泛亚铁路玉溪至磨憨段元江桥位线路方案研究

徐 涛

(中铁二院工程集团有限责任公司,昆明 650200)

1 概况

泛亚铁路中线是中国通往东南亚及南亚的重要通道,起点为昆明,终点为新加坡,全长3 640 km,其中国内段玉溪至磨憨铁路是其重要的组成部分,其北起于昆玉铁路玉溪西站接轨,向南经玉溪、普洱、西双版纳等州市,至中(国)老 (挝)边境口岸磨憨,线路全长503.169 km。

玉磨铁路翻越两山(哀牢山、无量山),横跨四水(元江—红河、阿墨江、把边江、澜沧江—湄公河),山高谷深、大起大落,地势由北西向南东倾斜,多为构造侵蚀高中山、中山地貌。项目地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带附近之扬子亚板块、印支亚板块、滇缅泰亚板块,沿线深大活动断裂及褶皱发育,属我国著名的滇西南地震带,构造地震频繁,工程地质具‘三高’(高地热、高地应力、高地震烈度)、‘四活跃’(活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程)的特征。因此全线地质地形条件极其复杂。

2 元江地形地质特征

2.1 地形地貌

元江—红河为中国和东南亚地区一条重要的国际河流,经云南省红河哈尼族彝族自治州河口县境入越南,在中国云南省境内称元江,流域称红河流域。元江河谷为全线最低点,地面高程300～400 m,河谷两岸高程普遍在1 100 ～1700 m,自然横坡15°～60°,部分地段岸坡近直立,相对高差达700 m以上,两岸与深切河谷构成明显的“V”字形地貌,为全线河谷最深,高差最大地段,因此,地形条件决定了线路必须以高墩大跨通过才能适应地形的需要。

2.2 地层岩性

沿线地层主要为上覆第四系全新统泥石流堆积层(Q4

sef)块石土,冲洪积层 (Q4al+pl)细砂 、卵石土 ,下伏基岩为三叠系上统舍资组(T3sa)砂岩夹黑色泥岩。

2.3 地震动参数

根据 《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)及中国地震局地壳应力研究所《新建铁路玉溪至磨憨线工程场地地震安全性评价成果》(2010年12月)划分,测区地震动峰值加速度为0.15g,地震动反应谱特征周期为0.45 s。

2.4 不良地质

段内不良地质为砂土液化、崩塌、泥石流等,无特殊岩土。

3 线路方案比选

3.1 主要控制因素分析

元江由于其极其困难的地形地质条件,决定了该段线路方案的基本走向,选择合适的桥位,合理的墩高及跨度是该段方案成立的首要控制因素。

(2)红河活动断裂带

红河断裂规模巨大、活动性强,线路以桥方式上跨通过,墩高的限制成为该段方案的主要控制因素。

(3)元江车站

元江县为本段线路上的重要县城,合理确定元江站的位置是本段线路方案需要考虑的一个重要因素。

(4)炭质页岩地层及可溶岩地层

隧道通过炭质页岩及可溶岩地层时,工程风险较大,是线路方案考虑的重要因素。

但“无中生有”过程在自由意志中的具体发生机制是什么？我们在此悬置这个问题，但这并不会影响到我们的结论。对于我们来说，这的确是神秘的，而这种神秘也可以归到自由意志本身的神秘性中去。在我们这个把经典力学作为理解世界首选理论框架的时代，这似乎是一个难以理解和接受的说法。与“无中生有”概念同样神秘难解的话题大概是宇宙起源与量子力学不确定性原理了，这些主题同样充满争议。到这里，我们似乎触及了某些讨论的边界，或者面临一些基本问题上的困惑。

(5)其他

元墨高速公路、哀牢山活动断裂、杨武-青龙厂断裂等对线位及高程设计也有一定的限制。

3.2 线路方案设计思路

根据控制因素的分析,本段线路方案研究的基本思路为,坚持桥位选线、地质选线的原则,同时尽量考虑元江站位的设置条件。

3.3 方案研究

结合地形、地质条件,研究了峨戛、元墨高速公路桥上游、南晒3个桥位方案,其中峨戛桥位又研究了低桥位甘庄顺直方案、低桥位甘庄展线方案、高桥位干坝取直方案,如图1所示。

