理论教育 重庆至贵阳铁路扩能改造工程总结及方案比选

重庆至贵阳铁路扩能改造工程总结及方案比选

时间:2023-09-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:本书仅介绍部分重大线路方案比选过程。各方案均需考虑加强监测和设置通风设备以保证施工安全。三方案中沿高速公路方案相对地质条件较好,桥河方案最差。

重庆至贵阳铁路扩能改造工程总结及方案比选

依据线路总体走向,进行综合选线。在经济选线的基础上,先强化工程地质选线、环保选线,然后进行地形选线。分析各区段地质特征,对采空区、极发育岩溶等大型不良地质区域考虑绕避,合理规避重大工程风险;对一般不良地质体在工程处理措施安全可靠的前提下,线路尽可能选择短直线路通过。并要求在工程规模适度的前提下,线路走向力求顺直,以缩短线路长度、减少旅行时间,为提高运输质量创造基础性条件。本书仅介绍部分重大线路方案比选过程。

图3-2-1 渝黔铁路平面示意

(一)珞璜南至赶水线路方案比选

本次研究比选了沿高速公路方案、登瀛方案及桥河方案,结合线路条件、工程风险、自然保护区、城镇规划、站位选择、地方政府意见确定綦江东站位,见图3-2-2。

图3-2-2 珞璜南至赶水段线路方案比选示意

1.沿高速公路方案

线路自比较起点引出,沿G210国道西侧走行,于新场处上跨G210国道,穿太公山后上跨渝黔高速,尔后下穿綦万高速、渝黔高速公路,在既有綦江站及高速公路之间设綦江东站;出站后再次下穿渝黔高速后跨綦江,沿渝黔高速公路东侧行进,于王家湾处两跨既有渝黔铁路,经雷神店后二跨越綦江,沿既有铁路东侧南行,经县农校后于下岚垭处设赶水东站;三跨綦江后,沿渝黔高速公路西侧行进至方案比较终点,线路长66.732 km。

2.登瀛方案

线路自比较起点引出,沿G210国道西侧走行,穿太公山,上跨渝黔高速及綦万高速,经通惠于登瀛处设綦江东站,于寨溪处上跨既有三万铁路,穿将军庙隧道(10 450 m)设扶欢站,跨越藻渡河南行至比较终点,线路长67.428 km。

3.桥河方案

线路自比较起点引出,沿210国道西侧走行,于既有綦江北站附近上跨既有渝黔铁路、210国道、綦江,穿白岩脚隧道后于县城西南侧桥河乡、古剑乡交界处设綦江西站,尔后二跨綦江,设隧道穿过大林坡后接上沿高速公路方案至比较终点,线路长66.138 km。

4.方案比选及推荐意见

从线形条件及工程投资分析:桥河方案线路长度最短,其次为登瀛及沿高速公路方案。沿高速公路方案分别较登瀛方案、桥河方案投资增加5 927.27万元、27 826.52万元。

城市规划及吸引客流分析:沿高速公路方案站位位于綦江区及通惠新城开发区间,距县城中心直线距离1.5 km,公路距离约2 km,与綦江规划结合较好,有利于推动地方经济发展,同时距离县城最近,利于吸引本地及周边客流,便于旅客乘降,但拆迁量稍大;登瀛方案站位距县城中心直线距离为6 km,公路距离约10 km,穿越了正在开发的通惠新城开发区,对城镇规划有所影响,同时其交通不便,吸引客流条件较差。桥河站位车站距县城中心直线距离8 km,公路距离9.6 km,G210国道距离站位较近,交通较为便利,但其距离县城较远,与县城高差约130 m,吸引客流条件弱。

从地质条件分析:三个方案的地形地貌、地层岩性、水文地质条件基本相同。沿高速公路方案以短隧、路基或桥梁工程穿越了石油沟气田的浸染区;登瀛方案以短隧、路基或桥梁工程穿越了石油沟气田的生产区及浸染区;桥河方案则通过了东溪气田的生产区及浸染区。各方案均需考虑加强监测和设置通风设备以保证施工安全。沿高速公路方案跨气田浸染区长度较短,工程风险相对较低,但綦江东站位处存在顺层。三方案中沿高速公路方案相对地质条件较好,桥河方案最差。

