蒙西華中鐵路荊門至荊州段與漢宜鐵路立交方案研究

彭妮蘭 陳曉珠

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 概述

蒙西至華中地區鐵路煤運通道是連接蒙陜甘寧能源“金三角”地區與鄂湘贛等華中地區的國家戰略運輸通道，是銜接多條煤炭集疏運線路，點網結合，鐵水聯運的大能力、高效煤炭運輸體系和國家綜合交通運輸系統的重要組成部分。蒙西華中鐵路荊門至荊州段自北向南途徑湖北省的兩個地級市，舍棄了利用既有地方鐵路荊沙線增二線方案，采取東繞兩市取直的新建雙線方案，區段線路長度121.855 km，在荊州市城東與2012年7月剛剛投入運營的漢(武漢)宜(宜昌)鐵路形成立交。漢宜鐵路是滬漢蓉快速鐵路通道的重要“一橫”，在全國鐵路網中起著承東啟西、連接南北的銜接作用。

該區域位于江漢平原腹地，河湖溝渠縱橫交錯，公路網發達，人口稠密。如何選擇跨越位置及跨越方式，受制因素非常多，主要受長湖濕地市級自然保護區、長湖通航要求、百年洪水位、漢宜鐵路縱斷面情況、國道318荊州段改擴建工程、既有國道318、漢宜高速公路及國道318沿線廠礦企業拆遷等影響。

2 線路跨越位置方案研究

2.1 跨越位置控制因素分析

(1)漢宜鐵路

漢宜鐵路東起漢口站，終至宜昌東站，穿越江漢平原腹地的漢川、天門、仙桃等地市，全長293.1 km，設計時速200 km，最小曲線半徑5 500 m，線間距4.6 m，限制坡度為9‰，預留進一步提速的條件，為國家Ⅰ級雙線電氣化鐵路。

(2)環境敏感點

長湖濕地市級自然保護區:位于荊州市北郊約3 km，核心區位于荊州市的荊州、沙市兩區，靠近長江中游北岸，系江漢平原四湖流域上游，濕地總面積157.5 km2，其中核心區面積約50 km2。保護區主要保護對象為水生生物及其賴以生存的湖泊濕地生態系統。本線不可避免穿越其保護區，經環評論證，應盡量以橋梁形式穿越。

(3)荊州市城市發展規劃

荊州市地處湖北省中南部，江漢平原腹地，總面積約1.41萬km2，市區建成面積53 km2，人口645.73萬(2010年)。根據《荊州市城市總體規劃(2011～2020)》，北至漢宜鐵路，東至岑河鎮均為荊州工業園區。此外，在關咀鎮東側、漢宜鐵路南側新建了銀湖工業園，對本線有很大的影響。

(4)國道318及其改擴建工程

既有國道318為二級公路，路面寬度12 m，穿沙市區觀音垱鎮而過，該鎮位于荊州市規劃工業園區范圍，民居、廠礦企業多位于老國道兩側。由于城市的快速發展，既有的國道已經無法滿足日益增長的客貨運輸需求，國道改擴建工程已于2012年底開工建設。擴建后的新國道318為雙向四車道一級公路標準，路基寬度24.5 m，設計行車速度80 km/h。由于既有國道318觀音垱鎮兩側建筑物密集，原位加寬拆遷量巨大，故改擴建工程自皇屯村東側引出向北外繞觀音垱鎮，同時既有國道作為市政道路繼續使用。因此，本線需與新、老國道318兩條公路立交，新國道318距離漢宜鐵路以南 560 m，老國道318距離漢宜鐵路以南830 m。

(5)漢宜高速公路與在建江南高速公路荊州連接線

在建江南高速公路是岳陽至宜昌高速公路的組成部分，江南高速荊州連接線與本線跨越長江的主跨部分設計為公鐵合建，跨越長江后往北與漢宜(滬渝)高速公路設置互通立交，該互通立交距離本線以東不足800 m，直接影響到本線與漢宜鐵路、漢宜高速公路交叉跨越點的選擇。

(6)廠房拆遷

所經沿線為荊州市規劃工業園區，其中銀湖工業園是受影響最大的片區。觀音垱鎮東側、國道318南側有湖北海富家具有限公司、荊州市領御實業有限公司等企業，以及一些在建廠房，線位應予以繞避。

