宁波至舟山铁路建设方案研究

张超永

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

舟山群岛地处浙东沿海，具有丰富的海产、深水岸线及海岛旅游资源的优势，对我国沿海经济发展具有深远的影响。但因长期四面环水，对外交通不便，已严重制约舟山经济与旅游的进一步发展。

1 甬舟铁路概况

1.1 线路地理位置和径路

新建宁波至舟山铁路(简称“甬舟铁路”)位于浙江省东部沿海地区，西起宁波枢纽宁波东站，经宁波市鄞州区、北仑区，至舟山市金塘岛、册子岛及本岛，终于定海区白泉镇。

1.2 项目功能定位及修建意义[1-3]

本项目在宁波枢纽向南与甬台温铁路相连，向西南与金甬铁路相连，向西与杭甬客专相连，向西北与规划通苏嘉甬铁路相连。甬舟铁路是加快建设宁波都市区的重要交通基础设施，主要承担长三角旅游客流，并兼顾区域城际客流。

项目的建设将结束舟山作为地级市不通铁路的历史，是加快舟山及宁波融入“一带一路”和长江经济带国家经济发展战略的需要，是浙江舟山群岛新区加快实现“四岛一城一中心”发展目标的需要，是实现浙江省高铁1 h交通圈建设目标的需要，是强化宁波和舟山同城化效应、促进舟山群岛海洋旅游业进一步发展、巩固国防的需要。建设本项目对于加快舟山社会经济快速发展，支撑舟山战略发展目标的实现具有重要意义。

1.3 项目运量预测及主要技术标准

1.3.1 运量预测[4]

预测本线客流主要为旅游客流和本岛客流，汇总客流密度为近、远期1 201万人/年、1 455万人/年，客车对数分别为57对/d、73对/d；货流主要为金塘港区集装箱集疏运量和舟山本岛冷链物资货运需求，其中金塘港区集疏运量近、远期上/下行分别为186/291万t/年、268/423万t/年，舟山本岛冷链货运量近、远期上/下行分别为5 020万t年、8 030万t年。

1.3.2 建设模式选择

考虑到本线宁波至金塘段货运量较小，随着宁波—舟山港一体化发展，通过调整港区功能，将需要通过铁路运输的货物调整至镇海、北仑、穿山港等港区，通过宁波枢纽实现铁路运输；少量货物随着规划的甬舟高速公路复线工程的建设，可分流至公路运输。采用客运专线方案运输组织灵活，可提高服务频率，服务质量高，旅客的时间价值节约较多，增加吸引客流的能力，也有利于提高客运专线成网、本线及客运专线网系统效益，能兼顾宁波都市圈宁波—舟山的城际功能。同时考虑沿线货运需求和动车装备技术的发展，建议预留少量轻快货物运输条件。因此推荐本线采用客运专线模式建设。

1.3.3 速度目标值选择[5-6]

对于本线承担的跨线中长途客流来说，速度目标值对其总旅行时间影响不大。对于城际客流，本线在旅行时间上应保持对公路的竞争优势，同时力争为旅客出行的舒适性和便利性创造有利条件。目前宁波至舟山之间公路全程约83 km，旅行时间约为1.5 h。考虑到铁路出行附加时间较长，本线时间目标值应在0.5 h左右。

宁波至舟山铁路兼顾中长途和城际客流，与杭甬客专、通苏嘉甬铁路、甬台温铁路及金甬铁路等交流密切。杭甬客专速度目标值为350 km/h、甬台温铁路速度目标值为250 km/h，在建金甬铁路速度目标值为160 km/h预留200 km/h，规划通苏嘉甬铁路为350 km/h高速铁路，结合项目功能定位及时间目标值0.5 h要求，本线采用250 km/h速度目标值与相邻线速度标准较为匹配。

1.3.4 铁路主要技术标准

铁路等级：高速铁路；正线线间距：4.6 m；设计行车速度：250 km/h；最小曲线半径：一般3 500 m，困难3 000 m；最大坡度：一般地段20‰、局部困难地段25‰；到发线有效长度650 m；列车运行控制系统：CTCS-2级；其他技术标准原则上执行TB10621—2014《高速铁路设计规范》。

