“中—尼—印铁路通道”线路设计及建设可行性分析

白 云, 石振明, 石雪飞

(1. 同济大学地下建筑与工程系， 上海 200092； 2. 同济大学桥梁工程系， 上海 200092)

“中—尼—印铁路通道”线路设计及建设可行性分析

白 云1, 石振明1, 石雪飞2

(1. 同济大学地下建筑与工程系， 上海 200092； 2. 同济大学桥梁工程系， 上海 200092)

随着我国“一带一路”倡议的推进，跨国运输通道的建设成为倡议实施的关键环节之一，而我国建设复杂地质条件下跨国基础设施的经验尚不丰富。“中—尼—印铁路通道”是一条途经尼泊尔，连接中国和印度2个大国的运输通道，基于实地考察，分析该通道建设的必要性及建成后的效益，对线路进行初步规划，并总结该通道建设的难点： 铁路轨道坡度大； 沿线区域地质构造复杂； 周边基础设施落后，施工条件恶劣； 大量深长隧道以及大跨径高桥梁； 环境以及气候条件复杂。同时对沿线隧道以及桥梁的建设可行性进行分析，并给出施工建议： 沿线隧道采用以TBM法为主、钻爆法为辅的施工方法； 桥梁建设则因地制宜，根据不同区间的地质特点，采用相应的建设方法。

一带一路； 中—尼—印铁路通道； 线路设计； 可行性分析； 隧道； 桥梁

0 引言

近期我国“一带一路”倡议实施的实体项目主要落地于交通、能源管线、电信、港口等基础设施共建和互联互通，致力于提高贸易和投资便利化程度，而我国建设复杂地质条件下跨国基础设施的经验尚不太丰富。

南亚是建设“一带一路”的重点方向之一，中国与印度的贸易关系是拓展南亚市场的关键。中国、尼泊尔、印度之间的地理位置关系见图1，尼泊尔位于中印之间，与中国的大规模经济交流由于喜马拉雅山这道天然屏障而被阻隔。

中国与印度之间的货物运输90%是通过海运完成的。虽然位于中印边境上的乃堆拉山口岸于2006年重新开通，但由于贸易物品数量有限、辅助基础设施较差、公路只有夏季才能开通，使得该口岸的贸易额和货运量均十分有限。中国的大部分货物是通过天津港或上海港运输到印度孟买港，反之亦然。虽然海运运输能力较大，长途运输成本较低，但运输时间较长，容易受台风和飓风等极端恶劣天气的影响，且中国广大的西部与印度地理接壤，海运将会无谓地增加运输时间和成本。

图1 中国、尼泊尔、印度地理位置关系

尼泊尔作为一个内陆国，其特殊的地理位置和地形导致了交通的极不便性。目前，中国与尼泊尔之间的货运主要通过中尼公路完成，因为该公路在尼泊尔境内部分路况较差(见图2)，在雨季时极易受滑坡、泥石流等自然灾害的侵袭，致使事故频发，且该公路的运力也已接近饱和。因此，尼泊尔迫切需要一条通往中国和外界的便利通道，以解决目前面临的困境。若穿越喜马拉雅山脉的铁路能从尼泊尔通过，在促进中印贸易的同时，既能避免中印两方争议领土带来的争端，又能消除或缓解尼泊尔的贫困，实现三方共赢的良好局面。

图2 中尼公路现状

1 研究现状

同济大学白云研究团队[1]早在2012年就提出了“中—尼—印铁路通道”的设想，规划了3条线路(见图3)，并实地考察了中线与东线的基本地质情况。根据国家铁路规划，到2020年，会将拉日(拉萨—日喀则)铁路延伸支线到吉隆口岸，成为日吉铁路，共同成为中尼铁路的中国路段(见图4)。国家铁路规划的线路与图3中的西线线路大致相同。

图3 从日喀则到加德满都的3条可行线路

图4 中尼铁路规划路线(实线为已建部分，虚线为待建部分)

喜马拉雅地区地形条件特殊，并且当地缺乏铁路建设的工程实例，无法提供同类工程的建设经验。因此，在前期的可行性考察以及规划设计阶段，实地踏勘必不可少。目前关于尼泊尔境内的线路研究还较少，本文将初步规划“中—尼—印铁路通道”线路，并分析相关工程建设的可行性。

2 工程特征分析

通过实地考察，并调查沿线区域的地质资料，总结“中—尼—印铁路通道”工程建设5个主要特点，其中最为直观的工程难点是如何在吉隆县至吉隆口岸60 km不到的距离内完成海拔下降1 400 m左右的线路设计，同时还要符合铁路设计坡度的要求； 该区域地质条件复杂，地质灾害易发，给工程的设计施工造成较大困难； 此外，沿线区域基础设施条件落后，在山谷地区狭窄区间内修建施工便道的难度也较大。

