琼州海峡跨海铁路通道 分期建设方案研究

海南岛位于中国最南端，北隔琼州海峡与广东省雷州半岛相望，西隔北部湾与越南相对，东濒南海与台湾岛相望，是“一带一路”重要的海上交通集散地。由于受到琼州海峡的隔断，海南岛和内陆的交通现状只能通过轮渡，极大限制了人员和物资的交流和转运[1]。随着琼州海峡交通流量的逐年增加，琼州海峡通航能力现状与海南国际旅游岛需求间的矛盾更加突显，亟需开展琼州海峡跨海铁路通道(以下简称“跨海铁路通道”)的建设方案研究，从运量需求、工程可实施性以及技术储备情况等方面入手，提出分期建设方案，为跨海铁路通道建设实施提供一定借鉴。

1 现状分析

琼州海峡位于广东省雷州半岛和海南岛之间，西接北部湾，东连南海北部，呈东西向延伸，长约80 km，宽20 ～ 40 km，最窄处18 km，平均水深为44 m，最大深度114 m。目前跨海铁路通道由轮渡衔接雷州半岛南端的海安(北港)至海南岛的海口(南港)；根据《交通强国建设纲要》《新时代交通强国铁路先行规划纲要》提出的铁路强国发展目标，2035年湛海高速铁路将构成我国东、中、西部进出海南岛的唯一高速铁路通道，跨海铁路通道作为湛海高速铁路的关键区段，既有的轮渡运输将不能适应未来的路网整体功能需求，需要对其下步建设方案及运输组织方案进行研究。琼州海峡跨海铁路通道地理位置示意图如图1所示。目前跨海铁路通道运输主要存在以下问题。

图1 跨海铁路通道地理位置示意图Fig.1 Geographical location of the cross-strait railway

（1）过海时间长。目前铁路旅客列车在海安南站与海口站间单程运行时间约2.6 ～ 3.0 h (包含过海时间及轮渡技术作业时间)，导致过海时间较长。

（2）运输能力饱和。目前粤海铁路轮渡每日开行14对航班，客货列车每日共开行10对，粤海铁路轮渡能力基本饱和，春运高峰时汽车严重滞留于港区及周边道路，并且港口栈桥处于超负荷运营状态[2]，现有轮渡服务模式难以适应运输淡旺季需求变化[3]。

（3）旅客舒适度差。由于现有渡轮无法为过海旅客列车提供动力，夏季无空调，车厢内温度较高，严重影响湛海铁路通道的客运服务质量。

2 分期建设方案设计

2.1 方案规划

结合运量预测情况以及跨海铁路通道桥隧工程的可实施性，可以将跨海铁路通道实施分为2个阶段，跨海铁路通道湛江至海口段的区段列车对数预测如表1所示。第一阶段(2035年前)采用轮渡方案过渡，第二阶段(2035—2045年)建成固定跨海工程[1]。第一阶段对既有海安南轮渡站进行扩能改造，新建动车轮渡系统，动车组列车、普速列车过海共用该通道，共设计研究“摆渡人”“(4×4)摆渡车”和“(8 + 8)摆渡车”3个方案；第二阶段考虑通过修建桥梁或隧道工程形成固定通道，结合高速磁浮、新能源汽车等技术对该阶段跨海铁路通道工程方案进行设计展望。

表1 区段列车对数预测 对/dTab.1 Prediction of section trains

2.1 第一阶段方案研究

2.1.1 3种方案设计

（1）“摆渡人”方案。动车组运行至轮渡码头站台，客运渡船与动车组站台直接接驳，具备同站台上下客条件，同时配备高架候车大厅，满足旅客换乘和休息的需要，提高运输服务品质。方案近期设突堤码头2座，码头采用2台夹2线布置形式。该方案投资约27.19亿元。

