蒙西华中铁路荆门至荆州段与汉宜铁路立交方案研究

彭妮兰 陈晓珠

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

1 概述

蒙西至华中地区铁路煤运通道是连接蒙陕甘宁能源“金三角”地区与鄂湘赣等华中地区的国家战略运输通道，是衔接多条煤炭集疏运线路，点网结合，铁水联运的大能力、高效煤炭运输体系和国家综合交通运输系统的重要组成部分。蒙西华中铁路荆门至荆州段自北向南途径湖北省的两个地级市，舍弃了利用既有地方铁路荆沙线增二线方案，采取东绕两市取直的新建双线方案，区段线路长度121.855 km，在荆州市城东与2012年7月刚刚投入运营的汉(武汉)宜(宜昌)铁路形成立交。汉宜铁路是沪汉蓉快速铁路通道的重要“一横”，在全国铁路网中起着承东启西、连接南北的衔接作用。

该区域位于江汉平原腹地，河湖沟渠纵横交错，公路网发达，人口稠密。如何选择跨越位置及跨越方式，受制因素非常多，主要受长湖湿地市级自然保护区、长湖通航要求、百年洪水位、汉宜铁路纵断面情况、国道318荆州段改扩建工程、既有国道318、汉宜高速公路及国道318沿线厂矿企业拆迁等影响。

2 线路跨越位置方案研究

2.1 跨越位置控制因素分析

(1)汉宜铁路

汉宜铁路东起汉口站，终至宜昌东站，穿越江汉平原腹地的汉川、天门、仙桃等地市，全长293.1 km，设计时速200 km，最小曲线半径5 500 m，线间距4.6 m，限制坡度为9‰，预留进一步提速的条件，为国家Ⅰ级双线电气化铁路。

(2)环境敏感点

长湖湿地市级自然保护区:位于荆州市北郊约3 km，核心区位于荆州市的荆州、沙市两区，靠近长江中游北岸，系江汉平原四湖流域上游，湿地总面积157.5 km2，其中核心区面积约50 km2。保护区主要保护对象为水生生物及其赖以生存的湖泊湿地生态系统。本线不可避免穿越其保护区，经环评论证，应尽量以桥梁形式穿越。

(3)荆州市城市发展规划

荆州市地处湖北省中南部，江汉平原腹地，总面积约1.41万km2，市区建成面积53 km2，人口645.73万(2010年)。根据《荆州市城市总体规划(2011～2020)》，北至汉宜铁路，东至岑河镇均为荆州工业园区。此外，在关咀镇东侧、汉宜铁路南侧新建了银湖工业园，对本线有很大的影响。

(4)国道318及其改扩建工程

既有国道318为二级公路，路面宽度12 m，穿沙市区观音垱镇而过，该镇位于荆州市规划工业园区范围，民居、厂矿企业多位于老国道两侧。由于城市的快速发展，既有的国道已经无法满足日益增长的客货运输需求，国道改扩建工程已于2012年底开工建设。扩建后的新国道318为双向四车道一级公路标准，路基宽度24.5 m，设计行车速度80 km/h。由于既有国道318观音垱镇两侧建筑物密集，原位加宽拆迁量巨大，故改扩建工程自皇屯村东侧引出向北外绕观音垱镇，同时既有国道作为市政道路继续使用。因此，本线需与新、老国道318两条公路立交，新国道318距离汉宜铁路以南 560 m，老国道318距离汉宜铁路以南830 m。

(5)汉宜高速公路与在建江南高速公路荆州连接线

在建江南高速公路是岳阳至宜昌高速公路的组成部分，江南高速荆州连接线与本线跨越长江的主跨部分设计为公铁合建，跨越长江后往北与汉宜(沪渝)高速公路设置互通立交，该互通立交距离本线以东不足800 m，直接影响到本线与汉宜铁路、汉宜高速公路交叉跨越点的选择。

(6)厂房拆迁

所经沿线为荆州市规划工业园区，其中银湖工业园是受影响最大的片区。观音垱镇东侧、国道318南侧有湖北海富家具有限公司、荆州市领御实业有限公司等企业，以及一些在建厂房，线位应予以绕避。

