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高速公路和高铁之间新建高铁并行方案研究

王立波

(江苏省铁路集团有限公司,南京 210000)

摘 要:新建苏南沿江铁路位于既有长深高速公路和既有宁杭高铁之间,其最小净距约为17.6 m。在研究相关公路与铁路并行规范以及施工安全距离要求的基础上,给出铁路与铁路之间最小间距和公路与铁路之间最小间距的建议,并结合宁杭高铁改建方案,对苏南沿江铁路的布线方案提出合理的建议。

关键词:高速铁路;高速公路;并行方案;安全距离

近年来,由于节约土地资源以及环保等要求,在城区新建高铁一般利用既有交通走廊或采取地下敷设形式。而同一走廊内的公路和铁路存在安全距离要求,两者并行需要考虑多方面因素,公路和铁路都有其占地范围,公路相关规范避免了汽车事故进入铁路运营限界、汽车撞击铁路设施以及施工过程对既有设施的影响。本文通过对新建苏南沿江铁路与既有长深高速公路以及既有宁杭高铁并行案例的分析,提出相关建议。

1 工程概况

苏南沿江铁路线路起于南京南站,经南京江宁区、镇江句容市、常州金坛区、常州武进区、常州经开区、无锡江阴市、苏州张家港市及苏州常熟市,止于苏州太仓市,线路全长约280 km,采用设计速度为350 km/h 的高速铁路标准。苏南沿江铁路南京南站至江宁站线路并行既有长深高速公路和既有宁杭高铁,经过深入比选,拟选择苏南沿江铁路线位在宁杭高铁东侧方案和宁杭高铁西侧方案进一步论证。长深高速公路南京段设计速度为120 km/h,其中,并行段为双向八车道,路基宽度为42 m。宁杭高铁设计速度为350 km/h,其并行段为桥梁。长深高速公路与宁杭高铁之间的净距离最小约为17.6 m。南京南站至江宁站线路走向方案示意图如图1 所示。

图1 南京南站至江宁站线路走向方案示意图

2 铁路与公路并行间距相关规范及标准

(1)《公路法》规定禁止在公路两侧的建筑控制区内修建建筑物和地面构筑物;《公路安全保护条例》及《江苏省高速公路条例》规定高速公路隔离栅外缘起30 m 为高速公路建筑控制区。

(2)《公路工程技术标准》JTG B01—2014 规定铁路与公路平行相邻时,铁路用地界与高速公路用地界间距不宜小于30 m[1]。

(3)《公路铁路并行路段设计技术规范》JT/T 1116—2017 规定高速公路与高速铁路并行时,外边缘距离极限值可采用20 m[2]。

(4)《铁路安全管理条例》规定了铁路线路安全保护区的范围,即城市市区为高速铁路桥梁外侧起向外10 m;城市郊区居民区为高速铁路桥梁外侧起12 m;村镇居民区为高速铁路桥梁外侧起15 m。

(5)铁路线路安全保护区与公路建筑控制区重叠的,由县级以上地方人民政府组织有关部门依照法律、行政法规的规定协商划定并进行公告。

3 铁路与铁路并行间距研究

新建铁路与既有铁路并行时,根据中国铁路设计集团石济客专并行京沪高铁专题研究成果,相邻线的最小线间距(以下简称“线间距”)不应小于25 m。

3.1 桥墩基础基坑采用放坡开挖安全要求

一般情况下,要保证桥梁墩台及基础的开挖不致使临近路基出现滑坡、崩塌等现象,安全净距需满足:

式中,m1 为既有线边坡坡率,取1.5;h1 为既有线路路基高度;m2 为开挖坡率,取为1;h2 为开挖深度,取为2 m;2 为考虑动载影响所需护道宽度,m;0.5为开挖富余量,m。

根据式(1),计算安全线间距一般不超过20 m。桥梁基础放坡开挖安全距离示意图如图2 所示。

图2 桥梁基础放坡开挖安全距离示意图(单位:m)

3.2 钢筋笼或机械臂失稳安全要求

吊车高度大于吊车至铁路限界之间距离的施工,按照钢筋笼或机械臂失稳的工况进行安全分析。钢筋笼或机械臂失稳示意图如图3 所示。

图3 钢筋笼或机械臂失稳示意图(单位:m)

根据图3,失稳分析工况数据为:钢筋笼长10 m一节,吊索长5 m,钢筋笼距离地面1 m,终起吊高度为16 m。施工时可能有以下情况发生:①吊索断裂,钢筋笼从吊机掉落下来向既有线倾覆;②吊机失稳,吊杆向既有线倾覆。

钢筋笼倾覆和吊机失稳吊杆倾覆两种情况,以钢筋笼倾覆最为不利。考虑起吊高度、钢筋笼吊装位置等变化因素,钢筋笼倾覆时再增加2 m 的安全距离,新线与既有线之间的线间距按照20 m 取值,可以确保基础施工时既有铁路的运营安全。

3.3 架桥机施工倾覆或旋转安全要求

架桥机架梁时,设备或梁体翻落可能侵入限界的施工,按照架桥机施工倾覆、旋转等可能侵入既有铁路或影响接触网安全的工况进行分析。架桥机倾覆情况示意图如图4 所示。

图4 架桥机倾覆情况示意图

假定新建铁路平均桥高为11 m,其中,梁顶至地面的平均高度为10 m。双线箱梁架桥机前支腿高12.6 m。按照其以1 个支承垫石点为中心旋转倾覆,并增加2 m 安全距离,即新建线与既有线之间的线间距按照21 m 考虑,可以确保架梁施工时即有铁路的运营安全。

