浅谈既有铁路增建二线设计分析
2022-07-01田沛丰
田沛丰
(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600)
0 引言
为提升既有铁路运量,提速城市发展,现展开既有铁路增建二线设计研究。 钦港线增建二线工程北起既有钦北线钦州东站,南至钦州港东站,既有线全长41.8 km,增建二线工程长43.905 km(其中新建双线绕行段长13.145 km), 改建既有线3.759 km,相关联络线长4.545 km。
1 影响线路走向的重要因素
1.1 上位规划
受城市规划区控制,线路经钦州市区时,线路应尽量沿既有铁路通道、规划区外缘布设,避免对城市规划区产生新的切割。 此外,各级交通规划、航道规划、 各级风景及自然保护区等也是控制线路方案的主要因素。
1.2 安全因素
项目增建二线临近既有线施工, 新建线路与既有南防线及钦防线的距离应满足相关要求,利于施工过渡、利于保障既有线运输安全。 绕行段选线时,应绕避安全禁区,对于易燃、易爆、危化品仓库,军用仓库等,要依规保证安全距离。
1.3 工程因素
根据确定的经济据点及接轨点,区间线路应力求短、顺、直,以缩短线路长度。 合理选择站址、桥位、隧道洞口及越岭垭口、跨越重要交通及航道的结构类型等,根据地质及立交条件,合理选择路桥分界高度,达到节省工程投资的目的。
2 线路方案问题分析
2.1 增建二线侧别问题分析
既有铁路增建二线侧别选择对于投资及运营安全有着至关重要的影响,线路应尽可能绕避城市规划区及密集居住区,避免造成城市地块切割及房屋拆迁。同时还需考虑既有线两侧地质条件和既有设施,在保证行车安全的前提下,尽可能的利用既有铁路设施,节省工程投资。
根据钦港线、钦港东线的桥、路、站工点及公跨铁分布,第二线的平面布置,应在满足运输、施工要求的前提下,力求经济、平顺、少干扰。
2.2 沿线地质条件问题分析
(1)丘陵区:丘坡段发育的不良地质主要为顺层,若线路沿顺层走形,极易发生顺层滑动导致边坡塌陷。
(2)人为坑洞:主要为煤矿采空区。南宁至马皇上行联络线NFCK104+930~NFCK105+140 段线路右侧约60~100 m 为大垌煤矿4 号井采空区,该煤矿开采年代久远,于1997 年停产。
(3)河谷区:茶山江、金鼓江等河流,均属于独流入海河流,河流靠近入海口段落的水质受海水潮汐影响较大,河流冲刷易对铁路工程结构造成一定损害。
2.3 行车速度选择问题分析
根据《铁路主要技术政策》要求:“快运货物列车最高运行速度160 km/h, 普通货物列车最高运行速度120 km/h”[1]。 本项目增建二线新建线若采用过高速度,则新建线与既有线速差过大,不利于行车组织;且两线在区间存在多次换侧,达速效果差。 故本项目增建二线新建线设计速度对应研究80 km/h、120 km/h 两个方案。
2.4 线路重点工程问题分析
(1)钦港线至钦港东线联络线工程
在谈到巴斯夫在中国的定位和规划时,Markus Heldt向记者坦言:“近几年中国发生巨大变化,庞大的市场、强大的活力为巴斯夫成长做出贡献。随着中国开始淘汰一些老旧化学农药,并不断推出新产品、新技术,我相信在中国市场对创新型的农业解决方案和技术有着非常大的需求,这就是为什么巴斯夫非常高兴也非常愿意对中国的业务以及团队人才进行不断投资。如果是在20年后,中国成为全球最大的作物保护市场,我一点都不会惊讶。”
既有钦港线至钦港东线采用一处R-400 m 半径连接,在两线区间采用12 号道岔接轨引入。联络线线路允许通过速度为45 km/h,是本线路区间仅有的一处关键限速点。既有联络线曲线内侧与两端岔心点所连航空线之间为国投钦州电厂三期工程已征用地。
针对此处偏角大、半径小的特点,合理采用增建二线方案是本项目的重点之一。
(2)下穿邕北高铁工程
既有钦港线为呈南北走向,既有邕北高铁为东西走向, 两线分别引入钦州东站普速场与高铁场,故此两线进站前势必存在交越,但因下穿邕北高铁处国道325、邕北高铁、钦港线、钦北线四条公路铁路同廊道走行,廊道空间紧凑,增建二线可利用空间小,展线难度大。
因此,合理增建二线下穿邕北高铁,达到施工期间不影响既有线运营同时对邕北高铁桥梁基础满足安全防护要求是本项目的重点之一。
3 线路方案解决方法与措施
3.1 增建二线侧别解决方法与措施
(1)车站范围内的第二线选择,应根据车站的性质、 原有车站配线及车站建筑物的位置等确定,尽可能利用原有车站布置及设施。
