商麗娜

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津　300142)

Research on the design line plan of Beijing-Shenyang Passenger Dedicated Line through Chao Bai River

SHANG Lina

京沈客運(yùn)專線經(jīng)由潮白河地區(qū)設(shè)計(jì)方案研究

商麗娜

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津300142)

Research on the design line plan of Beijing-Shenyang Passenger Dedicated Line through Chao Bai River

SHANG Lina

摘要京沈客運(yùn)專線是國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》“四縱四橫”客運(yùn)專線中的“四縱”之一，是連接?xùn)|北和華北地區(qū)重要紐帶，是溝通關(guān)內(nèi)外主要城市間快速客運(yùn)通道。對(duì)線路經(jīng)由潮白河地區(qū)方案進(jìn)行研究，探討確定該區(qū)段線路走向的評(píng)價(jià)因素，包括穿越水源地、城市規(guī)劃、跨越重大河流、既有鐵路、高速公路及規(guī)劃道路、氣候條件、工程經(jīng)濟(jì)性等，最終確定上跨潮白河地區(qū)的線路走向及跨越潮白河的孔跨方案。

關(guān)鍵詞客運(yùn)專線水源地線路走向孔跨比選

1京沈客?？缭匠卑缀臃桨父艣r

北京至沈陽(yáng)客運(yùn)專線(以下簡(jiǎn)稱京沈客專)地處華北地區(qū)的北京市、河北省和東北地區(qū)遼寧省，全長(zhǎng)697 km，設(shè)計(jì)速度350 km/h。線路起自北京市朝陽(yáng)區(qū)，出站后向北，在順義區(qū)境內(nèi)沿京承高速公路東側(cè)向北，之后折向東上跨富密路后，以大跨連續(xù)梁的形式自京承鐵路高各莊站北咽喉區(qū)跨過(guò)。之后進(jìn)入懷柔區(qū)，繼續(xù)向東北跨過(guò)京密路，自趙各莊村中南部沿中高路通過(guò)，上跨懷河、京承高速公路、京承高速匝道(楊雁路)和大秦鐵路后在懷柔應(yīng)急水源地與第八水廠水源地之間設(shè)懷柔南高架站。出站后自耿辛莊南側(cè)通過(guò)，以40°角斜跨潮白河后進(jìn)入密云縣境內(nèi)，繼續(xù)向東在平頭村北上跨京承高速公路后，折向東北上跨規(guī)劃西統(tǒng)路，繞過(guò)密云規(guī)劃地塊后并行京承高速公路向東，上跨順密路互通后在寧村附近設(shè)密云高架站。懷柔南和密云站位是地方政府經(jīng)多次論證后選定的，因此圍繞確定的站位，結(jié)合沿線眾多控制因素，按照300 km/h標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展本區(qū)域的方案研究。

2京沈客?？绯卑缀涌刂泣c(diǎn)說(shuō)明及走向方案比選

京沈客專自順義區(qū)進(jìn)入懷柔區(qū)境內(nèi)后，為了減少拆遷，躲避高壓走廊鐵塔，滿足跨越重大道路、鐵路的角度及跨度，結(jié)合地方政府的設(shè)站要求，對(duì)懷柔、密云市區(qū)內(nèi)的線位進(jìn)行了詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)海河委員會(huì)關(guān)于跨潮白河的角度要求進(jìn)行走向方案比選。

2.1　控制點(diǎn)說(shuō)明

(1)城市規(guī)劃

自2009年項(xiàng)目建議書批復(fù)后，懷柔區(qū)及密云縣規(guī)劃部門結(jié)合多方面意見(jiàn)進(jìn)行了詳規(guī)設(shè)計(jì)，并對(duì)多個(gè)地塊進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。其中懷柔區(qū)城市主規(guī)劃在楊宋鎮(zhèn)，懷柔設(shè)站主要服務(wù)于規(guī)劃的楊宋影視城以及開(kāi)行市郊列車后懷柔區(qū)居民進(jìn)京；密云縣規(guī)劃主要在京承高速公路以北，南側(cè)主要結(jié)合密云站進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，對(duì)密云站進(jìn)行物業(yè)開(kāi)發(fā)以及市政一體化設(shè)計(jì)。密云站除作為京沈客專的中間站外還是北京開(kāi)行市郊列車的終點(diǎn)站。