3.4 钻孔桩机等安装或拆卸倾倒安全要求

按照钻孔桩机施工倾覆可能侵入既有铁路或影响接触网安全的工况进行分析。钻机倾覆情况示意图如图5 所示。

图5 钻机倾覆情况示意图

假定钻机大臂长17 m,钻头高1.5 m,钻头距离地面1.5 m,钻机作业时总高度为20 m,旋转半径为4 m。钻杆倾覆时,若考虑1 m 的安全值,则相邻线最小线间距须为25 m,可以确保钻孔施工时既有铁路的运营安全。

3.5 极限状态安全线间距分析

极限状态下,从限界角度考虑,新建线与既有线均为桥梁时,新建桥梁采用现浇方式施工。极限情况下其间距不应小于10.6 m(桥梁边缘至桥梁边缘3 m)。现浇施工最小线间距示意图如图6 所示。

图6 现浇施工最小线间距示意图(单位:m)

综上,如果考虑施工影响,铁路与铁路的线间距最小应为25 m;如果不考虑施工影响,极限状态下线间距要求最小为10.6 m。

4 苏南沿江铁路与长深高速公路并行方案

4.1 研究思路

宁杭高铁西侧布线方案靠近江宁主城区,对沿线居民区有一定的影响。因此,本文重点论证苏南沿江铁路宁杭客专东侧布线方案。该段宁杭高铁与长深高速公路边缘最小间距仅为17.6 m,根据不同的铁路线间距及铁路与高速公路边缘距离,提出3 种研究方案,如表1 所示。

表1 研究方案一览

4.2 方案Ⅰ

按满足架桥机施工空间考虑,苏南沿江铁路右线与宁杭高铁线间距按10.6 m 控制,在高速公路不改线的情况下,苏南沿江铁路桥梁边缘距离长深高速公路投影范围应为2 m。穿越最不利点位置平面图如图7 所示。方案Ⅰ断面示意图如图8 所示。

图7 穿越最不利点位置平面图

图8 方案Ⅰ断面示意图(单位:m)

优缺点分析:该方案的优点是高速公路不用改线,无拆迁,对高速公路通行及运营影响较小。缺点是新建铁路与既有高铁线间距仅为10.6 m,不满足相关规范要求,需要加强施工和运营阶段的保护措施。宁杭高速公路不改移,社会影响小,经济效益最优。

4.3 方案Ⅱ

在保证苏南沿江铁路与宁杭高铁间距不小于25 m、与长深高速公路边缘间距不小于20 m 的情况下,对长深高速公路进行改移,满足铁路与铁路之间及公路与铁路之间的间距要求。方案Ⅱ断面示意图如图9 所示。

图9 方案Ⅱ断面示意图(单位:m)

该方案实施期间,路基段尽量保证双向六车道通行;桥梁段保证双向四车道通行。根据实际工程情况,可分为3 个施工阶段。改移施工交通组织方案示意图如图10 所示。

图10 改移施工交通组织方案示意图

优缺点分析:该方案的优点是对铁路和高速公路的影响小,缺点是需要对高速公路进行改移,社会影响大,征地拆迁推进难度大,且增加改移费用约10 亿元[3-5]。

4.4 方案Ⅲ

在保证苏南沿江铁路与宁杭客专线间距不小于25 m、正线与长深高速公路用地间距不小于30 m的情况下,对长深高速公路进行改移,施工期间交通组织参见方案Ⅱ。方案Ⅲ断面示意图如图11所示。

图11 方案Ⅲ断面示意图(单位:m)

优缺点分析:该方案的优点是对铁路和高速公路的影响最小,满足所有规范要求。缺点是需要对高速公路进行改移,交通疏解社会影响大,征地拆迁范围及实施难度大,且增加改移费用约13 亿元。

5 结论

(1)铁路与铁路的最小线间距一般为25 m,如小于25 m,则需要对既有铁路的运营安全进行评估。

(2)公路与铁路最小净距一般采用30 m,极限值为20 m,若无特殊情况,一般不采用极限状态值。

(3)本文所述方案Ⅰ的工程风险较大,方案Ⅲ的征地范围和工程造价较大,可实施性均较差。因此,建议本工程在采用方案Ⅱ的基础上,结合高速公路半幅改移方案深化设计,并开展铁路运营安全评估。

参考文献

[1]中华人民共和国交通运输部.公路工程技术标准:JTG B01—2014[S].北京:人民交通出版社,2014.

[2]中华人民共和国交通运输部.公路铁路并行路段设计技术规范:JT/T 1116—2017[S].北京:[出版者不详],2017.

[3]徐磊.广清城际铁路上跨并行广清大道公路改移设计[J].山西建筑,2013,39(10):128-130.

[4]时洪斌.高速公路与铁路并行路段防撞挡墙设计研究[J].路基工程,2013,168(3):129-132.

[5]侯福国,王俊彪,禹志阳.铁路客运专线与公路并行区段柔性防护预留变形空间的研究[J].中国铁道科学,2007,28(3):23-26.

Research on New High-Speed Rail Parallel Route Between Expressway and High-Speed Rail

WANG Libo(Jiangsu Railway Group Co.,Ltd.,Nanjing 210000,China)

Abstract:The route scheme of South Jiangsu Coastal Railway between Chang-Shen Expressway and Ning-Hang High-Speed Rail is researched.The minimum distance between Chang-Shen Expressway and Ning-Hang High-Speed Rail is about 17.6 m.On the basis of studying the parallel regulations and the safety distance requirements of the construction,the minimum distance of suggestions are given.And combined with the reconstruction of the expressway traffic relocation plan,the solution is put forward.

Key words:high-speed rail;expressway;parallel;safety distance

中图分类号:U212.36

文献标识码：A

文章编号:1672-9889(2020)01-0089-04

采用日期:2019-04-15

第一作者:王立波(1979—),男,高级工程师,主要从事铁路建设项目管理工作。