南同蒲鐵路黃河橋改線方案研究

武　瓊

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司太原設計院，山西太原　030013)

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南同蒲鐵路黃河橋改線方案研究

武瓊

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司太原設計院，山西太原030013)

Research on Route Change Scheme of Yellow River Bridge on South Tongpu Railway

WU Qiong

摘要南同蒲鐵路屬路網干線，風陵渡黃河特大橋建成于上世紀70年代，目前病害嚴重，行車限速25 km/h，已成為鐵路安全運輸的隱患點。黃河橋改線方案結合黃河河道管理、開發區規劃、文物保護區等因素影響，經鐵路運營條件、工程技術條件、工程投資等綜合比選，推薦技術經濟佳、安全可靠、可實施性強的風陵渡站跨黃河方案。

關鍵詞南同蒲鐵路黃河橋改線方案研究

1概述

南同蒲鐵路是侯月線的后方通道和山西省南北物資交流的主要通道，屬路網干線。風陵渡黃河特大橋所處線路歸西安鐵路局管轄，屬于南同蒲南段(侯馬—華山)的一部分。南同蒲南段主要為區域內的貨物和直通貨流的通道，具有隴海線和侯西線、侯月線，蒙華通道與南同蒲線、侯月線的連接線作用。

既有風陵渡黃河特大橋建成于20世紀70年代，為單線鐵路橋，全長1 199.6 m，上部結構采用戰備用的拆裝式梁作為永久性橋梁。隨著服役期的增長，陸續出現上平聯橫向連接桿裂縫、高強度螺栓折斷頻繁等病害，該橋從2001年5月17日起，限速25 km/h至今。該橋梁體設計荷載采用1959年的設計規范，設計荷載中-22級，已不符合現行設計規范，梁體安全儲備下降，給安全運輸生產帶來隱患，不能滿足目前鐵路發展的需要。

鑒于既有黃河橋建成年代較早、技術標準偏低且病害嚴重，為保證鐵路運營安全，取消黃河橋限速點，該段鐵路需要進行改建，采用較高標準，一次改線繞行，新建黃河橋，全面提高線路質量。

2自然特征

2.1地形地貌

線路主要經過高階地平原、黃河河谷及黃土臺塬等地貌單元。

高階地平原區一般高程在367～385 m之間，高階地平原區邊緣處與黃河河谷過渡區地形陡峭。

黃河河谷區北岸為河漫灘及一級階地，地形略有起伏，高程為331～333 m，多已開辟為耕地。南岸由河道向南依次為河漫灘、一級階地，河漫灘較寬，寬度約560 m，地表大部分被蘆葦叢覆蓋；一級階地高出河漫灘約4 m。

黃土臺塬區包括黃河—渭河南岸一級臺塬、渭河南岸二級臺塬。黃河—渭河南岸一級臺塬塬頂較為平坦，塬頂一般高程為420～450 m，總體呈西高東低之勢，邊緣處較為陡峭，沖溝發育，多傾向渭河。

2.2工程地質

沿線地震動峰值加速度值為0.20g。分布于黃河河谷區地下水位以下的粉砂、細砂及中砂為地震可液化土層，主要分布新生界第四系地層。

第四系全新統地層(Q4)：河谷兩岸均有分布。

第四系上更新統地層(Q3)：黃河南岸分布。

第四系下更新統地層(Q1)：河谷兩岸均有分布。

2.3水文地質

黃河河谷區地下水埋藏較淺，一級階地一般為5～6 m，河漫灘小于1 m，含水層為粉土及砂類土，主要補給為河水及大氣降水。高階地及黃土臺塬區地下水埋藏較深，深度數十米不等，主要以大氣降水補給。

2.4水文

沿線主要河流為黃河、渭河。

3方案研究

3.1控制因素

(1)黃河

黃河是中國第二長河，也是世界上著名的大河之一。黃河橋改線的重點是跨越黃河，合理地選擇跨河位置是改線方案研究的重點。既有南同蒲鐵路位于黃河、渭河、洛河交匯處河段，新建黃河橋對水文“潼關高程”的影響相當復雜。

根據黃河河道管理要求，黃河上修橋需征求黃河河務部門意見，必須滿足行洪、防凌、通航等方面要求。經過與河務部門咨詢：既有鐵路橋下游2.3 km左右有一座公路橋，新建黃河橋不能在兩橋間，且距離兩橋不得小于2 km；新橋建成后，舊橋應拆除；河段內主河槽跨度不得小于100 m，灘地跨度不得小于40 m；本段黃河規劃為Ⅳ級航道標準。

(2)潼關故城遺址

潼關古城地處陜西省關中平原東端，居秦、晉、豫三省交界處，始建于唐朝，面積約2.38 km2，城池周長約7.96 km。地勢險要，為戰略要地，歷朝均依險設防。原建有六處城門，東、西、南、北、小南及小北門，后又興建了南、北水關樓，以及眾多街、巷和古建筑。

