泛亞鐵路玉溪至磨憨段元江橋位線路方案研究

徐 濤

(中鐵二院工程集團有限責任公司,昆明 650200)

1 概況

泛亞鐵路中線是中國通往東南亞及南亞的重要通道,起點為昆明,終點為新加坡,全長3 640 km,其中國內段玉溪至磨憨鐵路是其重要的組成部分,其北起于昆玉鐵路玉溪西站接軌,向南經玉溪、普洱、西雙版納等州市,至中(國)老 (撾)邊境口岸磨憨,線路全長503.169 km。

玉磨鐵路翻越兩山(哀牢山、無量山),橫跨四水(元江—紅河、阿墨江、把邊江、瀾滄江—湄公河),山高谷深、大起大落,地勢由北西向南東傾斜,多為構造侵蝕高中山、中山地貌。項目地處印度板塊與歐亞板塊碰撞縫合帶附近之揚子亞板塊、印支亞板塊、滇緬泰亞板塊,沿線深大活動斷裂及褶皺發育,屬我國著名的滇西南地震帶,構造地震頻繁,工程地質具‘三高’(高地熱、高地應力、高地震烈度)、‘四活躍’(活躍的新構造運動、活躍的地熱水環境、活躍的外動力地質條件、活躍的岸坡淺表改造過程)的特征。因此全線地質地形條件極其復雜。

2 元江地形地質特征

2.1 地形地貌

元江—紅河為中國和東南亞地區一條重要的國際河流,經云南省紅河哈尼族彝族自治州河口縣境入越南,在中國云南省境內稱元江,流域稱紅河流域。元江河谷為全線最低點,地面高程300～400 m,河谷兩岸高程普遍在1 100 ～1700 m,自然橫坡15°～60°,部分地段岸坡近直立,相對高差達700 m以上,兩岸與深切河谷構成明顯的“V”字形地貌,為全線河谷最深,高差最大地段,因此,地形條件決定了線路必須以高墩大跨通過才能適應地形的需要。

2.2 地層巖性

沿線地層主要為上覆第四系全新統泥石流堆積層(Q4

sef)塊石土,沖洪積層 (Q4al+pl)細砂 、卵石土 ,下伏基巖為三疊系上統舍資組(T3sa)砂巖夾黑色泥巖。

2.3 地震動參數

根據 《中國地震動參數區劃圖》(GB18306—2001)及中國地震局地殼應力研究所《新建鐵路玉溪至磨憨線工程場地地震安全性評價成果》(2010年12月)劃分,測區地震動峰值加速度為0.15g,地震動反應譜特征周期為0.45 s。

2.4 不良地質

段內不良地質為砂土液化、崩塌、泥石流等,無特殊巖土。

3 線路方案比選

3.1 主要控制因素分析

元江由于其極其困難的地形地質條件,決定了該段線路方案的基本走向,選擇合適的橋位,合理的墩高及跨度是該段方案成立的首要控制因素。

(2)紅河活動斷裂帶

紅河斷裂規模巨大、活動性強,線路以橋方式上跨通過,墩高的限制成為該段方案的主要控制因素。

(3)元江車站

元江縣為本段線路上的重要縣城,合理確定元江站的位置是本段線路方案需要考慮的一個重要因素。

(4)炭質頁巖地層及可溶巖地層

隧道通過炭質頁巖及可溶巖地層時,工程風險較大,是線路方案考慮的重要因素。

但“無中生有”過程在自由意志中的具體發生機制是什么？我們在此懸置這個問題，但這并不會影響到我們的結論。對于我們來說，這的確是神秘的，而這種神秘也可以歸到自由意志本身的神秘性中去。在我們這個把經典力學作為理解世界首選理論框架的時代，這似乎是一個難以理解和接受的說法。與“無中生有”概念同樣神秘難解的話題大概是宇宙起源與量子力學不確定性原理了，這些主題同樣充滿爭議。到這里，我們似乎觸及了某些討論的邊界，或者面臨一些基本問題上的困惑。

(5)其他

元墨高速公路、哀牢山活動斷裂、楊武-青龍廠斷裂等對線位及高程設計也有一定的限制。

3.2 線路方案設計思路

根據控制因素的分析,本段線路方案研究的基本思路為,堅持橋位選線、地質選線的原則,同時盡量考慮元江站位的設置條件。

3.3 方案研究

結合地形、地質條件,研究了峨戛、元墨高速公路橋上游、南曬3個橋位方案,其中峨戛橋位又研究了低橋位甘莊順直方案、低橋位甘莊展線方案、高橋位干壩取直方案,如圖1所示。