图1 线路方案平面示意

(1)峨戛低桥位甘庄顺直方案:该方案于杨武下穿玉元高速后,穿杨武隧道,距杨武—青龙厂断裂约1.5 km紧坡下至甘庄后折向西南,在峨戛附近跨越元江,之后上跨南溪河及元磨高速,于高寨设元江站,再于瓦纳温泉东侧两跨清水河、经安定隧道至墨江站。

(2)峨戛低桥位甘庄展线方案:线路自杨武下穿玉元高速后经垤大寨,穿杨武隧道,过假莫代水库后折向西南,在峨戛附近跨越元江,后上跨南溪河及元磨高速,于高寨设元江站,于瓦纳温泉东侧两跨清水河、经安定隧道至墨江站。该方案通过甘庄展线抬高了杨武至甘庄一带的线路高程。

(3)峨戛高桥干坝取直方案:由于该段地质条件差,因此为缩短线路长度以尽快通过,研究了峨戛高桥干坝取直方案。线路于杨武下穿玉元高速后穿杨武隧道,在峨戛附近跨越元江,于高寨设站后跨南溪河及元磨高速,之后于瓦纳温泉东侧两跨清水河、经安定隧道至墨江站。

(4)公路桥上游桥位方案:该方案是缩短线路长度以尽快通过的又一方案。线路穿杨武隧道后向南,在玉元高速公路红河大桥上游跨越元江,设元江站后上跨南溪河、红河断裂及元磨高速,之后于瓦纳温泉东侧两跨清水河、经安定隧道至墨江站。

(5)南晒桥位方案:线路于杨武下穿玉元高速后向南穿杨武隧道,于南晒附近跨越元江后设元江站,再穿牛街山隧道于瓦纳东侧四跨清水河,经安定隧道至墨江站。

3.4 方案比较

各方案对比分析见表1。

表1 元江桥位线路方案对比分析

经比较分析,公路桥上游桥位方案由于跨越红河活动断裂桥高达157 m,桥梁风险极高,技术上基本不可行,研究后予以放弃。南晒桥位由于存在严重的不良地质问题,同时线路绕行过长,投资巨大,也基本放弃。峨戛桥位干坝取直方案虽线路最顺直,但考虑到元江桥跨度大,技术及施工风险大,也不易采用。峨戛桥位甘庄展线方案,虽可减小隧道埋深,但由于穿越于T3h含炭质页岩,相对于甘庄顺直方案施工风险相对较大,同时线路较长,投资高,因此放弃。甘庄顺直方案技术上可行,地质条件相对较好,元江桥位置好、桥形技术成熟,车站位置好,投资最少,因此推荐该方案。

4 结语

通过对元江桥位线路方案的比选研究,可以得出复杂地质条件等多重控制因素下选线的基本原则。

(1)必须结合地质条件,坚持重大控制工程优先选址确定线路方案的原则。

(2)活动断裂影响范围大,其所在位置地形陡峻、岩石破碎,滑坡、崩塌、岩堆等地质问题突出,因此线路必须尽可能远离断裂带,难以绕避时,也不可平行断裂带行进,必须以大角度穿越。

(3)对于上跨活动断裂时,必须采用简单工程,采用桥梁跨越时,必须控制桥梁墩台高度。

(4)对于深埋的长大隧道,应尽量采用抬高线路高程,以减少可能出现的高地应力、高地热风险。

(5)可溶岩及炭质岩地层不可控风险较大,应避免或尽量减少穿越长度。

[1] 中铁二院工程集团有限责任公司.新建玉溪至磨憨铁路可行性研究总说明书[R].成都:中铁二院工程集团有限责任公司,2010.

[2] 中铁二院工程集团有限责任公司.新建玉溪至磨憨铁路可行性研究地质报告[R].成都:中铁二院工程集团有限责任公司,2010.

[3] 中铁二院工程集团有限责任公司.新建玉溪至磨憨铁路可行性研究补充材料[R].成都:中铁二院工程集团有限责任公司,2011.

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