潼關故城遺址1992年4月被陜西省人民政府公布為省級文物保護單位。2013年3月被國務院核定為第七批國家重點文物保護單位。

既有南同蒲鐵路以隧道形式穿過遺址保護區，根據文物部門意見，鐵路改線需繞避遺址保護區范圍。

(3)山西風陵渡經濟開發區

山西風陵渡經濟開發區于1992年經山西省人民政府批準建立，為省級經濟開發區，規劃面積為17.2 km2。目前以生物醫藥、電子材料、新型材料、綠色食品、環保設備及現代物流為產業導向，孕育了一批規模以上企業，初步形成了以綠色食品、新型材料、醫藥化工、電子材料等為骨干的支柱產業。

南同蒲鐵路位于開發區其中，改建線路應盡量減少對其規劃影響。

(4)鳳凰嘴黃河文化風景區

鳳凰嘴位于芮城縣風陵渡鎮境內，因其地勢形如鳳凰頭部而得名。鳳凰嘴位于晉、秦、豫三省交界處，黃、洛、渭三河交匯處，華北、中原、西北經濟通衢處，黃河南流東去大彎處。風陵渡黃河旅游景區已列入開發區“十三五”規劃，鳳凰嘴黃河文化風景區為其中一景，改建線路應盡量減少對其影響。

(5)區域地形地貌

線路所經區域為河谷地貌，地形起伏較大，改線將會產生橋梁及隧道工程，橋梁及隧道長度的選擇也是改線方案的重點。

(6)連霍高速公路

根據規劃，連霍高速公路陜西省管段將由雙向四車道拓寬至雙向八車道，鐵路跨越時應考慮采用大跨度連續梁。

3.2方案

圖1　各方案線路走向示意

根據區域地形地貌，結合河務部門相關意見，同時兼顧地方規劃及文物保護要求，對南同蒲鐵路黃河橋改線研究了4個線路方案，各方案線路走向示意見圖1。接風陵渡站跨黃河方案(Ⅰ方案)：線路從風陵渡站南咽喉區引出，占用既有線位，線路折向西，經西王村和趙村，在鳳凰嘴北角設732 m隧道穿越，線路折向西南，出隧道后設3 900.48 m特大橋跨黃河及連霍高速，線路折向西北接既有線至改線終點，線路全長7.3 km。

新設風陵渡站跨黃河方案(Ⅱ方案)：線路從風陵渡站北咽喉區外引出，繞避風陵渡電廠，基本并行既有線新設風陵渡站，線路折向西南，經田村和趙村，在鳳凰嘴西北角設582 m隧道穿越，出隧道后設4 026 m特大橋跨黃河及連霍高速，線路折向西接既有線至改線終點，線路全長7.167 km。

公路橋下游2 km跨黃河方案(Ⅲ方案)：線路從風陵渡站南咽喉區引出，折向東，上跨運風高速連接線，在開發區南側平行規劃的南環公路向東行進，在澗口村西側，線路折向南，設4 987.2 m特大橋跨黃河和連霍高速，經南斜村和十里鋪村，在十里鋪村的東南側設6 550 m隧道穿越，線路折向西北，出隧道后跨潼洛川，經蘇家村線路繞避潼關故城遺址，在蘇家村西北側設1 336 m隧道。出隧道后，線路折向西接既有線至改線終點，線路全長16.007 km

首陽至公莊長橋跨黃河方案(Ⅳ方案)：線路從首陽站南咽喉外譚國村南側引出，折向西南，經陽賢村、新堡子村、南斜村和西陽村，在西陽村西北側設7176.99 m特大橋跨黃河、渭河及連霍高速，經庭東村、五里鋪和西寨子村，線路折向西至公莊站東咽喉外接既有線至改線終點，線路全長11.239 km。

各方案主要工程技術經濟比較見表1。

3.3方案優缺點分析和推薦意見

各方案工程地質基本相當，不控制線路方案選擇，優缺點分析見表2。

綜合以上分析，Ⅰ方案無論從工程技術條件、工程經濟，以及對黃河河道、潼關故城遺址、風陵渡經濟開發區的影響，還是從運營、養護方面都占較大的優勢，因此推薦Ⅰ方案，即接風陵渡站跨黃河方案。

4結束語

考慮本線在路網中的地位、客貨運量水平及經濟代價，在后續的研究中，中國鐵路總公司要求對換梁改造進行更為細致的研究，意見更傾向于既有橋換梁改造。黃河橋改線方案的研究，從黃河河道管理要求、繞避規劃及文物保護區、鐵路運營、工程技術條件、工程經濟等方面，對黃河橋橋位選線的綜合比較，從一定程度上給決策部門提供了參考依據，同時積累了相關選線經驗。

表1　各方案主要工程技術經濟比較

表2　方案優缺點分析

參考文獻

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[8]TB10012—2007鐵路工程地質勘察規范[S]

中圖分類號：U212.32

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7479(2016)01-0074-04

作者簡介：武瓊(1983—)，男，2006年畢業于西南交通大學土木工程專業，工學學士，工程師。

收稿日期：2015-12-11