(2)桥梁范围内的第二线选择,应根据桥址及水文和地质条件、两岸地形地质情况、既有桥的病害情况、基础结构状态、通航要求、施工和行车干扰等因素,全面考虑后确定。
(4)沿线公(铁)路跨南防线的第二线选择,根据现场实测桥墩位置,采用横断面布置,线路中心线距离两侧桥墩水平间距,按照满足新建路基宽度情况下选择二线侧别。
3.2 沿线地质条件解决方法与措施
(1)丘陵区:线路设计研究时应尽量绕避顺层地形。
(2)人为坑洞:线路经过采空时,应尽量靠近既有铁路,充分利用既有煤矿支撑结构,保证铁路运营安全。 若不具备条件,应进行绕行处理。
(3)河谷区:途经河谷区时为避免河流冲刷易对铁路工程结构造成一定损害,通常铁路路基边坡采用高强度混凝土处理即可,无需绕行。
3.3 行车速度方案解决方法与措施
(1)120 km/h 方 案: 本 方 案 增 建 二 线 长 度44.036 km, 下穿邕北高铁处采用R-400 m 半径1处,限速80 km/h,K4+700 处曲线采用R-600 m 半径1 处,达速100 km/h。
(2)80 km/h 方案: 本方案维持既有线标准进行增建二线,增建二线长度42.613 km。 方案投资见表1。
表1 既有线及增建二线速度方案投资比较
从工程投资角度分析,双线80 km/h 方案投资最省。 但考虑本线集装箱班列开行数量较多,且采用120 km/h 方案符合铁路货运发展方向, 亦与后方通路设计速度匹配。 鉴于本线建设长度相对较短,工程投资总量较小,综合分析后建议增建二线设计速度采用120 km/h (特殊困难地段限速)方案。
3.4 重点工程设计解决方法及措施
(1) 钦港线至钦港东线联络线工程
结合线路可满足最高行车达速率与沿线周边村落、企业等地块相对关系,进一步分析了沿既有线增建二线方案。
本方案主要考虑保留既有线情况下增建二线以减少新增用地及拆迁、节省工程投资,不对国投钦州电厂等地块构成影响。
线路自比较起点钦港线K23+800 引出, 增二线沿既有线西侧铺设, 折向东下穿既有钦港线,线位逐渐并向钦港东线,增建二线于既有钦港东线南侧并行铺设至比较方案终点钦港东线K3+200。 方案新建单线长5.6 km,废弃既有线长0.37 km。 静态投资4.33 亿元。
综合分析,沿既有线增建二线方案可有效改善运营维护条件投资, 且不对地方地块构成分割,故本次研究推荐沿既有线增建二线方案贯通。
(2)下穿邕北高铁工程
下穿邕北高铁处,本线与邕北高铁交叉角度为29 °右前角,交叉角度小且线路中心线距邕北高铁桥梁承台垂距分别为6.9 m 与8.1 m, 水平间距内无法满足钢板桩防护间距,故进一步研究增建二线下穿邕北方案和新建双线下穿高铁方案。
本方案增建二线维持既有线技术标准沿既有钦港线K0+700 引出,向西侧走行,至钦港线K1+330 下穿邕北高铁, 折向南至比较方案终点K1+800。
本段方案于钦州东站引出,二线于既有线右侧增建,至下穿邕北高铁处,因平面空间紧张,故增建二线下穿邕北高铁处,对既有线一并进行局部拨移改道,满足两线路堤通过条件。 增建二线长1.1 km,改建既有线长1 km。 静态投资4 956 万元。
3.5 线路走向推荐意见
结合钦州地区不同引入方式,综合考虑线路与地方规划的契合以及沿线的征拆、立交、迁改等工程因素,最终确定了线路设计标准及走向。
该方案增建二线自钦北线钦州东站引出, 沿既有钦港线走行,经大榄坪站,终到钦州港东站。 增建二线后钦州东站至钦州港东站作为贯通方向; 钦州港站采用疏解接入钦港线区间, 考虑疏解区距钦州港站距离较近,远期该段线路能力较为紧张,本次按复线考虑。 该方案既有线增建二线全长43.905 km。大榄坪站预留物流园区专用线接轨条件。沿既有线增建二线方案可通过修建大榄坪物流园的方式,解决中马产业园运输需求。该方案既有铁路线路设备利用充分,有效减少土地资源占用,工程投资节省,优势明显。 作为推荐方案 (沿既有线增建二线方案)。
4 结语
铁路增建二线工程通常是为了提升既有铁路运量,保障旅客的运营舒适度和安全性,设计修建过程往往比修建一条新的铁路线更为复杂,不仅要充分考虑铁路沿线的地质地貌特征,还要考虑利用既有铁路的铁路设备和既有车站,充分发挥既有线的功能优势, 齐头并进为区域经济发展做出贡献。本文以南防线钦州至钦州港增增建二线为例,对不同的增建二线选线方案进行阐述,希望能对类似项目提供指导借鉴。