从工程实施条件分析:沿高速公路方案符合綦江规划,交通便捷,地方支持,但其多次下穿渝黔高速及綦万高速,对高速公路的干扰较大,需要设置高速公路通行便线或对高速公路下穿隧道段实施半封闭施工,需地方相关部门的支持和协调;登瀛方案穿越了正在开发的通惠新城开发区,对城镇规划有所影响,与高速公路、既有铁路交叉均为上跨,方案实施难度小;桥河方案则穿过了綦江区已开工建设的工业园区,需调整县城建设规划,方案实施有一定难度。

综上所述,沿高速公路方案交通便利,深入城区,吸引客源效果显著,亦有利于地方经济发展,故本次研究推荐沿高速公路方案。

(二)赶水至桐梓线路方案比选

赶水至桐梓段位于黔北中山区,地形陡峻,河谷深切。沿线煤矿密布,开采年代久远,其中松藻矿区是重庆市煤炭资源储量和产量较大地区,影响范围广,渝兴煤矿、桐梓煤矿储量大,为黔北煤炭基地。段内主要为灰岩地段,岩溶发育,构造复杂。预可行性研究阶段比选了(沿高速公路)经太白方案、经打通方案及经龙灯方案,以及越岭短隧-高桥方案、长隧-低桥方案,经综合分析后推荐(沿高速公路)经太白方案。本次可研在预可研成果的基础上,根据段内不良地质分布、煤矿采空区规模及开采标高,结合娄山关风景名胜区范围、祟遵高速公路走向、既有渝黔铁路、越岭隧道及跨河桥位选择等,研究了松坎长隧方案、松坎短隧方案及经太白方案,见图3-2-3。

图3-2-3 赶水至桐梓段线路方案比选示意

1.松坎长隧方案

线路自比较起点引出,上跨两合江、观音桥、渝黔高速公路,穿天坪山隧道,经松坎、下穿渝黔高速后沿高速公路西侧行进,接着上跨夜郎河后设夜郎站至比较终点,线路长40.534 km。

2.松坎短隧方案

线路自比较起点引出,上跨两合江、观音桥、渝黔高速公路,穿天坪山短隧道,3次下穿渝黔高速公路,沿高速公路西侧行进,经松坎、穿夜郎隧道,接着上跨夜郎河后设夜郎站至比较终点,线路长40.532 km。

3.经太白方案

线路自比较起点引出,上跨两合江、观音桥、渝黔高速公路,穿天坪山隧道,下穿渝黔高速公路,沿高速公路西侧行进,经天坪、穿尧龙山隧道,接着上跨夜郎河后设夜郎站至比较终点,线路长38.120 km。

4.方案比选及推荐意见

从线路顺直及工程投资分析:线路长度经太白方案较经松坎长隧方案缩短2.414 km,较经松坎短隧方案短2.412 km。经太白方案工程投资较经松坎长隧方案、经松坎短隧方案分别减少2.48亿元、0.83亿元。

从工程地质条件分析:三方案地质条件基本相同,经松软短隧方案穿越松坎煤矿采空区,地质条件差,经松坎长隧方案最长隧道长度虽较经太白方案短,但线路需从小煤窑采空区附近通过,有一定的工程风险;经太白方案与煤矿采空区无交叉,工程风险较低,工程地质条件相对较好。

环境敏感区的适应性方面分析:经松坎长隧方案、经松坎短隧方案、经太白方案均以桥跨越省级娄山关风景名胜区一般用地范围,环境适应性均较好。

从工程风险分析:经太白方案最长隧道为14 132 m的尧龙山隧道,为人字坡岩溶隧道,最长单面坡长度为7.336 km,可通过设置斜井、横洞解决工期及排水问题,工程风险小;同时夜郎河双线特大桥基本与河流正交,主跨为330 m上承式钢筋混凝土拱桥,桥位条件好。经松坎长隧方案中最长隧道为12 142 m的天坪隧道,为人字坡岩溶隧道,但线路需在小煤窑采空区附近通过,工程风险较经太白方案略高;经松坎短隧方案与高速公路交叉次数多,工程实施难度大,同时跨越夜郎河处斜交角度大,桥梁主跨与经太白方案相同,但其拱座处山体横坡陡峭,拱座两端的地面高程相差20余米,拱座无法施作,工程风险大。