2.2 跨越位置的选择

本线自北向南依次须绕避环境敏感点，跨越汉宜铁路、天井渠、国道318改建工程、既有国道318、汉宜高速公路、地下军用电缆、光缆等，这些被跨越工程相互之间的距离均较近。若本线下穿汉宜铁路，选择在汉宜铁路DK186+810处的观音垱特大桥下通过，该位置为汉宜铁路在可立交范围内的纵断面制高点;若本线上跨汉宜铁路，应东绕至汉宜铁路DK185+950处，该位置为汉宜铁路在可立交范围内的纵断面最低点，但跨越点正南国道318路侧有东西长约1 km，南北长约0.25 km的工厂密集区，继续向东绕避该区域后，则影响江南高速公路荆州连接线与汉宜高速公路互通立交的设置，且东绕方案线路展长0.6 km，线形较差，投资增加。因此，研究后对东绕方案舍弃，即不论是上跨还是下穿汉宜铁路，平面位置均一致。

3 线路跨越方式研究

本线自北向南在区域内依次与汉宜铁路、天井渠、国道318改建工程、既有国道318、汉宜高速公路等重大交通及水利工程交叉。线路跨越位置确定后，需重

点研究其交叉跨越方式。

3.1 气象及水文条件

荆州地区属北亚热带季风气候，年平均降雨量1 097.1 mm，最大年降水量1 530 mm，年平均降雨天数达118.5 d，雨量集中在4～10月。

长湖介于长江、汉水及其分流东荆河之间，由于两岸天然堤的存在，在两河之间，形成相对低下的长条状河间洼地，在洼地中相对更低的地区积水成湖。湖体由庙湖、太湖港、海子湖及长湖本体组成，大致呈东西走向，横跨江陵、荆门市与荆州市，因其外形窄长故名长湖。长湖流域面积2 265 km2，湖底一般高程27.2～28.0 m左右，正常水位为30.5 m。按照湖北省水利水电勘测设计院1996年《长湖防洪预案》确定的调度原则进行长湖洪水排蓄演算，100年一遇设计洪水位为32.13 m(黄海高程)。

近几年受极端气候影响，降雨量及持续时间日趋严重，受暴流影响地表冲沟水系发育，加之上世纪六七十年代大规模水利建设，形成“井”字型灌溉水系，研究范围内受影响的大型干渠主要有汉宜铁路南侧的天井渠、汉宜高速公路以南的豉湖渠等，尤其是天井渠因位于汉宜铁路南侧极近，对本线跨越方式的选择影响较大。

3.2 跨越方式的选择

(1)下穿汉宜铁路方案

本线跨越长湖后自郑家洼向南，下穿汉宜铁路、新国道318，再上跨既有国道318、汉宜高速公路、豉湖渠后至比较终点。下穿汉宜铁路处路肩控制洪水位高程33.13 m，汉宜铁路梁底36.90 m，下穿汉宜铁路方案路肩设计高程为29.09 m，不满足洪水位要求，需设铁路U形槽下穿汉宜铁路，避免洪水的危害。新国道318与汉宜铁路距离仅560 m，受铁路限坡(6‰)限制，必须将新国道318改建为公跨铁上跨本线;同时本线跨越既有国道318也因净空不足，需对既有国道进行局部下挖，设公路U形槽通过。线路长度6.4 km，新建桥梁1座1.667 km，桥梁比26%，新建铁路U形槽1500延长米，天井渠倒虹吸1座11 m(宽)×38 m(长)×3.5 m(高);改移等级道路2处1.566 km，其中，新国道318公跨铁改移道路的路宽24.5 m，新建公路桥1座，长635 m;既有国道318路宽12 m，新建公路U形槽195延长米。工程投资估算约51 703万元。

U形槽路基设计说明:

本线在CK1396+340处下穿汉宜铁路(汉宜铁路里程DK186+810)，下穿位置在观音垱特大桥15号桥墩和16号桥墩之间。由于汉宜高铁大桥两侧长湖百年洪水位超过本线路肩线，考虑防洪要求，本线采用U形槽型式下穿汉宜铁路。为保证施工期间汉宜高铁的安全，减少对汉宜铁路桥梁承台基础的影响，应尽可能地减少U形槽结构尺寸，从而增大U形槽与汉宜铁路桥梁承台间的距离。经研究确定，双线U形槽断面尺寸按隧道建筑限界设计，建筑限界半宽(即设计线路中心左线到U形槽内壁距离)为2.875 m;U形槽净宽为9.75 m，总宽11.35 m。设计使用年限按100年考虑。设计荷载:列车活载、轨道荷载、U形槽自重、土压力、水压力、水浮力、雨棚荷载、声屏障荷载(如图1、图2所示)。

图1 U形槽雨棚鸟瞰

图2 U形槽雨棚内部效果

天井渠倒虹吸设计:

本线在下穿汉宜铁路之后，随即跨越其南侧的天井渠，因不满足百年洪水位要求，将天井渠改为倒虹吸，该倒虹吸尺寸大，后期运营维护复杂。

(2)上跨汉宜铁路方案

本方案自郑家洼起依次跨越汉宜铁路、新国道318、既有国道318、汉宜高速公路、豉湖渠后至比较终点。汉宜铁路限界考虑双层集装箱，净空为7.96 m。线路长度6.4 km，新建桥梁1座5.758 km，桥梁比90%，工程投资估算约55 284万元。

4 综合分析

从营业线安全角度分析:本线上跨汉宜铁路，经多方案比选论证，拟推荐采用(32+32+32)m连续梁转体施工，施工及运营过程中严格执行相关安全措施，可确保对汉宜铁路运营安全;本线下穿汉宜铁路，对汉宜铁路运营基本无影响。

从线路、工程投资情况分析:两方案平面位置一致，上跨方案桥梁长度5.758 km，桥梁比例大，投资较高;下穿方案桥梁长度1.667 km，U形槽1.5 km，虽桥梁长度较短，但新建路基U形槽和改移2处国道;下穿方案铁路永久征地357亩，上跨方案铁路永久征地180亩;工程投资方面上跨方案增加约3 581万元。

从与新、老国道318立交方式分析:本线上跨汉宜铁路，同时上跨新、老国道318，解决了既有国道318下挖问题，工程实施难度小，公路部门较为认可。本线下穿汉宜铁路后，由于新、老国道318之间距离不足300 m，且距汉宜铁路均较近，受铁路6‰限坡的控制，则新、老国道均需改建;新国道318需抬道上跨本线，既有国道318需原位下挖、以U形槽型式下穿本线。勘测过程中针对新国道318改公跨铁方案征求了荆州市公路局意见，由于国道318改扩建项目行洪评价、土地预审、文物等所有前期工作均已完成，目前正开工建设，公路部门担心排水及工期问题，不认可国道改建方案。

从防洪评价影响分析:下穿汉宜铁路方案不满足百年洪水位要求，虽设计U形槽，但此工点位于江汉平原腹地，水系发达区域，仍存在隐患;下穿汉宜铁路同时需将汉宜铁路南侧的天井渠改为倒虹吸，该倒虹吸尺寸大，后期运营维护复杂;而上跨汉宜铁路方案则对河渠无影响，防洪评价更易通过。

综上所述，上跨汉宜铁路方案避免了两次改移国道及U形槽、倒虹吸设置的后期养护维修等问题，防洪评价较为可行，虽投资较大，且设计为低等级铁路上跨高等级铁路，但综合分析各方面控制因素，认为本项目具有其特殊性，上跨汉宜铁路方案最终通过了中国铁路总公司工程设计鉴定中心及中国国际咨询公司专家组的可研审查，并获得建设单位蒙西华中铁路股份有限公司认可。

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［4］中铁工程设计咨询集团有限公司．新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道工程荆门至荆州段可行性研究报告:第一篇(总说明书)［R］．北京:中铁工程设计咨询集团有限公司，2013

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