新建海青铁路与胶济客专交叉跨越变更设计方案研究

新建海青铁路与胶济客专交叉跨越变更设计方案研究摘要：通过对海青铁路跨越胶济客专变更设计方案的研究，结合铁道部关于铁路工程设计线路交叉跨越有关规定的通知以及沿线地质条件、地形地貌、行政区域等因素，提出了多个方案，经详细技术经济比较后推荐采用连续梁上跨并转体施工方案。关键词：铁路交叉跨越方案研究1概述1.1线路地理位置及径路海青铁路位于山东省胶东半岛与内陆地区咽喉地带，途径潍坊市下辖的昌邑市、高密市，青岛市下辖的平度市、胶州市四个县级市。线路北起德龙烟铁路大莱龙段的海天站，南接胶济线的芝兰庄站。呈南北向，线路全长约90.3km。北端通过德龙烟铁路和黄大线沟通了京津塘地区；南端通过胶济线连通了青岛地区；通过胶黄线和青日连线沟通了黄岛港和南部沿海地区，形成一条贯通南北的沿海大通道，促进沿线地方经济发展。1.2主要技术标准1.2.1海青铁路铁路等级：I级；正线数目：单线；最小曲线半径：一般3500m，困难2800m；限制坡度：6‰；牵引种类：电力牵引；机车类型：货运HXD1，客运SS9；牵引质量：5000t；到发线有效长度：1050m；闭塞方式：自动站间闭塞。1.2.2胶济客专铁路等级：客专；正线数目：双线；最小曲线半径：一般2800m，困难2200m；限制坡度：12‰，局部20‰；牵引种类：电力牵引；机车类型：动车组；牵引质量：1000t；到发线有效长度：700m；闭塞方式：自动闭塞。1.3铁路交叉规定随着大规模铁路建设的深入推进，铁路工程线路交叉跨越现象不断增多。为解决好客货共线铁路与高速铁路之间的跨越关系，确保高速铁路列车安全运行，铁道部于2010年下发了《关于铁路工程设计线路交叉跨越有关规定的通知》（铁建设[2010]146号），要求对在建项目和已经批复初步设计项目进行认真核查和整改。铁建设[2010]146号的规定交叉时按照“较高速铁路上跨较低速铁路、客运铁路上跨货运铁路（含客货共线铁路）”的原则，同时与已建高速铁路交叉时，应选择已建铁路桥梁地段的较高桥墩、较大桥跨处下穿方案。2交叉方案研究铁道部、山东省于2010年6月8日联合下发了《关于新建海天至青岛铁路初步设计的批复》，批复的线路方案为海青线在DK80+806处与胶济客专（K75+811）交叉，交叉方式为海青线采用32m简支T梁上跨胶济客专。胶济客专为双线电气化铁路，设计速度200km/h，目前局部地段最高时速250km/h，线间距为5m。海青线与胶济客专K75+811.3交叉，法线夹角为28°，交叉处胶济客专为路基，填土高度约2m。2010年按照铁道部铁建设[2010]146号和鉴综电[2010]455号文件规定，对胶济客专交叉变更方案做了进一步的研究。2.1海青线下穿胶济客专方案铁建设[2010]146号的规定交叉时应选择已建铁路桥梁地段的较高桥墩、较大桥跨处下穿。本次对胶济客专既有桥梁情况进行了梳理：海青线与胶济客专交叉点距离胶济线接轨站直线距离仅有8km。本段胶济客专与济青高速走向基本一致，最近处距离仅有400m，K64+700处为同三高速，K68+600处为S219，K81+800向西进入高密城区规划，K85+200向西进入高密是城区，区域内有多条超高压电力线路，其中在建660kV超高压电力线路呈南北向，2条500kV超高压电力线路，基本呈南北向，在王庸路#2中桥附近折向东。综合考虑胶济客专轨面标高、济青高速的路面标高、交通网、区域的城市规划等因素，选择胶济客专K65+000～K85+000段进行重点研究。经梳理胶济客专K65+000～K85+000段胶济客专既有桥梁共11座，详细资料详见表1。