蒙華鐵路岳陽至吉安段與大廣高速公路交叉方案研究

王 燕

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司 武漢 430063)

1 蒙華鐵路概況

蒙華鐵路是國內一次建成最長的重載煤運通道，項目北起東烏鐵路浩勒報吉南站，途徑陜西、山西、河南、湖北、湖南，南至江西省境內京九鐵路吉安站，線路全長1 814.5 km。其中岳陽至吉安段位于通道末端，位于湘東北和贛西、贛中地區。線路北起湖南省岳陽市，途徑江西宜春市、新余市，終至江西省吉安市。鐵路主要技術標準為正線單線，預留雙線條件；設計行車速度120 km/h；最小曲線半徑一般為1 200 m，困難地段為800 m；限制坡度0.6%；牽引質量5 000 t；到發線有效長度1 050 m，部分車站預留1 700 m[1-2]。

2 線路走向方案研究

線路自江背特大橋引出后，穿彭家嶺經大廣高速公路、堎背村后向南下穿滬昆客專至觀巢站；本段主要控制因素是與本線交叉的大廣高速公路、堎背村及地形地質條件復雜[3]。

2.1 主要控制因素

1) 大廣高速公路。大廣高速公路是南北縱向線路，北起黑龍江省大慶市，南至廣東省廣州市，線路總長3 550 km，設計車速80～120 km/h，雙向4～6車道加救援車道。大廣高速公路新余段按雙向4車道高速公路標準設計，設計車速100 km/h，路基寬度26 m，設計荷載為公路-I級。

2) 堎背村。堎背村位于新余市渝水區歐里鎮，村總面積233.3 hm2(3 500畝)，總人口2 020人，耕地面積137.3 hm2(2 059畝)。

3) 地形地質條件。該段丘間谷地(IIa)間剝蝕低丘(IIb)。谷地地勢平坦開闊，多辟為村鎮、水田與道路。低丘地形低緩，稍起伏，植被發育。丘間谷地表層為中更新統洪積(Q2al)粉質黏土、含礫粉質黏土、圓礫土，軟塑-硬塑，褐黃色、褐灰色，稍密-中密，厚度一般1～10 m，σ0=120～250 kPa，II～III；丘坡表層為第四系中更新統(Q2el)粉質黏土、粉質黏土夾碎石、角礫土，褐紅色、棕紅色，硬塑，厚度5～34 m，σ0=180～250 kPa，III；下伏基巖為二疊下統茅口組(P1m)、小江邊組(P1x)含炭鈣質泥巖、炭質灰巖、灰巖，青灰色、深灰色，全～弱風化，σ0=180～800 kPa，III～V。

2.2 方案說明

蒙華鐵路為運輸煤炭等資源性物資的高密度繁忙鐵路，運行速度雖然不高，但行車密度大、車列長、緊急情況下制動距離較長；為維護人民生命財產安全、保障各交通運輸體系順暢快捷，設計應按全封閉、全立交設計。公路與設計鐵路交叉跨越，為線路選線和工程設計及影響鐵路運營安全的重要因素，鐵路建設也影響相關設施的運營，因此，鐵路線路設計時應協調處理好相互間的關系，避免安全隱患；鐵路與公(道)路立交交叉宜采取鐵路上跨的方式[4]。

根據本線交叉大廣高速公路的敷設方式和對堎背村的影響,研究了上跨方案和下穿共2個方案，大廣高速交叉段線路方案示意見圖1。

圖1 大廣高速交叉段線路方案平面示意圖

上跨方案。線路自江背特大橋引出后，穿彭家嶺，上跨大廣高速，環堎背村北側、東側向南下穿滬昆客專至觀巢站; 線路長度8.5 km，橋梁長度2.67 km，隧道長度1.97 km，橋隧比54.6%。

下穿方案。線路自江背特大橋引出后，穿彭家嶺，自堎背村西側下穿大廣高速，再向南下穿滬昆客專至觀巢站。線路長度7.966 km，隧道長度2.54 km，隧道比為31.9%。

2.3 方案研究

1) 從工程地質條件及施工風險分析[5]。2個方案地層均為二疊系灰巖，局部為含炭質灰巖、鈣質頁巖，巖溶中等發育。

上跨方案。線路與大廣高速公路斜交夾角68°，高速公路路面高程88.05 m，鐵路軌面高程101.1 m，橋梁方案采取(40 m+64 m+40 m)連續梁跨越，連續梁施工期間，考慮掛籃和防護棚架后，梁下凈空5.5 m可滿足公路通行凈空的要求，對大廣高速公路的車流影響小，可以正常通行。橋梁樁基設計充分考慮巖溶的影響，樁端穿過溶洞并嵌于穩定的弱風化基巖一定深度。

下穿方案。線路與高速公路斜交夾角45.4°，高速公路路面高程98.85 m，鐵路軌面高程83.02 m，隧道最小埋深約4.0 m。隧道設計采用蓋挖法施工，做好前期地質勘探及超前地質預測預報、施工期間監控量測，超前支護采用雙層直徑180 mm大管棚，施工方案采用臺階臨時仰拱法，施工爆破采用弱爆破，結構采用Vc型結構(初期支護厚25 cm，二次襯砌厚50 cm)通過。江西省高速公路投資集團有限公司對下穿方案進行審查，形成意見“下穿大廣高速公路專項施工方案資料齊全，符合規范要求，可以指導現場施工；因隧道穿越高速公路位置埋設較淺，為避免安全風險，同意采用蓋挖法；為保證施工時高速公路行車安全，建議采用預裂爆破?！蓖瑫r施行半幅施工半幅封閉限制車速，通過加強圍巖監測、控制裝藥量、嚴格執行預裂工序等措施并制定相應的應急預案保證施工安全。