2 线路走向及跨海工程方案研究

甬舟铁路自宁波端入海后依次登陆金塘岛、册子岛、富翅岛、舟山本岛，相继跨越金塘水道、西堠门水道、桃夭门水道、富翅门水道。结合宁波枢纽总图规划、项目功能定位及沿线岛屿分布情况，重点对引入宁波枢纽接轨方案和金塘水道桥隧方案、西堠门水道方案、富翅岛段线路方案及舟山本岛段线路走向方案进行研究。

2.1 引入宁波枢纽接轨方案研究[7-13]

宁波枢纽的既有铁路主要由杭甬客专、萧甬线、甬台温线和枢纽内的北环线、白沙支线、北仑支线、镇海支线、穿山支线所组成，枢纽内共有车站15座。

根据《中国铁路总公司 浙江省人民政府关于宁波铁路枢纽规划(2016-2030年)的批复》(铁总发改函〔2018〕213号)，宁波枢纽总图格局为：规划年度形成衔接杭州、嘉兴(上海)、金华、温州等4个方向，杭甬、嘉甬、甬台温高铁、金甬、萧甬、甬舟铁路等干线引入的放射状铁路枢纽。客运系统布局规划形成宁波及宁波西、舟山站“一主两辅”客站布局。宁波铁路枢纽总布置示意(批复)如图1所示。

图1 宁波铁路枢纽总布置示意(批复)

结合既有铁路概况、沿线控制工程、跨海工程控制条件，本线引入宁波枢纽研究了北环线区间接轨方案、北仑支线接轨方案两个方案。引入宁波枢纽接轨方案示意如图2所示。

因北环线区间接轨位置为高架桥，施工时需拆除高架桥，再架设道岔桥梁，施工方案复杂，北环线需中断行车，对宁波枢纽铁路运输影响大，工程实施困难，且与城市规划发展不符，不予采用该方案，重点研究了北仑支线接轨方案。

图2 引入宁波枢纽接轨方案示意

结合既有车站分布和沿线控制条件，北仑支线接轨方案研究了宝幢和邱隘两个接轨方案。北仑支线接轨方案比选示意如图3所示。

图3 北仑支线接轨方案比选示意

2.1.1 方案说明

(1)宝幢接轨方案(方案Ⅰ)

线路自宝幢站引出，邱隘至宝幢段线路利用既有线改建，在北仑区新设北仑西站，出站后折向东北下穿四顾山，沿青峙河进入金塘水道，在金塘水道沿浅水区敷设至规划木岙作业区南侧，随后折向北进入金塘站，出站后下穿甬舟高速至比较终点，比较范围内线路长度41.65 km。

(2)邱隘接轨方案(方案Ⅱ)

线路自邱隘站引出，折向北沿既有北环线西侧前行，之后折向东北，跨越北环线、宁波绕城高速后，沿宁波绕城高速东侧前行，上跨穿山疏港高速公路后设北仑西站，出站后下穿四顾山，沿青峙河进入金塘水道，之后衔接宝幢接轨方案至比较终点，比较范围内线路长度37.45 km。

2.1.2 工程投资比较

接轨方案技术经济比较如表1所示。

表1 接轨方案技术经济比较

2.1.3 比选意见

与宝幢接轨方案相比，邱隘接轨方案具有线路长度短、线形条件好、运营时分短、工程投资省、控制因素少的优点，推荐采用邱隘接轨方案。

2.2 金塘水道跨海桥隧方案比选[14-16]

金塘水道位于金塘岛与宁波北仑港之间，海面宽度约5 km左右，水深流急、流态复杂，最大水深在75～80 m。金塘主航道等级为8万t级，双向通航净空为900 m×62.65 m。在宁波侧，北仑至镇海两区东起穿山西口、西至镇海炼化厂的沿海岸线，是宁波的经济技术开发区。

考虑周边地形地貌、工厂企业、两岸港口码头、锚地、海底管道、通航要求等因素，线路穿越金塘水道敷设方式同精度研究了桥梁方案和隧道方案。因跨海通道资源稀缺，同时为降低总工程造价，甬舟铁路拟与规划甬舟高速公路复线工程采用公铁合建的建设模式。金塘水道桥隧方案比选示意如图4所示。

