长昆铁路北盘江桥位方案研究

长昆铁路北盘江桥位方案研究任志伟（中铁二院工程集团有限责任公司，成都610031）作者简介：任志伟，1979年出生，男，工程师。2002年毕业于西南交通大学土木工程专业。摘要：以长昆铁路北盘江桥位方案为例，从区域地形、地质出发，结合桥位、桥式及相邻工程情况，综合经济、技术比选，确定了合理的桥位方案，阐述了桥位选择需要综合考虑各相关因素和条件，才能选出经济合理的桥位方案。关键词：长昆铁路；北盘江；桥位；方案研究1长昆铁路概述本项目东起长沙市，向西先后经湖南省的湘潭、娄底、怀化市，贵州省的凯里、贵阳、安顺市，云南省的曲靖市至昆明市。本线是沪昆客专的重要组成部分，其东端于长沙枢纽与京广及杭长客专线相连，中部于贵阳枢纽与贵广、渝黔、成贵等快速铁路相接，西端于昆明枢纽与昆广、云桂、昆玉及规划建设的渝昆等快速铁路相连，线路全长1137.87km。本项目的建设可以加强西南与中东部地区联系，促进区域经济协调发展、拉动内需；带动沿线国土资源开发及民族经济发展；加速区域城市化建设进程和中国～东盟自由贸易区的建设。2北盘江桥位方案研究北盘江属山区剧烈下切河流，纵坡陡，落差大，线路附近落差约800m。本次结合桥梁桥式及孔跨选择、桥梁两端隧道工程及地质情况，从北至南，从12个桥位中筛选出有比较价值的上游、中游、下游3个桥位方案，结合线路方案进行比选，如图1。图1北盘江桥位方案示意图2.1上游桥位方案线路自安顺站，经黄果树景区北侧跨打邦河，采用20‰下坡穿长度为14.86km的营盘山隧道，之后跨北盘江、绕避采空区后至普安，线路长112.24km。本方案北盘江桥设计标高950m，桥高350m，主桥采用跨度（180+432+180）m钢桁斜拉桥，桥梁长度804m。该桥式施工方法比较成熟、施工难度和风险较小，但是后期养护维修量大，工程造价较高。为此，同时研究了450m钢桁拱桥方案，该桥式耐久性好，养护维修量少，造价经济，但施工难度和施工风险较大。征对以上大跨桥梁存在的问题，研究了降低桥梁标高，减小桥梁跨度的方案。由于受地形限制，线路无法提前降低高度，降低桥梁标高只有加大坡度或展线两个方案。增大坡度方案是将营盘山隧道纵坡由20‰加大到24‰，隧道长度增长至14.95km，降低桥梁高56m。展线方案是线路向下游绕行，展长线路5.5km，但因线路无法绕避小煤窑采空区，故研究后放弃。桥梁标高降低50m后，主桥采用上承式380m混凝土拱桥，桥梁长度672m。该桥式结构刚度较大，耐久性好，养护维修量少，造价经济。隧道坡度加大后，上下行运行时分分别增加18s、12s，最低运行速度由279.1km/h降低至262.5km/h，营盘山隧道工期由39个月延长至40个月。考虑纵坡加大至24‰后，虽然对运行时间影响甚微，但能耗会有所增加，且控制工程工期延长1个月，对缩短总工期不利。在该桥位下游1.2km处，有一个上下游10km范围内开口最小的峡口，桥梁设计标高采用950m，主桥为上承式320m混凝土拱桥，桥梁总长度852m。但该桥西端线路无法绕避粗糠田煤矿采空区，采空区采煤标高200m～900m，线路位于采空区上方50m～100m，该煤矿为民用矿整合形成，原为多个小煤窑，安全风险极大，故研究后放弃。综上所述，从降低施工难度和工程风险和列车运行舒适性方面考虑，本次推荐432m钢桁斜拉桥式方案参与进一步比较。2.2中游桥位方案线路自黄果树车站引出，跨过打邦河，线路转向西南，穿过13.32km的“人子坡”岩溶隧道后转向西北，跨过北盘江至普安，线路长114.544km。该方案因受长13.32km的新寨隧道控制，北盘江桥位标高需采用900m，桥位处峡谷开口较大，由于斜拉桥没有布置边跨的条件，桥式方案采用440m钢桁拱。该种桥式结构轻盈，造型优美。缺点是拱上墩柱高，梁部横向刚度较弱，影响列车运行舒适性，后期养护维修量大，工程造价较高，施工难度和风险较大。2.3下游桥位方案线路自安顺站，沿沪瑞高速公路北侧、黄果树景区北侧边缘走行，跨打邦河、拉直线路穿过长21.3km的营盘山隧道、跨北盘江和西泌河后至普安，线路长110.37km。北盘江桥梁设计标高为700m，主桥为160m预应力混凝土连续刚构桥，最大墩高95m，桥梁总长度432m。该方案主要缺点是长21.3km的营盘山岩溶隧道为单面坡且无设置横洞条件，工期需78个月，工程风险极大。要改善隧道条件，线路标高需抬高至1050m，现有技术北盘江桥难以施设。上述方案的主要工程数量及投资比较见表1。表1北盘江桥位方案主要工程数量及投资比较表工程项目单位上游桥位方案中游桥位方案下游桥位方案建筑长度km112.24114.544110.372房屋拆迁m25118024826047690用地新征亩180115931559临时亩402841543921路基土石方104m3383.3565340.94327.2385圬工104m37.98956.45.8881桥涵特大桥H50m座－延长米5-60154-440910-7744H≥50m座－延长米4-30704-30101-651大中桥H50m座－延长米14-198016-255418-3028H≥50m座－延长米3-11853-11294-1760最高桥桥高/跨度350/390（拱）320/440200/290（拱）桥梁合计座－延长米26-1225027-1110233-13183隧道隧道合计座－延长米28-9091127-9616823-90498最长隧道km14.86413.3421.315桥隧总长km103.161107.27103.681桥隧比重%91.9193.6593.94轨道正线km223.98228.588220.244站线km8.5768.5768.576控制工程工期月424278预估算总额（静态）万元136553714030121353805预估算差额万元0+37475-117332.4方案比选意见经比较，下游桥位方案因隧道工期较长，隧道施工风险大，不宜采用；上游桥位和中游桥位方案隧道和桥梁工程相当，而上游桥位方线路顺直，投资省，故推荐上游桥位方案。3结语通过综合研究区域地形、地质条件，分别选择了上游桥位方案、中游桥位方案和下游桥位方案进行了充分的论述，同时针对不同桥位、桥式及相邻工程情况，综合经济、技术比选，确定了合理的桥位方案，阐述了桥位选择需要综合考虑各相关因素和条件，才能选出经济合理的桥位方案。为以后的类似工程提供了一定的借鉴作用。参考文献：[1]GB50090-2006,铁路线路设计规范[S].[2]GB50091-2006,铁路车站及枢纽设计规范[S].[3]TB10001-2005,路基设计规范[S].[4]中铁二院工程集团有限责任公司.长沙至昆明铁路客运专线预可行性研究[R].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2008.