综上所述,经太白方案具有线路顺直、地质条件好、夜郎河双线特大桥桥位条件好、工程投资省、工程风险小的优点,故推荐采用经太白方案。

(三)桐梓至苟江线路方案比选

结合遵义城市规划、地形地质条件、客站布局、规划线路引入等因素研究了经新浦方案、经礼仪方案、经金顶山方案、接入遵义北方案和接入既有遵义站共五个方案。

由于经金顶山方案、经新浦方案不符合城市“西控东扩”的总体规划,且距离市区较远,不利于吸引客流,线路穿越大阪水国家森林公园、山盆仙人自然保护区和水源保护区,且局部穿过煤矿采空区,桥隧工程大,与既有线衔接需修建联络线长等,故予以舍弃。接入遵义北方案需对其进行改造,由于距老城区较偏远,不利于吸引客流,线路走向与本市“西控东扩”的总体规划不符,且穿越北郊水源保护区,地方政府对该方案走向有异议,故不再进一步研究。

在预可行性研究成果基础上,研究了引入既有遵义站方案、经遵义忠庄方案、经遵义南方案、经礼仪方案、遵义南宫山站位等方案。经遵义南方案、遵义南宫山站位优势不明显,同时拆迁较大,故研究后予以放弃,重点对引入既有遵义站、经遵义忠庄方案、经礼仪方案进行充分比选,见图3-2-4。

图3-2-4 桐梓至苟江段线路方案比选示意

1.方案简述

引入既有遵义站方案:线路从比较起点引出后,经龙井坎、水庄上跨既有渝黔铁路、207省道后沿湘江引入既有遵义站,出站后二跨湘江后至比较终点,线路长32.509 km。

遵义礼仪站位方案:线路从比较起点经龙井坎、水庄上跨既有渝黔铁路,经深溪、板山,于洪水台设遵义站,出站后跨湘江至比较终点,线路长33.50 km。

遵义忠庄站位方案:线路从比较起点经龙井坎、水庄上跨既有渝黔铁路,经深溪,于凉水井设遵义站,出站后跨湘江至比较终点,线路长31.914 km。

2.方案比选及推荐意见(www.daowen.com)

从城市规划及客流吸引方面分析:遵义忠庄站位方案位于新老城区之间,距老城区约1.5 km,吸引客流条件较好,对城市的规划影响不大;遵义礼仪站位方案介于老城和新蒲开发区之间,距城市中心不足4 km,与城市规划结合较好,近期吸引客流条件稍差,但远期客流量潜力大;引入既有遵义站方案站址位于城市中心地带,吸引客流条件好,新建线穿越汇川大道城市开发区,对城市正在开发核心地段产生新的切割。

从运营条件方面分析:引入既有遵义站方案进站端为限速地段(分布有R-800 m曲线两个),影响行车速度,该方案在遵义站内与既有渝黔线平行等高,运输管理、旅客乘降均较方便,可充分利用遵义站的既有设备;遵义忠庄站位方案线路顺直、技术标准高,但不能利用既有车站设备;遵义礼仪站位方案线路在进站前采用了一个4 500 m半径的曲线,满足客车250 km/h运行速度的要求,但其线路长度较引入既有遵义站方案、忠庄站位方案分别增长1 km、1.6 km,同时不能利用既有车站设备。

引入既有遵义站方案受周边建筑物、既有线场地限制,站前广场狭小,站房扩展余地不大,且贵开铁路延伸至遵义及黔江经遵义至昭通铁路的引入条件困难,实施难度大;忠庄站位方案车站两端均为隧道,贵开铁路延伸至遵义及黔江至昭通铁路引入工程代价大;礼仪站位方案站位处地势开阔,限制条件少,贵开铁路延伸至遵义及黔江至昭通铁路的引入工程最小。

从环境敏感度分析:三方案均未穿过自然保护区、风景名胜区、水源保护区,环境适应性较好。引入既有遵义站方案经过市区距离最长,噪声对沿线居民区影响较大;遵义忠庄站位方案次之;遵义礼仪站位方案介于新老城区之间,噪声对沿线居民区影响较小。