图4 金塘水道桥隧方案比选示意

2.2.1 方案说明

(1)桥梁方案

线路自邱隘站引出，折向北沿北环线西侧前行，之后折向东北，先后跨越北环线、宁波绕城高速，沿宁波绕城高速东侧前行，跨过穿山疏港高速后折向东北，穿过老鹰山，上跨泰山西路后设北仑西站，经杨公山以桥梁方式跨越金塘水道至比较终点，比较范围内线路长度37.25 km，跨海段长5.9 km。跨海桥梁孔跨布置：(98+1036+98) m悬索桥+(8×67.5) m混凝土梁+2-120 m钢桁梁+(112+224+1050+238+42) m悬索桥+(42+238+980+336+84) m悬索桥。金塘特大桥设计效果图如图5所示。

图5 金塘特大桥设计效果图

(2)隧道方案

线路自邱隘站引出，在金塘水道北侧浅水区以隧道方式穿越金塘水道后，引入金塘站，下穿甬舟高速公路后至西堠门桥头，比较范围内线路全长37.45 km，其中海中段长8.5 km。甬舟高速公路复线与铁路隧道共通道建设。

单线铁路与三车道公路并管合建盾构隧道横断面内径16.9 m、外径18.5 m，单线铁路与两车道+贯通式紧急停车带公路并管合建盾构隧道横断面内径16.4 m、外径18 m。两个方案隧道外径均达到18 m以上，远大于目前世界已建的最大直径盾构隧道(外径17 m)，其设计施工风险极大，故推荐采用公铁分建方案。金塘水道公铁共通道分建隧道方案示意如图6所示。

图6 金塘水道公铁共通道分建隧道方案示意

2.2.2 方案比较

(1)从运营时分方面分析

运营时分比较如表2所示。

表2 运营时分比较

桥、隧方案宁波东至舟山间一站直达列车运营时分分别为28.0、27.3 min，均能满足宁波—舟山0.5 h时间目标值要求。但金塘隧道方案限速长度比桥梁方案短5.4 km，与本线250 km/h速度目标值适应较好。

(2)工程投资比较

金塘水道桥隧方案工程技术经济比较如表3所示。

与桥梁方案相比，隧道方案铁路线路长0.2 km，公路线路长0.87 km，铁路、公路拆迁总量多16.82×104m2，工程投资节省7.86亿元。

(3)与外部因素相互影响方面

表3 金塘水道桥隧方案工程技术经济比较

甬舟铁路及甬舟高速复线涉及重要控制因素主要有危化区(海越化工、科元塑胶、中石油)、码头(冠保码头、青峙化工码头、大浦口集装箱港区、镇海5万t级泊位)、木岙港区岸线等。各方案控制因素统计如表4所示。

表4 各方案控制因素统计

从与外部因素相互影响方面考虑，隧道方案外部因素简单，受控因素少；桥梁方案受控因素多，方案成立存在不确定性。

综合线形条件、运行速度、通航环境、安全影响因素、施工运营风险、技术难度、工程投资等方面因素，金塘水道公铁共通道分建隧道方案具有线形条件好、限速地段少、与250 km/h速度标准适应较好、运营时分较短、对通航环境影响小、外部控制因素少及工程建设投资省等优点，结合地方政府、相关部门及企业意见，线路穿越金塘水道推荐采用隧道方案。金塘水道铁路隧道纵断面布置示意如图7所示。

图7 金塘水道铁路隧道纵断面布置示意

2.3 西堠门水道方案研究

本线采用西堠门特大桥跨越西堠门水道，西堠门特大桥起点位于金塘岛东北端，终点位于册子岛西北端，属于低丘陵区。结合水道两侧码头、船厂、工厂等建筑物分布，在建的跨越水道500 kV输电工程通道走向，以及水道水下地形情况，跨越西堠门水道方案重点研究了经碗盏礁方案和经册子岛外山嘴方案，西堠门水道桥位方案示意如图8所示。因经碗盏礁方案位于西堠门公路大桥以北2.8 km处，可利用1处水下暗礁碗盏礁，施工难度较小，对高压铁塔电力线无影响，工程投资省，经综合比选，推荐经碗盏礁方案。考虑充分利用海上通道资源，结合甬舟高速公路复线工程，推荐公铁合建西堠门特大桥。

图8 西堠门水道桥位方案示意

西堠门特大桥通过船型按3万t级考虑，单孔双向通航尺寸为850 m×51.5 m。主桥采用主跨1 488 m斜拉悬索协作体系桥。孔跨布置为：(70+112+406+1 488+406+112+70) m，桥长为2 664 m。公路、铁路采用平层布置形式。西堠门特大桥设计效果图如图9所示。