2.2 跨越位置的選擇

本線自北向南依次須繞避環境敏感點，跨越漢宜鐵路、天井渠、國道318改建工程、既有國道318、漢宜高速公路、地下軍用電纜、光纜等，這些被跨越工程相互之間的距離均較近。若本線下穿漢宜鐵路，選擇在漢宜鐵路DK186+810處的觀音垱特大橋下通過，該位置為漢宜鐵路在可立交范圍內的縱斷面制高點;若本線上跨漢宜鐵路，應東繞至漢宜鐵路DK185+950處，該位置為漢宜鐵路在可立交范圍內的縱斷面最低點，但跨越點正南國道318路側有東西長約1 km，南北長約0.25 km的工廠密集區，繼續向東繞避該區域后，則影響江南高速公路荊州連接線與漢宜高速公路互通立交的設置，且東繞方案線路展長0.6 km，線形較差，投資增加。因此，研究后對東繞方案舍棄，即不論是上跨還是下穿漢宜鐵路，平面位置均一致。

3 線路跨越方式研究

本線自北向南在區域內依次與漢宜鐵路、天井渠、國道318改建工程、既有國道318、漢宜高速公路等重大交通及水利工程交叉。線路跨越位置確定后，需重

點研究其交叉跨越方式。

3.1 氣象及水文條件

荊州地區屬北亞熱帶季風氣候，年平均降雨量1 097.1 mm，最大年降水量1 530 mm，年平均降雨天數達118.5 d，雨量集中在4～10月。

長湖介于長江、漢水及其分流東荊河之間，由于兩岸天然堤的存在，在兩河之間，形成相對低下的長條狀河間洼地，在洼地中相對更低的地區積水成湖。湖體由廟湖、太湖港、海子湖及長湖本體組成，大致呈東西走向，橫跨江陵、荊門市與荊州市，因其外形窄長故名長湖。長湖流域面積2 265 km2，湖底一般高程27.2～28.0 m左右，正常水位為30.5 m。按照湖北省水利水電勘測設計院1996年《長湖防洪預案》確定的調度原則進行長湖洪水排蓄演算，100年一遇設計洪水位為32.13 m(黃海高程)。

近幾年受極端氣候影響，降雨量及持續時間日趨嚴重，受暴流影響地表沖溝水系發育，加之上世紀六七十年代大規模水利建設，形成“井”字型灌溉水系，研究范圍內受影響的大型干渠主要有漢宜鐵路南側的天井渠、漢宜高速公路以南的豉湖渠等，尤其是天井渠因位于漢宜鐵路南側極近，對本線跨越方式的選擇影響較大。

3.2 跨越方式的選擇

(1)下穿漢宜鐵路方案

本線跨越長湖后自鄭家洼向南，下穿漢宜鐵路、新國道318，再上跨既有國道318、漢宜高速公路、豉湖渠后至比較終點。下穿漢宜鐵路處路肩控制洪水位高程33.13 m，漢宜鐵路梁底36.90 m，下穿漢宜鐵路方案路肩設計高程為29.09 m，不滿足洪水位要求，需設鐵路U形槽下穿漢宜鐵路，避免洪水的危害。新國道318與漢宜鐵路距離僅560 m，受鐵路限坡(6‰)限制，必須將新國道318改建為公跨鐵上跨本線;同時本線跨越既有國道318也因凈空不足，需對既有國道進行局部下挖，設公路U形槽通過。線路長度6.4 km，新建橋梁1座1.667 km，橋梁比26%，新建鐵路U形槽1500延長米，天井渠倒虹吸1座11 m(寬)×38 m(長)×3.5 m(高);改移等級道路2處1.566 km，其中，新國道318公跨鐵改移道路的路寬24.5 m，新建公路橋1座，長635 m;既有國道318路寬12 m，新建公路U形槽195延長米。工程投資估算約51 703萬元。

U形槽路基設計說明:

本線在CK1396+340處下穿漢宜鐵路(漢宜鐵路里程DK186+810)，下穿位置在觀音垱特大橋15號橋墩和16號橋墩之間。由于漢宜高鐵大橋兩側長湖百年洪水位超過本線路肩線，考慮防洪要求，本線采用U形槽型式下穿漢宜鐵路。為保證施工期間漢宜高鐵的安全，減少對漢宜鐵路橋梁承臺基礎的影響，應盡可能地減少U形槽結構尺寸，從而增大U形槽與漢宜鐵路橋梁承臺間的距離。經研究確定，雙線U形槽斷面尺寸按隧道建筑限界設計，建筑限界半寬(即設計線路中心左線到U形槽內壁距離)為2.875 m;U形槽凈寬為9.75 m，總寬11.35 m。設計使用年限按100年考慮。設計荷載:列車活載、軌道荷載、U形槽自重、土壓力、水壓力、水浮力、雨棚荷載、聲屏障荷載(如圖1、圖2所示)。