（2）“(4×4)摆渡车”方案。动车组按4辆编组(需对现有动车组进行定制改造)，4组连挂，通过新建铁路栈桥直接上渡轮过海。该方案近期设新建码头3座，铁路通过待渡场与铁路栈桥连接，栈桥长188 m。新购轮渡7艘，船长约125 m，宽度约22 m，排水量5 000 t。该方案投资约43.09亿元。

（3）“(8 + 8)摆渡车”方案。动车组按8辆编组，2组连挂，通过新建铁路栈桥直接上渡轮过海，该方案近期新设码头3座，铁路通过待渡场与铁路栈桥连接，栈桥长188 m；新购轮渡9艘，船长约250 m，排水量10 000 t。该方案投资约58.19亿元。

2.1.2 方案比选

根据中国铁路广州局集团有限公司现行的《粤海铁路轮渡运输组织规定》[4]，以及过海动车的性能，研究3种方案的作业过程，计算其作业时间。铁路轮渡运输组织流程主要由停稳后移除铁鞋、摘钩、卸绑、拆除防护信号等一系列准备工作和动车组上下船作业以及反向作业流程等构成，作业时间由2部分构成，分别为T技和T运，其中T技为上下船时间、进出档时间、离靠泊时间的总和；T运为过海运行时分。

结果表明，“摆渡人”“(4×4)摆渡车”“(8 + 8)摆渡车”3种方案的过海时间分别为95 min， 130 min，110 min；与现状最快的旅客列车过海时间150 min相比，分别节省55 min，20 min，40 min，3种方案作业流程及时间示意图如图2所示。

图2 3种方案作业流程及时间示意图Fig.2 Operation flow and time of three schemes

根据2025年的区域高速铁路路网测算，广州至海口、三亚的动车组列车旅行时间将缩短到约6 h，7.5 h，而航空的飞行时间仅为1 h，1.5 h，高速铁路与航空的旅行时间差达5 h，6.5 h；相关既有线电化改造后，广州至海口、三亚间普速旅客列车旅行时间将缩短到10 h，15 h，高速铁路市场竞争能力进一步提升，因而，研究认为即使高速铁路采用无需旅客换乘的“摆渡车”方案，也难以取得运输市场的竞争优势，对于争取广州以远的高端旅客难度较大。

3种方案优缺点分析比较如表2所示。经分析，虽然“摆渡人”方案需乘客携带行李换乘，但该方案过海时间最短、投资最省、成本较少、快船便于重复利用，且动车组利用率高，“摆渡车”方案对高速铁路市场竞争能力的提升有限。因此，第一阶段推荐采用“摆渡人”方案。

表2 3种方案优缺点分析比较Tab.2 Advantages and disadvantages of three schemes

2.2 第二阶段研究

通过对跨海铁路通道位置进行方案比选，确定通道位置再结合桥隧方案进一步分析，以确定第二阶段跨海铁路通道建设方案。

2.2.1 通道位置方案

根据建设条件、海峡两端城镇规划，在东西宽约80 km的海峡范围内，初步拟定西线、中线、东线3个通道位置。

（1）西线通道自雷州半岛的灯楼角，连接海南岛的道伦角，线路绕避徐闻珊瑚礁国家级自然保护区核心区，跨海部分线路全长40.36 km。此线位海底较平坦，最大水深不超过55 m，97%的海域水深小于50 m。

（2）中线通道自雷州半岛的炮台角，连接海南岛的天尾角，跨海部分线路全长约20.1 km。中线通道海底稍有起伏，最深处海水约85 m。水深大于50 m海域约11.2 km，占全长的54.6%，其中超过80 m水深的区段长度约3 km。该通道位置海峡较窄，跨海长度最短，线路走向顺直，是海口市规划过海峡的理想通道位置，其通道两端与既有公路、铁路的连接线工程最短。

（3）东线通道自雷州半岛海安港至海南岛海口湾西岸，跨海部分线路全长27.35 km。最深处海水约85 m，海底有数次隆起，地形起伏强烈，隆起处水深仅35 ～ 40 m。水深大于50 m的海域约9.4 km，占全长的34.3%。