图9 西堠门特大桥设计效果图

2.4 富翅岛段线路方案研究

富翅岛位于册子岛和舟山岛之间，西邻桃夭门水道，东临富翅门水道。本线至册子岛后，在进入舟山本岛之前研究了经富翅岛和不经富翅岛2个方案，富翅岛段线路方案示意如图10所示。不经富翅岛方案线路顺直、标准高，但跨越水道桥梁跨度大于2 000 m，规模大、技术风险高、经济性差；经富翅岛方案并行既有甬舟高速公路，先跨越桃夭门水道登陆富翅岛，再跨越富翅门水道进入舟山本岛，线路稍长，但桥梁跨度小、建设难度小、对通航影响小、工程投资省，推荐采用经富翅岛方案。

图10 富翅岛段线路方案示意

桃夭门航道通航等级为2 000 t级，通航尺寸为280 m×32 m。桃夭门公铁两用大桥主桥采用主跨666 m混合箱梁斜拉桥方案，孔跨布置为(56+70+74+666+74+70+56) m，桥长1 066 m。桃夭门公铁两用大桥并行既有桃夭门公路大桥跨越桃夭门水道，并位于公路大桥北侧，两桥主梁间距约25 m。桃夭门特大桥设计效果图如图11所示。

图11 桃夭门特大桥设计效果图

富翅门大桥主桥采用(66+160+388+116+56) 高低塔挑臂式钢箱梁斜拉桥方案，全长787.5 m。富翅门大桥设计效果图如图12所示。

图12 富翅门大桥设计效果图

2.5 舟山本岛线路走向方案研究

结合客流吸引点分布、城市总体规划，舟山本岛线路走向，研究了舟山本岛北线、中线、南线3个方案如图13所示。

图13 舟山本岛线路走向方案示意

中线方案大部分为隧道，中间无设站条件，不能兼顾沿线客流，与舟山市总体规划不符，不建议采用。北线方案经马岙至白泉，设马岙和舟山站，线路长24.7 km，桥隧比75.8%，静态投资56.9亿元；南线方案经定海城区北侧设定海站后，折向东北至白泉镇设舟山站，线路长25.0 km，桥隧比84.7%，静态投资59.8亿元。

相比南线方案，北线方案设站合理，沿线吸引客流能力较强，线路较短、投资较省，与城市规划和地方意见相符，因此推荐舟山本岛线路走向采用北线方案。

2.6 推荐方案综述

经研究比选，推荐本线引入宁波枢纽采用邱隘接轨方案，穿越金塘水道采用隧道方案，舟山本岛采用北线方案。甬舟铁路正线长77.004 km，其中新建线路长70.739 km，利用既有线长6.265 km。跨海段线位依次跨越金塘水道、西堠门水道、桃夭门水道、富翅门水道。全线新建桥梁33座全长27.764 km，其中越西堠门水道采用主跨1 488 m的公铁合建大桥；隧道17座全长35.246 km。沿线设邱隘(接轨站)、北仑西、金塘、马岙、舟山共5座车站。

3 结语

(1)新建线路引入枢纽及区间线路选线是一个复杂的系统工程，本工程由于跨海段占线路比重较大，受通航、水深等控制，越海工程成为控制本线路的关键核心工程，越海通道位置的选择很大程度上决定了线路走向，这种情况下要贯彻“以点定线”的原则，在满足金塘水道越海工程方案技术经济合理的前提下，再论证比选引入宁波枢纽接轨方案和区间线路方案。

(2)本项目主体工程采用“桥+隧”组合，甬舟铁路被誉为“铁路版港珠澳大桥”，金塘海底隧道全长16.2 km，其中海底盾构段长11 km，建成后将成为国内最长的海底高铁隧道，比全长6.7 km的港珠澳大桥越海沉管公路隧道还要长近10 km。主跨为1 488 m的西堠门特大桥，将成为世界同类项目中跨度最大的公铁合建大桥之一。该项目的建设，将使我国桥梁、隧道设计水平提升到一个新高度。由于本工程跨海工程复杂，建议在项目开工前进一步落实环境、国土、海事、港口等各项建设条件，按规定程序组织工程实施，确保工程质量和安全。