圖1 U形槽雨棚鳥瞰

圖2 U形槽雨棚內部效果

天井渠倒虹吸設計:

本線在下穿漢宜鐵路之后，隨即跨越其南側的天井渠，因不滿足百年洪水位要求，將天井渠改為倒虹吸，該倒虹吸尺寸大，后期運營維護復雜。

(2)上跨漢宜鐵路方案

本方案自鄭家洼起依次跨越漢宜鐵路、新國道318、既有國道318、漢宜高速公路、豉湖渠后至比較終點。漢宜鐵路限界考慮雙層集裝箱，凈空為7.96 m。線路長度6.4 km，新建橋梁1座5.758 km，橋梁比90%，工程投資估算約55 284萬元。

4 綜合分析

從營業線安全角度分析:本線上跨漢宜鐵路，經多方案比選論證，擬推薦采用(32+32+32)m連續梁轉體施工，施工及運營過程中嚴格執行相關安全措施，可確保對漢宜鐵路運營安全;本線下穿漢宜鐵路，對漢宜鐵路運營基本無影響。

從線路、工程投資情況分析:兩方案平面位置一致，上跨方案橋梁長度5.758 km，橋梁比例大，投資較高;下穿方案橋梁長度1.667 km，U形槽1.5 km，雖橋梁長度較短，但新建路基U形槽和改移2處國道;下穿方案鐵路永久征地357畝，上跨方案鐵路永久征地180畝;工程投資方面上跨方案增加約3 581萬元。

從與新、老國道318立交方式分析:本線上跨漢宜鐵路，同時上跨新、老國道318，解決了既有國道318下挖問題，工程實施難度小，公路部門較為認可。本線下穿漢宜鐵路后，由于新、老國道318之間距離不足300 m，且距漢宜鐵路均較近，受鐵路6‰限坡的控制，則新、老國道均需改建;新國道318需抬道上跨本線，既有國道318需原位下挖、以U形槽型式下穿本線。勘測過程中針對新國道318改公跨鐵方案征求了荊州市公路局意見，由于國道318改擴建項目行洪評價、土地預審、文物等所有前期工作均已完成，目前正開工建設，公路部門擔心排水及工期問題，不認可國道改建方案。

從防洪評價影響分析:下穿漢宜鐵路方案不滿足百年洪水位要求，雖設計U形槽，但此工點位于江漢平原腹地，水系發達區域，仍存在隱患;下穿漢宜鐵路同時需將漢宜鐵路南側的天井渠改為倒虹吸，該倒虹吸尺寸大，后期運營維護復雜;而上跨漢宜鐵路方案則對河渠無影響，防洪評價更易通過。

綜上所述，上跨漢宜鐵路方案避免了兩次改移國道及U形槽、倒虹吸設置的后期養護維修等問題，防洪評價較為可行，雖投資較大，且設計為低等級鐵路上跨高等級鐵路，但綜合分析各方面控制因素，認為本項目具有其特殊性，上跨漢宜鐵路方案最終通過了中國鐵路總公司工程設計鑒定中心及中國國際咨詢公司專家組的可研審查，并獲得建設單位蒙西華中鐵路股份有限公司認可。

［1］GB 50090—2006 鐵路線路設計規范［S］

［2］易思蓉．鐵路選線設計［M］．成都:西南交通大學出版社，2005

［3］鐵道部．中長期鐵路網規劃研究［M］．北京:中國鐵道出版社，2004

［4］中鐵工程設計咨詢集團有限公司．新建鐵路蒙西至華中地區鐵路煤運通道工程荊門至荊州段可行性研究報告:第一篇(總說明書)［R］．北京:中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2013

［5］郭曉亮．某煤運鐵路工程延安地區工程地質選線［J］．鐵道勘察，2013(2):68-70

［6］葉偉．新建荊州至岳陽鐵路主要技術標準的研究［J］．鐵道標準設計，2010(3):26-30