■既有胶济客专除跨大河外的桥梁的孔跨数较少，基本都是1或者2孔，且净空不高，如果利用既有桥梁下穿，受桥梁结构高度的影响下挖深度要比采用框架桥下挖深度大，同时需要改移公路并为公路新顶进涵洞，不如在胶济客专的路基地段为海青线新顶进框架桥，可以减少下挖的深度和改移公路的长度。因此变更设计方案补充研究了在胶济客专路基地段新顶进框架桥的方式，原位下穿方案、东移改线下穿方案和西移改线下穿方案。2.1.1原位下穿方案平面位置和原设计方案一致，下穿胶济客专处为填土路基，采用1-7m框架桥顶进，需要下挖约8.5m。高密东站填土高度需要抬高0.8m，路堑长约1.9km，最大挖深10.6m，挖深大于5m地段和公路上跨地段设计采取明洞，挖深小于5m地段设计采取U型槽，上方设置雨棚。在最低处设置排水泵站2座。■另外，本段采取下穿后截断了多处道路，本方案下挖地段考虑4条村村通道路采用上跨本线方式，其余道路封闭。天然气管道位于U型槽地段，埋置深度不足，需要继续改移并设置防护函。2.1.2东移改线下穿方案向东改线，选择胶济客专填土高度较高地段进行穿越，交叉处采用1-12m框架桥顶进，交叉处路基填土高度约9.5m，需要下挖约1m，采用顶进法施工。其他挖方地段按照路堑进行防护处理。高密东站需要向海天方向前移4.7km，高密东站至芝兰庄站间需要增加1个车站。另外，本段采取下穿后截断了多处道路，本方案考虑3条村村通道路采用上跨本线方式，其余道路封闭。胶济客专与济青高速间有一条东西方向的天然气管道天然气管道位于挖方地段，埋置深度不足，需要继续改移并设置防护函。2.1.3西移改线下穿方案向西改线，选择胶济客专填土高度较高地段进行穿越，交叉处采用1-7m框架桥顶进，交叉处胶济客专路基填土高度约6.5m，需要下挖约4m，采用顶进法施工。其他地段设置U型槽，上方设置雨棚。在最低处设置排水泵站2座。该方案在DIIK82+150处与在建的660kV超高压电力线路交叉，目前该段电力线路已经基本施工完毕，为山东省重点工程，净空不能满足电气化铁路要求，需要协调抬高电力线路。另外，本段采取下穿后截断了多处道路，本方案下挖地段考虑4条村村通道路采用上跨本线方式，其余道路封闭。2.1.4方案分析（见表2）通过综合分析，海青线下穿胶济客专方案虽然运营期间胶济客专比较安全，但施工期间对胶济客专安全影响较大，尤其西移改线下穿方案和原位下穿方案中交叉处的地下水位较高，下挖深度较深，施工期间全部需要大量降水，将会引起既有胶济客专路基沉降，同时暴雨或者洪水时下穿地段有被淹没的危险。2.2海青线上跨胶济客专方案因下穿方案无论施工还是运营期间都存在较多问题和安全隐患，经与铁道部沟通后，补充研究采用连续梁上跨转体施工方案。2.2.1上跨安全隐患分析①列车桥上脱轨本桥设置了双侧护轮轨，当列车脱轨后，护轮轨起到限制落在基本轨内侧的车轮继续横移，使列车在敏感区间不翻车的作用。在保证桥梁施工质量和不发生大的自然灾害使桥梁发生破坏的前提下，通过桥梁上设置双侧通长护轮轨，列车发生脱轨后冲出桥梁的可能性可以降至最低。根据实践检验，桥梁上采用老式Ⅲ型桥枕铺设护轮轨，在列车脱轨后可以将列车沿线路引导前行，而不会掉道或冲出桥梁。因此，影响桥下安全的范围内采用老式的桥枕铺设护轮轨。■②桥梁发生断裂或者落梁公路上跨桥和铁路上跨桥有着很大的不同，汽车超载现象严重，致使公路上跨桥一般很难达到设计的使用年限就损坏需要维修，而铁路中火车一般不会出现超载现象，因此铁路上跨桥只要保证桥梁施工质量的前提下，在桥梁设计使用周期内基本不会发生断裂。另外，在运营期间加强对跨线桥梁的检查和监测，也可以起到较好的预防作用。桥梁两端的支座处采取防落梁措施，只要不发生大的自然灾害基本不会出现落梁。