郑州至焦作铁路黄河桥位方案比选研究

　

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055)

1　郑焦线概况

郑州至焦作铁路(以下简称“郑焦线”)位于河南省西北部，郑州市和焦作市境内，南起郑州枢纽郑州站，向北跨越黄河后经武陟县、修武县，沿新月线引入既有焦作站。正线全长77.063 km，其中新建线路长68.566 km，利用既有京广线8.497 km。

该线是中原城市群城际轨道交通网的重要组成部分，主要承担郑州、焦作两市间及两地区与城际轨道交通网其他城市间客流。黄河特大桥是其重点工程。

2　沿线自然特征

2.1　地形地貌特征

线路经过区域隶属太行山脉与豫北平原的交接地带，地势总体北高南低、西高东低，地形变化不大。地貌类型主要有山前倾斜平原、冲积平原、黄河滩地等类型。

2.2　工程地质特征

线路位于华北板块南华北断坳内，地形相对比较简单，起伏不大；第四系覆盖层较厚，构造影响较小；不良地质不甚发育：表层饱和砂层可能发生地震液化，特殊岩土为松软土，主要分布在冲洪积平原，对工程有一定影响。总体来说工程地质条件一般。

2.3　水文特征

跨越黄河流域的河流主要有黄河及其支流枯河，位于黄河中下游分界处。

沿线地表径流主要有黄河及其支流和人工沟渠。

2.4　环境敏感点特征

线路沿线分布有黄河国家地质公园、黄河湿地自然保护区、黄河风景名胜区、黄河邙山地表水饮用水源保护区、郑州段黄河鲤国家级水产种质资源保护区。上述几处敏感区规划范围存在区域重叠现象，且敏感区规划面积较大。

2.5　经济据点分布及交通规划

本通道重要政治经济据点主要有郑州市惠济区、焦作市及所辖修武县和武陟县等，对线路走向及桥位选择有重要影响。

研究区域内在建或规划的高等级公路主要有武西高速、G107国道、京珠高速公路黄河桥。

3　桥位方案比选

3.1　影响桥位方案的因素

(1)线路走向方案影响

本线需经过沿线的重要经济据点，线位走向是影响黄河桥位选择的重要因素。

(2)黄河桥位资源分布

根据线路走向，航空线附近分布的黄河桥有在建武西高速公路桥、既有京广线桥、G107国道郑州大桥、在建京广客运专线桥、京珠高速公路桥。京广铁路黄河桥位于武陟线至惠济区段航空线附近。在建武西高速公路桥位于既有京广线黄河桥上游3.6 km桃花峪处，G107国道郑州大桥、在建京广客运专线桥、京珠高速公路桥分别位于既有京广线黄河桥下游14 km，23 km，28 km处。

(3)既有京广线黄河桥改造

既有京广线黄河桥建成于1960年，为71孔40 m上承式钢板梁双线桥，全长2 889.9 m。1964年10月三门峡水库建成后，1964～1978年，在无大洪水的情况下，桥下均发生较大冲刷，高程达82～83 m，为既有京广线的咽喉地段。由于该桥桥龄较长，铁路运营维修病害较多，多次整治仍无法满足其正常使用，许多指标不满足新规范要求，目前已限速60～80 km/h通过，已成为京广线大动脉的主要限速点之一，亟待改造。

(4)地质、水文及环保条件

既有京广铁路黄河桥位于黄河中下游分界处。京广铁路上游为黄河中游段，受两岸山体及地形束缚，河势摆动相对较小，河道宽度较窄；京广铁路下游黄河河道摆动性很强，主槽范围不定，河滩较宽。

本段范围内分布有比较集中的环境敏感区，由于规划面积较大，线路需部分穿越，不同桥位方案对敏感区也有不同程度的影响。

3.2　设计原则

应考虑跨越黄河的特殊性和稀缺性，珍惜桥位资源。

根据线路走向，结合既有黄河桥位分布及黄委会有关黄河桥位相关规划，优先选择线路顺直、工程经济合理的方案，同时兼顾相关线路桥位规划。

区域内环境敏感点分布较多，黄河桥位选择应尽可能减少对环境敏感点的影响。

3.3　桥位方案分析

研究范围内既有及在建的黄河桥已较为密集。根据《黄河河道管理范围内建设项目技术审查标准(试行)》规定，在黄河桃花峪—高村河段桥梁容许间距为4 km，桥梁孔跨主槽不小于100 m，滩地孔跨不小于40 m，河道内需全桥跨越。结合既有/在建黄河桥的分布，本次考虑研究的黄河桥位有在建武西高速公路桃花峪桥位、既有京广铁路黄河桥位、京广铁路黄河桥下游8 km处新选岗李桥位、G107国道郑州黄河公路大桥、在建京广客运专线黄河桥、京珠高速公路黄河桥。