跨海铁路通道位置综合评价如表3所示。由于东线方案海底有数次隆起，地形起伏强烈，最大水深85 m，设计施工难度大，地震烈度为Ⅷ度，靠近1605年琼海7.5级大地震震中，受地震和断裂的影响比西线和中线大，且登陆位置及两端连接线与公路、铁路及城市规划不符，特别是铁路受接轨车站限制只能折向西接入海口站，跨海长度较长，故研究后予以舍弃。西线和中线通道各有优势，在工程方案研究中对西线和中线需进一步比选。

表3 跨海铁路通道位置综合评价表Tab.3 Comprehensive evaluation of cross-strait railway location

2.2.2 桥隧方案选择

（1）桥梁方案。西线通道方案需设计桥梁，可采用公铁合建，设计规模为铁路4线(其中客运2线，货运2线)，公路双向8车道。西线桥位跨海部分桥梁总长41.08 km，共设置2座中通航孔桥、2座北通航孔桥、2座南通航孔桥以及若干座联络孔桥和引桥。但根据桥梁基础现状和发展来看，目前在水深大于100 m 的深水中建造的桥梁基础尚无先例，随着水深的增加，未知和可变的技术因素也相应增加，设计和施工的技术难度也将急剧增加，还需进一步开展跨度超过1 000 m的公铁两用桥梁、跨海桥梁施工装备和跨海深水桥梁墩波浪力等研究工作。

（2）隧道方案。中线通道方案可考虑设计隧道，设计规模为铁路4线，4线中2条线路可作为湛海高速铁路线路，另外2条作为既有湛海线通道。考虑到燃油汽车尾气排放等问题，该段过海铁路需兼顾汽车驮背运输的功能[5]。从目前掌握的工程建设条件和技术水平，采用盾构法修建琼州海峡隧道方案在技术上是可行的，对比中线盾构、西线盾构和西线沉管法，中线盾构方案工程规模小，工期短，接线条件好，不用设置人工岛，投资最低，推荐优先采用中线盾构方案，采用双洞+服务隧道形式，建设工期7年，工程投资约355.24亿元。中线通道隧道方案融超大直径、高水压、长距离三大技术难点于一身，尽管从现有科技水平和工程实例分析，工程建设可行[6-9]，但进行超前的技术研究仍是实施的基础，需尽快开展地质、海床断面、淤积深度等初步勘察，并开展盾构机设备的研制工作。从工程、航道、环境、国防、气象等多方面综合考虑，隧道方案宜作为未来琼州海峡跨海通道的首选方案。

（3）其它跨海交通工具适应性分析。2002年底，世界首条商业磁浮列车在上海浦东建成通车[10]；近年来，世界范围内再次掀起高速磁浮研究的热潮，我国也在大力推进相关的技术研发；时速1 000 km及以上的超高速真空管道磁浮系统也已在研制当中。随着超高速磁浮技术逐渐成熟，适时和琼州海峡过海通道工程进行结合，将会带来更为便捷的出行方式选择。发展新能源汽车是我国乃至全世界未来汽车行业的发展趋势。随着新能源汽车的发展，条件成熟时，跨海通道也可在修建铁路隧道的同时修建海底公路隧道，满足新能源汽车行驶要求，解决隧道安全、救援等问题，实现公铁分线运输，铁路可不再需要兼顾驮背运输的问题。

3 结束语

琼州海峡跨海铁路通道工程的建设对构建我国“八纵八横”高速铁路主通道，完善区域铁路网与综合交通网，加强海南省与内陆的相互联系具有重要意义。下一步需继续加强跨海隧道的工程技术积累，优化隧道布置形式与隧道断面尺寸，关注救援与运维方案，力争实现工程投资、运输功能与建营风险三者之间的平衡。同时加强投融资模式和财务可持续措施的研究，从投资规模、风险管控等方面综合考量，通过提高资本金比例等措施，降低建设期及投产后的财务成本，加快推进通道的前期研究和技术储备工作，力争“十五五”期间开工建设。