(2)水源地

線位在懷柔區(qū)前后所經(jīng)地區(qū)水源地較多，由西向東依次經(jīng)過(guò)規(guī)劃順義第三水源地二級(jí)區(qū)、懷柔應(yīng)急水源地二級(jí)區(qū)以及第八水廠水源地防護(hù)區(qū)。為了避免懷柔南站設(shè)于水源地范圍內(nèi)，結(jié)合地方要求，在跨過(guò)大秦鐵路后設(shè)懷柔南高架站。

(3)重大河流

京沈客專在懷柔密云境內(nèi)跨越的主要河流為懷河和潮白河，其中潮白河為北京市的五大水系之一，也是海河水系的主要支流。

(4)既有鐵路及高速公路

京沈客專自西向東依次跨越既有京承鐵路高各莊站北咽喉和大秦鐵路，根據(jù)北京鐵路局及太原鐵路局要求，均需采用大跨連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工，跨點(diǎn)處要滿足跨越角度以滿足跨度要求。除跨越鐵路外，在該范圍內(nèi)兩跨京承高速公路。京承高速公路為雙向六車道，為了避免曲線地段設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器，直線段跨越京承高速公路角度不小于30°，曲線地段不小于40°(最小跨度100 m連續(xù)梁)。

(5)其他控制因素

線位經(jīng)過(guò)北京市郊區(qū)，除村莊密集外，近幾年隨著地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沿線溫室大棚、生態(tài)園密集；規(guī)劃道路較多，且需預(yù)留的寬度較大；高壓線眾多，且穿越500 kV高壓走廊，在滿足重大控制點(diǎn)的要求下，結(jié)合地方規(guī)劃，要求盡量減少拆遷。

2.2　走向方案比選

根據(jù)水利部海河水利委員會(huì)印發(fā)的海建管[2013]33號(hào)文(試行規(guī)定)第三章第十條規(guī)定：橋梁跨越河道應(yīng)使橋梁軸線與中高水流方向垂直，偏差不超過(guò)5°或采用一跨跨越河道的方式；而根據(jù)《北京市市屬河道管理和保護(hù)范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理規(guī)定》第十一條：原則上橋梁軸線應(yīng)與河道中心線正交，如因客觀原因確不能正交，夾角范圍應(yīng)在75°～105°之間或一跨過(guò)河。根據(jù)以上條文規(guī)定，結(jié)合沿線水源地保護(hù)區(qū)(順義第三水源地保護(hù)區(qū)、第八水廠水源地保護(hù)區(qū))，懷柔、密云規(guī)劃及站位等因素控制，并充分征求地方意見(jiàn)，對(duì)于跨越潮白河研究了以下兩個(gè)方案。

(1)I方案：繞避懷柔規(guī)劃40°跨潮白河方案

本段線位起自DK50+000，向東北方向跨越京密路、京承高速、懷河后，在規(guī)劃的楊宋影視城南段700 m設(shè)懷柔南站，地勢(shì)空曠，拆遷較少，有利于開(kāi)展物業(yè)開(kāi)發(fā)。站位軌面高程為15 m，出站后結(jié)合密云縣境內(nèi)的規(guī)劃及躲避拆遷，以40°交角跨越潮白河河道。之后折向東北，經(jīng)北京康順達(dá)農(nóng)業(yè)科技生態(tài)園、京承高速、輝煌礦山機(jī)械廠、水岸綠洲生態(tài)觀光園、北京達(dá)鑫利華機(jī)械設(shè)備有限公司等重大建筑物后，結(jié)合密云縣的規(guī)劃，并行京承高速公路向東跨越順密互通立交橋后設(shè)置密云站。方案比較終點(diǎn)為DK78+000，線路長(zhǎng)度28.8 km，平面最小曲線半徑5 000 m，限速300 km/h。