从工程风险及地质条件方面分析:引入既有遵义站方案沿线无采空区及岩溶暗河,工程风险小,遵义忠庄站位一处穿越私采小煤窑采空区,需采用工程措施进行处理,确保工程安全,一处于小煤窑移动盆地边缘通过,工程风险不大;遵义礼仪站位方案根据地质落实的情况,有三处在私采小煤窑采空区附近通过,需采用工程措施进行处理,同时燕子岩隧道为岩溶隧道,线路东侧有溶洞暗河汇水水潭,其标高高于线路设计高程,隧道可能遭遇暗河,需考虑设置泄水洞将溶洞内暗河水引至他处,以降低隧道施工风险。

三方案通过的地形地貌、地层岩性、地质构造情况大致相同,但线路沿线工程地质条件差异较大,遵义忠庄站位方案和遵义礼仪站位方案均通过煤矿采空区,特别是遵义礼仪站位方案采空区众多,并且喳口洞隧道位于暗河下方,地质条件稍差,引入既有遵义站方案地质条件相对较好。

从线形顺直和工程投资分析:遵义忠庄站位方案绕避主城区、靠近主城规划区边缘,线路长度最短;引入既有遵义站方案沿既有铁路走廊,穿过老城区,线路长度次之,但利用既有线作为存车线,工程投资较省;遵义礼仪站位方案绕避主城规划区,线路绕行长度稍长。三方案中遵义礼仪站位方案较引入既有遵义站及遵义忠庄站位方案投资分别增加2.02亿元、0.65亿元。

从工程实施难易度分析:引入既有遵义站方案穿过城区距离最长,拆迁量最大,穿越了汇川大道城市开发区及新建成的动物园,同时在既有遵义北站、遵义南站附近穿过新规划区,对新区规划有一定影响,方案实施有一定难度;遵义忠庄站位方案、遵义礼仪站位方案均绕开主城规划区,符合地方政府的规划要求,但遵义忠庄站位方案需拆迁在建汽车站等,拆迁量亦较大;遵义礼仪站位方案拆迁量最小,工程实施难度小。

综上所述,遵义礼仪站位方案虽然较引入既有站方案和忠庄方案分别长1 km、1.6 km,但位于新老城区之间,拆迁量小,距老城区不足4 km,符合地方城市规划,利于吸引客流,同时该方案贵开铁路延伸至遵义线路及规划黔江至昭通铁路的引入条件好,与路网规划结合好,故本次按礼仪站位方案贯通。

(四)遵义至贵阳线路方案比选

该段线路位于贵州北部高原,地形相对平坦,主要经济据点有遵义市及贵阳市管辖的息烽、修文和开阳县。本次可研结合客流吸引范围、线形条件、工程投资、工程实施难度等因素,对经息烽、经开阳线路走向进行了综合比选,遵义至贵阳线路方案比选见图3-2-5。

图3-2-5 遵义至贵阳段线路方案比选示意

1.方案说明

经息烽方案:线路自遵义站引出后,在乌江镇下游约2 km处乌江峡谷段跨越乌江,接入既有息烽设站,出站后线路经扎佐至贵阳市白云区设白云北站,线路长110.307 km。

经开阳方案:线路自遵义站引出后,经尚嵇场跨越乌江,于开阳县西北侧约3 km处设开阳站,而后线路经扎佐至白云北站,线路长119.93 km。

2.方案比较及推荐意见

根据综合比选结果:经息烽方案不仅接入既有息烽站,而且较经开阳方案短7.43 km,投资省14.575亿元,符合渝黔线以客为主、客货兼顾并具有城际功能的快速、大能力区际干线铁路的功能定位。故遵义至贵阳线路走向推荐采用经息烽方案。

(五)长安洞隧道线路方案比选

本段线路方案主要利用乔家湾双线大桥、水口庙水库的地理位置,此地段是砂泥岩地层,沟谷内有少量软土及松土,部分地段存在膨胀岩,有弱膨胀性。优化线路桥、隧、路工程,对隧道方案和路基方案进行了比选,经过多方比较,最终选择了隧道方案,如图3-2-6所示。

图3-2-6 线路方案比选示意

(1)路基方案:线路自DK29+600引出后,经乔家湾、高坎以路基通过,至DK40+000,线路长10.537 km。线路在DK33+900~DK34+900段基本以路基方式通过,有一段较长的路基,但DK36+500~DK40+000右侧顺层,工程投资较省,在水口庙水库东北方向DK37+175设置油坊双线大桥通过。本段以S形曲线通过,共有4个曲线,最小曲线半径5 500 m。