根据郑州铁路枢纽布局，郑焦城际铁路需从既有京广线郑州站或在建京广客专郑州东站引出。结合线路走向，引入郑州站方案需考虑的黄河桥位有在建武西高速公路桃花峪桥位、既有京广铁路黄河桥位、京广铁路黄河桥下游8 km处新选岗李桥位三个桥位方案，引入郑州东站方案需考虑的黄河桥位有京广铁路黄河桥下游8 km处新选岗李桥位、G107国道郑州黄河公路大桥、在建京广客运专线黄河桥、京珠高速公路黄河桥四个桥位方案。

根据郑州铁路枢纽规划，郑州站为主要办理城际、普速作业的客运站；郑州东站主要为高速铁路客运站，且该站已不具备北端引入条件，因此本线需引入京广线郑州站。结合枢纽布局及前述影响因素，主要研究了武西高速公路桃花峪桥位、京广桥下游四线桥桥位及岗李桥位三个桥位方案。根据郑州市规划及黄委会意见，郑焦线利用在建武西高速公路桃花峪桥位需将原公路桥改建为公铁两用桥，而该桥已经开工建设，协调难度大，不具备同步实施的可能性，因此予以放弃。本次重点对京广桥下游四线桥位和岗李桥位方案进行研究比较(如图1所示)。

3.4　桥位方案比选

(1)方案说明

京广桥下游四线桥桥位方案(Ⅰ方案)：

本方案原则利用既有京广线黄河桥位，结合黄委会及铁路局意见，需改建京广线，与改建后京广线四线共桥位跨越黄河。该方案并既有京广线西侧向北，经黄河风景区后于京广线黄河桥下游100～250 m处与改建后京广线四线共桥位跨越黄河，跨武西高速公路，于武陟县东侧规划发展区边缘设武陟东站，向北跨郑焦晋高速公路、新月第二双线铁路后至比较终点。线路正线长度为45.85 km，桥梁总长23.21 km，桥梁比50.62%，引起既有京广线改建15.339 km。

岗李桥位方案(Ⅱ方案)：

该方案并既有京广线西侧引出，于东双桥北侧跨过既有京广线向东北，于岗李水库西侧跨过黄河后折向西北，跨郑焦晋高速公路、既有京广铁路、共产主义渠，于宋庄附近设武陟东站，出站跨武西高速公路、新月第二双线铁路后至比较终点。线路正线长度为48.614 km，桥梁总长32.28 km，桥梁比66.40%。

(2)方案分析比选

两方案比较见表1。

图1　桥位方案比选示意

两方案优缺点分析见表2。

表1　主要工程数量及投资比较

表2　方案优缺点分析

(3)推荐意见

综合以上分析，京广桥下游四线桥桥位方案投资少、线路顺直，并能有效拉动武陟县经济发展，与改建后京广线共用桥位跨越黄河，整治了既有桥病害，节约桥位资源，予以采用。

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[3]中华人民共和国铁道.TB 10020—2009高速铁路设计规范(试行)[S].北京：中国铁道出版社，2010

[4]郝瀛.铁路选线设计[M].北京：中国铁道出版社，1996

[5]赵清为.铁路工程技术手册[M].北京：中国铁道出版社，1994

[6]中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路郑州至焦作线预可行性研究报告[R].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2009

[7]中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路郑州至焦作线可行性研究报告：第一篇(总说明书).北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2009

[8]中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路郑州至焦作线可行性研究报告：第五篇(线路)[R].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2009

[9]中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路郑州至焦作线初步设计：第一篇(总说明书)[Z].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2009

[10]中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路郑州至焦作线初步设计：第五篇(线路)[Z].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2009

[11]中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路郑州至焦作线施工图：第一篇(总说明)[Z].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2010

[12]马永强.郑焦铁路郑州黄河大桥主桥钢桁梁架设施工方案研究[J].铁道勘察，2012(4)：74-77