圖1 線路方案平面示意

(1)峨戛低橋位甘莊順直方案:該方案于楊武下穿玉元高速后,穿楊武隧道,距楊武—青龍廠斷裂約1.5 km緊坡下至甘莊后折向西南,在峨戛附近跨越元江,之后上跨南溪河及元磨高速,于高寨設元江站,再于瓦納溫泉東側兩跨清水河、經安定隧道至墨江站。

(2)峨戛低橋位甘莊展線方案:線路自楊武下穿玉元高速后經垤大寨,穿楊武隧道,過假莫代水庫后折向西南,在峨戛附近跨越元江,后上跨南溪河及元磨高速,于高寨設元江站,于瓦納溫泉東側兩跨清水河、經安定隧道至墨江站。該方案通過甘莊展線抬高了楊武至甘莊一帶的線路高程。

(3)峨戛高橋干壩取直方案:由于該段地質條件差,因此為縮短線路長度以盡快通過,研究了峨戛高橋干壩取直方案。線路于楊武下穿玉元高速后穿楊武隧道,在峨戛附近跨越元江,于高寨設站后跨南溪河及元磨高速,之后于瓦納溫泉東側兩跨清水河、經安定隧道至墨江站。

(4)公路橋上游橋位方案:該方案是縮短線路長度以盡快通過的又一方案。線路穿楊武隧道后向南,在玉元高速公路紅河大橋上游跨越元江,設元江站后上跨南溪河、紅河斷裂及元磨高速,之后于瓦納溫泉東側兩跨清水河、經安定隧道至墨江站。

(5)南曬橋位方案:線路于楊武下穿玉元高速后向南穿楊武隧道,于南曬附近跨越元江后設元江站,再穿牛街山隧道于瓦納東側四跨清水河,經安定隧道至墨江站。

3.4 方案比較

各方案對比分析見表1。

表1 元江橋位線路方案對比分析

經比較分析,公路橋上游橋位方案由于跨越紅河活動斷裂橋高達157 m,橋梁風險極高,技術上基本不可行,研究后予以放棄。南曬橋位由于存在嚴重的不良地質問題,同時線路繞行過長,投資巨大,也基本放棄。峨戛橋位干壩取直方案雖線路最順直,但考慮到元江橋跨度大,技術及施工風險大,也不易采用。峨戛橋位甘莊展線方案,雖可減小隧道埋深,但由于穿越于T3h含炭質頁巖,相對于甘莊順直方案施工風險相對較大,同時線路較長,投資高,因此放棄。甘莊順直方案技術上可行,地質條件相對較好,元江橋位置好、橋形技術成熟,車站位置好,投資最少,因此推薦該方案。

4 結語

通過對元江橋位線路方案的比選研究,可以得出復雜地質條件等多重控制因素下選線的基本原則。

(1)必須結合地質條件,堅持重大控制工程優先選址確定線路方案的原則。

(2)活動斷裂影響范圍大,其所在位置地形陡峻、巖石破碎,滑坡、崩塌、巖堆等地質問題突出,因此線路必須盡可能遠離斷裂帶,難以繞避時,也不可平行斷裂帶行進,必須以大角度穿越。

(3)對于上跨活動斷裂時,必須采用簡單工程,采用橋梁跨越時,必須控制橋梁墩臺高度。

(4)對于深埋的長大隧道,應盡量采用抬高線路高程,以減少可能出現的高地應力、高地熱風險。

(5)可溶巖及炭質巖地層不可控風險較大,應避免或盡量減少穿越長度。

[1] 中鐵二院工程集團有限責任公司.新建玉溪至磨憨鐵路可行性研究總說明書[R].成都:中鐵二院工程集團有限責任公司,2010.

[2] 中鐵二院工程集團有限責任公司.新建玉溪至磨憨鐵路可行性研究地質報告[R].成都:中鐵二院工程集團有限責任公司,2010.

[3] 中鐵二院工程集團有限責任公司.新建玉溪至磨憨鐵路可行性研究補充材料[R].成都:中鐵二院工程集團有限責任公司,2011.

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