(2)Ⅱ方案：穿越懷柔規(guī)劃75°跨潮白河方案

本段線位起自DIK50+000，向東北方向跨越京密路、京承高速、懷河后，上跨大秦鐵路。為了盡量較少對(duì)規(guī)劃楊宋影視城的切割以及躲避拆遷，在規(guī)劃順義第三水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)懷柔南站(需調(diào)整水源保護(hù)區(qū)范圍)。由于站位上跨大秦鐵路，站位軌面高24 m，出站后結(jié)合海委要求，以75°交角跨越潮白河河道，之后折向東北跨越京承高速，經(jīng)臺(tái)上村、南金溝屯村后并行京承高速公路，后跨越順密互通立交橋后設(shè)置密云站，至方案比較終點(diǎn)DIK80+189。線路長(zhǎng)度30.19 km，平面最小曲線半徑4500 m，限速300 km/h。該方案受跨河角度及密云站位的影響，線位連續(xù)出現(xiàn)S形曲線，線形較差且切割懷柔區(qū)和密云縣的規(guī)劃地塊。

兩方案的對(duì)比分析如表1所示。

綜上，75°跨越潮白河方案雖然跨河角度較好，但是與水源地保護(hù)區(qū)及懷柔、密云規(guī)劃沖突嚴(yán)重，且線形較差、拆遷多、投資大；而40°跨潮白河方案平面線形順直，與懷柔、密云規(guī)劃結(jié)合較好，同時(shí)線路較短，節(jié)省運(yùn)營(yíng)時(shí)分，投資較75°跨河方案節(jié)省明顯。期間多次征求地方意見(jiàn)，由于75°跨河方案對(duì)地方規(guī)劃影響較大，地方不予支持。因此，以較好結(jié)合地方規(guī)劃、投資較省的40°跨潮白河方案作為推薦方案。

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3.1　潮白河河道概況

潮白河是海河水系的主要支流，上游由潮河、白河兩大支流組成。潮、白兩河自密云水庫(kù)出庫(kù)后，各自排放故道，于密云縣的河漕村匯合后稱潮白河。京沈客專跨潮白河的橋位位于潮河、白河匯合口下游約9.3 km處，河道樁號(hào)為k9+204。該處河道為平原河道，河道寬闊順直，現(xiàn)狀河道邊坡形式為植物護(hù)砌(如圖1所示)。

3.2　跨越潮白河設(shè)施現(xiàn)狀概況

(1)耿辛莊公路橋

位于京沈客?？绯卑缀訕蛭幌掠渭s700 m處，和潮白河基本正交，孔跨為30 m簡(jiǎn)支梁。

(2)京承高速公路橋

位于京沈客?？绯卑缀訕蛭幌掠? 200 m，和潮白河交叉角度60°。引橋?yàn)?0 m簡(jiǎn)支梁，主孔跨為(75+2×120+75) m矮塔斜拉橋。

3.3　橋梁孔跨方案的確定

京沈客?？绯卑缀娱L(zhǎng)度約為856 m，本次跨河孔跨的橋墩均采用圓端形實(shí)體橋墩和圓端形空心墩。橋梁線位與河道水流夾角40°，橋墩軸向與水流方向夾角50°，靠近河道堤壩側(cè)橋墩對(duì)水流挑流作用明顯，對(duì)堤腳處流速和流態(tài)影響較大，威脅堤壩穩(wěn)定。為減輕橋墩對(duì)河道堤壩穩(wěn)定的影響，將臨近大堤的橋墩按長(zhǎng)邊外擴(kuò)0.5 m做成圓形圍堰；基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)、挖井基礎(chǔ)等；設(shè)計(jì)洪水頻率為100年。

基于以上標(biāo)準(zhǔn)，橋梁跨越潮白河河槽研究了兩個(gè)方案：河槽56 m簡(jiǎn)支箱梁跨越方案和河槽100 m連續(xù)箱梁跨越方案，并對(duì)兩方案進(jìn)行了防洪評(píng)價(jià)，防洪評(píng)價(jià)的技術(shù)路線框圖如圖2所示。

(1)河槽56 m簡(jiǎn)支箱梁跨越方案

其孔跨布置為：1-(48+80+48) m連續(xù)箱梁+10-56 m簡(jiǎn)支箱梁+1-(60+100+60) m連續(xù)箱梁，本方案河槽內(nèi)需設(shè)置13個(gè)橋墩(如圖3所示)。