此方案桥隧工程相对较少,工程投资相对较少,但有S形曲线,平稳性较差,且部分地段存在膨胀岩,以隧道通过更好。

(2)隧道方案:线路自DK29+600引出后,经乔家湾、冯湾设长安洞隧道至DK40+000,线路长10.400 km。在DK33+882~DK35+217设置长安洞隧道,在水口庙水库东北方向DK37+047设置油坊双线大桥通过,本段线路有1个曲线,曲线半径8 000 m。

其优势在于线路顺直、平稳和舒适度较好、运营条件好,便于养护维修;工程单一、地质条件稍好;虽然投资较高,但线路长度较短,用地省。故应舍弃路基方案,选择以隧道形式通过。两方案优缺点分析表如表3-2-1所示。

表3-2-1 两方案优缺点分析

综上:隧道方案工程投资稍高,但线路较顺直、平稳和舒适度较好,便于养护维修;地质条件稍好,膨胀岩地段以隧道通过较好;同时线路长度较短,用地省。因此本次设计推荐隧道方案。

(六)松岗隧道方案比选

本段线路结合地形地质、落石危害、隧道瓦斯、优化线路平纵面和工程措施,进一步研究了长隧、短隧方案,如图3-2-7所示。

图3-2-7 松岗隧道线路方案比选示意

(1)松岗长隧方案:线路自DK74+850引出后,以松岗长隧道通过,在两河口处设仙女洞双线大桥,尔后穿越老周岩隧道,接入赶水东站,线路长17.742 km。所经地段为砂泥岩地层,存在天然气有害气体,为高瓦斯风险隧道。

(2)松岗短隧方案:线路自DK74+850引出后,以松岗短隧道通过,后沿河行进,以短隧、短桥方式通过,线路上跨仙女洞后,穿越老周岩隧道接入赶水东站。线路在既有线上方通过,坡度较陡,线路长17.55 km。所经地段为砂泥岩地层,存在天然气有害气体,为高瓦斯风险隧道。两方案优缺点分析表如表3-2-2所示。

表3-2-2 两方案优缺点分析

综上所述,松岗短隧方案在松岗隧道出口至老周岩隧道进口段工程为桥、隧群,且其外侧坡底为既有渝黔铁路,工程施工期间将对既有线造成一定影响;采用松岗长隧方案使线位内移后,消除短桥、短隧群,同时增大了隧道进口段埋深。松岗长隧方案工程单一,消除了对既有线的运营安全隐患,故本次设计推荐松岗长隧方案。

(七)桐梓东出站线路方案比选

根据线路与高速公路、既有铁路的相对关系,结合段内工程地质条件、自然保护区范围、铁路施工对既有铁路、高速公路干扰程度等,修改初步设计中比选了不跨高速公路、跨高速公路方案两个方案,如图3-2-8所示。

图3-2-8 桐梓东出站线路方案比选示意

(1)不跨高速公路方案:自DK168+500引出后,线路沿渝黔高速公路左侧行进,经杨家湾、许家湾和沙坝至DK183+500。其中最长隧道为新娄山关隧道,长度为4 573 m。该方案无特殊桥梁。

(2)跨高速公路方案:自D1K168+500引出后,经杨家湾后两次上跨渝黔高速、210国道、既有渝黔铁路后经沙坝至DK183+500。其中最长隧道为新娄山关隧道,长度为3 565 m;新娄山关隧道进口在高速公路边坡上,施工困难。其中,娄山关双线特大桥和平桥双线大桥为特殊大桥。

两方案优缺点分析如表3-2-3所示。

表3-2-3 两方案优缺点分析

综上所述,不跨高速公路方案较跨高速公路方案地质条件较好,绕避了垮山岩堆不良地质;减少与渝黔高速公路(2次)、210国道(2次)、既有川黔线(2次)共6次交叉干扰,取消了桥梁跨越渝黔高速公路88 m的大跨连续梁,工程投资略省;同时避免与既有铁路的运营干扰,降低施工风险。故推荐采用不跨高速公路方案。

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