.3 同向运行不同线路最小线间距研究

(1)从车辆构造方面分析

高速铁路的线间距，主要受列车交会运行时的气动力作用控制，要满足列车承受会车压力波的要求。两同向线路间线间距速差较不同向线路间速差范围值小，会车风压较不同向线路小。 连镇、徐盐铁路以方向别并行引入车站，上、下行列车运行为同方向，按车体宽度3.1 m 考虑压力波影响低于对向行车。 当列车同行并行运行时速差在0 ～250 km/h 间，列车受到的启动阻力随线间距增大而明显减小[9]，因此，从车辆构造和空气压差阻力方面考虑，线间距可在4.6 m 基础上进一步缩减。

(2)从建筑限界方面分析

在两同向运行线路间无信号机、仅设置信号标志牌，作业通道、电缆槽、线路标志等分别设置于线路外侧，线间无设备时，最小线间距采用4.6 m 能够满足建筑限界要求。

(3)从运营维护方面分析

考虑同向线路在实际运用过程中特殊情况下存在反向运行的可能性，最小线间距不小于4.6 m。在两线天窗点不同步的情况下，为满足大机养护作业要求，最小线间距可不小于4.6 m。

(4)从桥梁技术方面分析

目前国内客运专线标准系列梁图简支箱梁图适用于4.6 m、4.8 m 及5.0 m 线间距双线桥梁，正线线间距4.6 m 双线桥梁采用“通桥(2009)2229”标准系列梁图简支箱梁，单线桥梁部采用“通桥(2008)2211”标准系列梁图简支箱梁，预应力混凝土连续箱梁一般采用“通桥(2008)2261A 系列连续梁”。

尚无线间距5.3 m 双线桥桥梁通用图。 通过小幅修改既有的通用设计图和施工设备，能够满足5.3 m 非标准线间距简支箱梁的使用需求[10]。

(5)从工程经济性方面分析

设计简支箱梁共计439 孔，按梁场预制架设方案，4.6 m 线间距较5.3 m 线间距方案可节约用地15 亩、节省投资270 万元，桥梁工程每孔梁可投资约8 万元、共计节省约3 512 万元，总计节约投资约3 782 万元。

(6)从现行技术规范及规定方面分析

《高速铁路设计规范》中明确正线与联络线、动走线并行地段线间距不应小于5.0 m，正线与普速铁路并行地段线间距不应小于5.3 m，高速铁路外包既有线或既有线外包高速铁路线间距需考虑养护维修因素的影响，满足营业线施工安全管理、维修规则等管理规定的要求。 关于新建高速铁路不同线路间线间距设计规范中无具体要求。

根据《高速铁路设计规范》、《铁路技术管理规程》，三线及四线区间的第二线与第三线的线间距不应小于5.3 m。

(7)研究意见

综上，从车辆构造、建筑限界、运营维护、桥梁技术、经济性等方面分析，同向运行不同线路间最小线间距原则上可采用4.6 m，且具有一定经济性，从技术上、理论上能够满足铁路运输及安全要求。

但受目前现行技术政策影响，需执行相关规范、规定不得小于5.3 m，故本次研究同向运行不同线路最小线间距按5.3 m 考虑。 由此“2 ＋2”方案连镇下行与徐盐下行线、连镇上行线与徐盐上行线最小线间距按5.3 m 设计。

2.3 并置桥梁段最小线间距研究

“2 ＋2”方案中，连镇徐盐下行线设计为一座5.3 m 线间距非标准简支箱梁桥，连镇徐盐上行线设计为一座5.3 m 线间距非标准简支箱梁桥，采用预制架设方案。 需进一步研究两双线桥间最小间距及徐盐下行线与上行线最小线间距，确定线路平面布置方案。

图3 两双线桥线间距 示意(单位:cm)

两双线桥并置间距受桥梁梁部、承台基础结构尺寸及施工安全距离影响，在同步设计、施工的情况下，最小间距选择以节约用地、施工方案可实施性为原则，依据梁桥最小间距确定徐盐下行线与上行线间最小线间距。 线间距关系见图3。

2.3.1 梁部间距研究

对于“2 ＋2”两双线桥方案，线间距5.3 m 双线桥梁采用“连镇施桥(参)40”参考图。

线间距5.3 m 双线梁宽12.9 m，外侧线路中心距离桥梁边缘3.8 m，遮板距离梁部外侧0.14 m，两桥遮板紧贴时，徐盐下行线与上行线最小线间距7.88 m，考虑桥梁架设等因素两桥之间最小线间距取值8 m。 双线桥并置梁部见图4。

图4 双线桥并置梁部示意(单位:cm)

2.3.2 桥梁承台间距确定

根据梁部结构最小间距情况下采用最小线间距8 m 反算验证承台间距。 32 m 简支箱梁双线桥承台宽度设计为10.5 m，两双线桥承台边缘最小距离为2.8 m。 40 m 连续梁段桥梁4 线承台宽度为24.8 m。综合考虑桥梁上下部结构，两桥之间最小线间距取值8 m。 32 m、40 m 连续梁承台示意图见图5、图6。

图5 32 m 简支梁承台示意(单位:cm)

图6 40 m 连续梁承台示意(单位:cm)

四线并行段“2 ＋2”双线桥并置方案综合考虑梁部结构、承台结构尺寸及架设条件，从集约用地、降低工程投资、工期、施工难度角度考虑，徐盐下行线、徐盐上行线最小线间距采用8 m。

2.4 研究意见

综合以上研究，新建线路四线并行段线间距方案需统筹线路平面设计、工程地质条件、桥梁工程设计及施工、运营维护等因素综合考虑进行总体设计，本次研究四线并行段在采用“2 ＋2”布置方案时，同行运行不同线路间最小线间距即三线与一线、四线与二线间最小线间距采用5.3 m，一线与二线最小线间距采用8 m。 研究成果已应用于实际工程中，目前该段线路已于2019 年12 月开通运营，工程运营效果良好。

3 结束语

随着国家交通强国战略的实施，我国铁路规划建设的速度进一步加快，根据项目建设时序科学合理确定建设方案，对引入地区方案要分类、分层次研究，对于不能在现阶段解决的问题要从规划层面预留出解决方案[11]。 对于新建线路四线甚至多线引入枢纽地区互联互通建设方案以及地区内预留规划线路引入同步实施工程，如何确定多线并行段线路线间距方案是总体设计中的重难点。 铁路选线工作综合性强、科学性高、牵扯面广、涉及到多学科的综合应用。 铁路选线是一项系统工程，采取全方位的发展战略，协调好铁路选线与其他方面的关系等，从而为我国铁路运输事业做出贡献[12]。

对于同向运行不同线路间线间距应结合实际运营情况，进一步研究现行规范的适应性，研究优化减小线间距的可行性。 对于三四线与一二线甚至五六线等多线引入并行段最小线间距需进一步深入研究确定合理方案，以节约用地、降低工程投资，建设环保型现代化铁路。 笔者认为应在现行高铁设计规范中明确新建铁路四线并行段落同期同步实施[13]情况下三四线与一二线之间线间距设计原则，对同向运行线路线间距进行缩减，以优化设计方案。