(2)河槽100 m連續(xù)箱梁跨越方案

其孔跨布置為：1-(60+100+60) m連續(xù)箱梁+1-64 m簡(jiǎn)支箱梁+1-(60+100+100+100+60) m連續(xù)箱梁+1-64 m簡(jiǎn)支箱梁1-(60+100+60) m連續(xù)箱梁，本方案河槽內(nèi)需設(shè)置10個(gè)橋墩(如圖4所示)。

經(jīng)過(guò)與北京市水務(wù)局對(duì)接，潮白河規(guī)劃中未給出100年一遇洪峰流量，因此需要采用同頻率組成法進(jìn)行100年一遇的洪峰流量推算。通過(guò)推算，100年一遇洪峰計(jì)算流量為2 915 m3/s。

基于推算的洪峰計(jì)算流量，通過(guò)建立二維水動(dòng)力模型，計(jì)算出橋梁建設(shè)對(duì)河道防洪的影響(包括壅水分析計(jì)算、堤頂超高復(fù)核、橋墩阻水面積計(jì)算以及河勢(shì)影響分析計(jì)算)以及洪水對(duì)橋梁的影響。通過(guò)計(jì)算，以上兩橋梁孔跨方案的施工對(duì)河道規(guī)劃基本沒(méi)有影響，兩方案設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均為100年一遇，符合國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201—94)的要求，但100 m連續(xù)箱梁跨越方案較56 m簡(jiǎn)支箱梁跨越方案河槽內(nèi)橋墩個(gè)數(shù)少，橋墩阻水對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定性影響小，臨近河堤的橋墩基礎(chǔ)施工時(shí)對(duì)河堤影響小，因此以河槽100 m連續(xù)箱梁跨越方案作為推薦方案。

4結(jié)束語(yǔ)

京沈客專在北京境內(nèi)跨越潮白河地區(qū)的線路方案控制因素較多，有地方規(guī)劃對(duì)車站平面位置選址要求，有水源保護(hù)區(qū)、城市規(guī)劃用地及重大立交對(duì)凈高的要求，以及對(duì)跨河角度的要求等，方案研究需綜合環(huán)境及工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)性做綜合分析。經(jīng)對(duì)對(duì)控制因素的分析及各控制區(qū)段方案比選，確定該段線路的最終走向方案；結(jié)合跨潮白河的角度，通過(guò)進(jìn)行防洪評(píng)價(jià)計(jì)算及評(píng)價(jià)分析，推薦的橋梁孔跨形式對(duì)河道規(guī)劃的實(shí)施基本沒(méi)有影響，但施工時(shí)需注意以下事項(xiàng)：

(1)建議項(xiàng)目合理安排工期，避免在汛期進(jìn)行主體工程施工；如在汛期施工需做好導(dǎo)流措施并制定相應(yīng)的防汛預(yù)案，報(bào)水利行政主管部門備案。

(2)建議施工單位及時(shí)將施工過(guò)程中產(chǎn)生的棄渣、垃圾等運(yùn)至指定地點(diǎn)，禁止堆放在灘地或河道內(nèi)。施工完成后，應(yīng)對(duì)棄土棄渣完全清除，并恢復(fù)河道原貌和河底高程，避免對(duì)河道行洪造成影響。

(3)距離堤壩較近橋墩基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)注意對(duì)堤防的保護(hù)，施工結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行土方回填夯實(shí)，恢復(fù)堤壩防護(hù)原狀，保證橋墩基礎(chǔ)與地基土層接觸緊密。

(4)考慮橋梁建設(shè)對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定以及堤防邊坡穩(wěn)定的不利影響，建議對(duì)橋址附近一定范圍內(nèi)的堤壩迎水坡進(jìn)行鋪砌防護(hù)，并請(qǐng)具有相應(yīng)水利資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行專項(xiàng)防護(hù)設(shè)計(jì)。

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中圖分類號(hào)：U212.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7479(2015)05-0065-04

作者簡(jiǎn)介：商麗娜(1986—)，女，2009年畢業(yè)于北京交通大學(xué)道路與鐵道工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

收稿日期：2015-06-11