上跨方案為明線，施工風險較低，對大廣高速公路的車流影響??；下穿方案施工風險相對較高，但風險通過相應施工措施可控，同時施工期間需對大廣高速進行交通管制。

2) 從社會穩定風險分析。上跨方案主要以橋梁方式通過堎背村北側和東側，局部地段采用路基形式，工程建成后蒙華鐵路與大廣高速公路交叉將堎背村東、西、北三面包圍起來，且蒙華鐵路途徑該村占用的均為耕地，村莊土地、道路、灌溉渠道被分割，村民生活、生產受到影響；鐵路線路距離村莊民居最近距離65 m，雖在采取聲屏障和隔聲窗等環保措施后，距鐵路外軌中心線30 m處晝夜間能達到70 dB的標準限值要求，30 m以遠區域可達標或滿足使用功能要求，但村民和地方政府堅持認為巨大的噪音將給當地居民生產、生活帶來嚴重的影響。

下穿方案自堎背村西側以隧道和路基方式通過，其臨近村莊線路長度較短，蒙華鐵路主要占用山地，耕地占用小；該方案臨近村莊路段以隧道為主，鐵路運營噪音對地居民生產、生活的影響較上跨方案小。

綜合而言，下穿方案對耕地的占用，工程運營期間噪聲環境影響均優于上跨方案，同時下穿方案社會穩定風險小。

3) 工程投資分析。下穿方案線路較上跨方案短534 m，橋隧總長短2.1 km，工程投資省1 387萬元。上跨方案和下穿方案工程技術經濟比較見表1。

表1 大廣高速交叉段方案比較表

4) 推薦意見。下穿方案線路長度短534 m，橋隧短，投資省，下穿大廣高速公路隧道處為灰巖，巖溶較發育，隧道埋深淺，施工安全風險較大，但通過施工措施分險可控，占用耕地少，社會穩定風險低，因此推薦下穿大廣高速方案。

3 預留二線方案研究

結合本線正線單線、預留雙線條件的主要技術標準，下穿大廣高速公路段預留二線考慮預留二線條件和預留二線工程2個方案。

預留二線條件方案：II線遠景實施，預留II線位于I線堎背隧道南側30 m，，近期建設一個單洞單線隧道；預留二線工程方案：一次將堎背隧道建設為雙線隧道，線間距4.0 m。

1) 單雙線開挖斷面比較。單線有砟隧道襯砌內輪廓總面積為46.90 m2，內軌頂面以上有效面積為37.60 m2;下穿大廣段開挖面積為69 m2。單線隧道(有砟軌道)內輪廓見圖2。

圖2 單線隧道(有砟軌道)內輪廓(W=0)(單位：cm)

雙線有砟隧道襯砌內輪廓(W=0)總面積為85.62 m2，內軌頂面以上有效面積為68.41 m2；下穿大廣段開挖為120 m2。雙線隧道(有砟軌道)內輪廓見圖3。

圖3 雙線隧道(有砟軌道)內輪廓(W=0)(單位：cm)

斷面越大，施工難度越大、風險越高。

2) 埋深比較。滿足下穿大廣高速隧道兩端排水要求后，采用單線隧道時埋深約4 m，采用雙線隧道時埋深約3 m；埋深越小，隧道施工風險越高。

3) 施工方法比較。采用單線隧道，施工方法采用臺階臨時仰拱法，施工工序較為簡單。采用雙線隧道，施工方法采用CRD法，施工工序較為繁瑣，施工風險也相對較高。

4) 工程投資比較。下穿大廣高速公路方案優化后隧道長度為259.2 m，單線隧道比雙線隧道節省約950萬元。

5) 比選及推薦意見。綜合本線主要技術標準，二線為遠景預留，實施年度較遠，且近期實施工程費用增加較多，施工分險大；故推薦采用施工風險小，近期投資省的預留二線條件方案。

4 結語

線路方案比選是系統性的綜合工程，需要綜合比選其經濟性、施工安全性、社會穩定性，實現綜合效益最大化，才有利于項目的推進。通過以上分析，最終確定蒙華鐵路岳陽至吉安段與大廣高速公路交叉采用預留二線條件方案的下穿方案；此方案線路順直，投資節省，行走于堎背村西側，途徑該村占用山地、少占耕地，且該方案臨近村莊路段以隧道為主，鐵路運營噪音對地居民生產、生活的影響較小，隧道施工風險可控，社會穩定風險低。

[1] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司．新建鐵路蒙西至華中地區鐵路煤運通道工程岳陽至吉安段可行性研究[Z]．武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2012．

[2] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司．新建鐵路蒙西至華中地區鐵路煤運通道工程岳陽至吉安段初步設計[Z]．武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2014.

[3] 朱若立.滬通鐵路昆山段建設方案及主要節點方案研究[J]．交通科技，2015(2)：146-149．

[4] 鐵路線路設計規范：TB 10098-2017[S]．北京:中國鐵道出版社，2017．

[5] 肖紅波.蒙西至華中地區鐵路崤山隧道隧址方案研究[J].交通科技，2013(2)：114-116．