③桥面道碴掉落采用连续梁上跨，桥面为一整体，中间没有梁缝，道碴与泄水孔间有挡碴墙相隔，不会出现道碴掉落。④桥梁外侧人行道板掉落采用连续梁上跨，人行道与梁体一起整体现浇，不会发生掉落。⑤货物列车货物掉落、旅客列车乘客扔物体列车运行时可能存在货物掉落和车窗未封闭列车上的旅客扔物体的可能。为防止物体掉落对桥下客运专线的影响，在影响范围内的桥梁两侧设置防抛物设施，按照半封闭设计。■2.2.2连续梁的跨度选择采用连续梁转体施工方案，综合考虑桥梁结构尺寸和施工空间，连续梁跨度可以采用（32+48+32）m和（40+64+40）m两种尺寸。■根据技术经济比较（40+64+40）m连续梁转体施工方案较（32+48+32）m连续梁转体施工方案投资省约115.41万元。2.2.3施工方法在海天端中墩处平行于既有铁路线，在支架上立模现浇连续梁中墩墩顶梁段，挂篮浇筑悬臂段施工，待施工到最大悬臂状态后，结合既有线运营、施工要点及天气等因素，择机实施转体施工。将梁体逆时针旋转62度，转体到位后，与转体前已在原位施工完成的青岛端半跨再进行合拢段施工。在转体施工过程中，必须做好安全防护工作，确保施工安全和既有线运营安全。胶济客专铁路右侧海天方桥墩承台施工时，采用钢轨桩及挖孔桩对路基边坡进行防护。其余标准跨度简支梁按照工厂预制，架桥机架设。■3方案推荐意见若按照铁建设[2010]146号文件要求采用海青线下穿胶济客专方案，虽然运营期间胶济客专比较安全，但施工期间对胶济客专运营安全影响较大，尤其西移改线下穿方案和原位下穿方案中交叉处的地下水位较高，下挖深度较深，施工期间全部需要大量降水，将会引起既有胶济客专路基沉降。同时建成运营后遇到暴雨时海青线下穿地段有被淹没的危险。海青线下穿胶济客专方案虽然符合铁道部最新文件精神，但是无论施工还是运营期间都存在较多问题和安全隐患。通过对海青线上跨胶济客专的安全隐患分析可知，海青线采用连续梁上跨胶济并转体施工方案施工期间对胶济客专影响较小，转体在天窗点内即可完成；采取各项安全措施后，运营期间对胶济客专的运营安全也降低至最低。综述所述，由于下穿方案存在诸多问题，难以实施，而采用连续梁上跨并转体施工方案采取了安全可靠的防护措施，将各项隐患降至最低，能够保证胶济客专的安全运行。因此设计认为海青线采用连续梁上跨并转体施工方案为最优方案，予以推荐。4研究结论及建议海青线采用连续梁上跨胶济客专并转体施工方案最终获得铁道部批复，已经与2012年10月顺利实施转体合拢。目前我国铁路建设里程不断攀升，各种等级的铁路交叉在所难免，新建铁路在可选择跨越形式的情况下，尤其是在按照铁建设[2010]146号文件要求实施困难时，不能搞一刀切，必须严格按照高等级上跨低等级的原则办理，需要从既有线的重要性、区域内地质条件、地形条件和工程的可实时性等多方面进行比选确定，以便使方案更加科学经济合理，更好的服务于国民经济发展。参考文献：[1]中华人民共和国铁道部.GB50090-2006铁路线路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2006.[2]中华人民共和国铁道部.关于铁路工程设计线路交叉跨越有关规定的通知[Z].北京：中华人民共和国铁道部，2010.[3]易思蓉.铁路选线设计[M].成都：西南交通大学出版社.2005.[4]中华人民共和国铁道部.TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.[5]中华人民共和国铁道部.铁路桥梁铺设护轮轨暂行规定的通知[Z].北京：中华人民共和国铁道部，2007.