2.1大坡度铁路轨道

吉隆县海拔4 200 m，沿着吉隆藏布峡谷至吉隆镇，海拔陡将至2 800 m，进入尼泊尔境内后海拔继续下降，加德满都海拔为1 400 m，沿线海拔变化幅度大。铁路的坡度是有限制的，建议“中—尼—印铁路通道”采用电力牵引，限制坡度15‰，加力坡30‰。吉隆县城至吉隆镇口岸目前仅有1条公路通道沿着吉隆藏布峡谷连接，将来的铁路势必要以此峡谷和公路为基础进行建设，2点间公路距离约为60 km，若铁路通道完全沿着峡谷，则坡度会达到23‰，根据沿线的地质资料，部分区段的坡度甚至会大于30‰。同时，进入尼泊尔境内后，坡度依然比较大，并且加德满都是一个凸台地形城市，因此到加德满都的坡度是先下降后上升。如何解决“中—尼—印铁路通道”的大坡度是一个首要的问题。

吉隆藏布峡谷部分区间狭窄，公路和铁路不适宜同时布置于峡谷中，铁路需作适当避让，并且公路(峡谷)中有较多急弯，而铁路对曲线半径也有要求，初步建议最小曲线半径为300 m，因此铁路线也不可能完全沿着峡谷，适当地进行展线是必须的，即修建一定量的隧道和桥梁使铁路线路足够长以满足坡度的设计要求，同时也解决最小曲线半径的问题。因此，以吉隆藏布峡谷和现有的公路线为基础，以满足坡度限制为目标，适当展线，选择地质条件较为适宜的区间建设隧道和桥梁。

2.2沿线区域地质构造复杂

沿线工程地质条件复杂，需要处理的地质问题包括软岩和高岩石应力、断层和剪切带、喀斯特地貌、冻胀土、透水、岩崩、滑坡、泥石流和高地震风险等。沿线部分区域内的地质条件造成工程难度加大，需详细勘察各类地质灾害的发育情况和影响范围，根据一定的原则仔细斟酌局部的线路布置，尤其在铁路展线路段，应尽量避免隧道线路与断层平行布置。

2.3周边基础设施落后，施工条件恶劣

铁路沿线的高原地区因气候相对恶劣，人口较少，当地的基础设施条件比较落后，对工程的选线造成限制。此处最为紧要的基础设施是指运输通道的便捷性，在没有现状道路的群山深处修建隧道桥梁等，面临建设所需物料无法运抵工点，同时也找不到平坦的位置布设工点的问题。

日喀则至定日、定日至吉隆县城的2段区间基础设施条件相对较好。这2段区间途径一些中小城镇，相应的国道和省道完善，为设备以及建材的运输创造了良好条件，同时在这2段区间内，地势开阔，布设工点也相对较为容易。

吉隆县城沿着吉隆藏布峡谷至吉隆口岸的区间，仅在峡谷中有1条现状道路，且在狭窄处仅能容许1辆车通过。在靠近吉隆口岸的一段区间内均为高山峡谷地貌，山谷狭窄，工点布置困难。同时该区间内会有一些深长隧道的建设，如何将运输通道从峡谷中延伸至山岭深处也是需要考虑的问题。

在进入尼泊尔境内后，初始地貌也为高山峡谷，但山谷之间较为开阔，岩石均以硬岩为主，施工困难程度应小于吉隆藏布峡谷区间段。

2.4大量深长隧道以及大跨径高桥梁的建设

“中—尼—印铁路通道”沿线途经多个不同的地质区域，在喜马拉雅山南麓山岭密集，无法避让高山，因此大量的隧道和桥梁建设不可避免。同时出于轨道坡度的考虑，隧道的埋深也会较大，桥梁跨径也会相应的增大。论单个工程，我国现有的技术完全可以完成相应的建设，但其挑战在于整个工程涉及的隧桥数量多，周围的建设条件恶劣，部分区域地质构造复杂，涉及大量断层及地震带，并且相同区域内同类工程经验少，缺乏参考，会增加该工程的难度和造价。

2.5环境和气候条件复杂

喜马拉雅地区气候极其恶劣，由于季风对山地气候的影响，冬季来自青藏高原的寒风，加上西风急流的扰动，经常形成寒冷多强风的恶劣天气。夏季来自印度洋的西南季风又给山脉的迎风侧带来大量降水，使得喜马拉雅山脉南北侧山坡的降水量形成鲜明对比。

尼泊尔地势北高南低，相对高度差之大为世界罕见。北部山地地区山高谷深，云雾缭绕，高山终年积雪。另外，全年90%的降雨量集中在雨季(7—10月)，给施工带来较大困难。

3 通道线路设计

3.1选线原则

参考青藏高原地区青藏铁路以及拉日(拉萨—日喀则)铁路的相关设计参数，依据《铁路线路设计规范》，推荐部分铁路技术标准如下： 1) 正线数目，单线； 2) 速度目标值，冻土地段80 km/h，非冻土地段120 km/h； 3) 最小曲线半径， 300 m； 4) 限制坡度15‰，加力坡30‰； 5) 牵引种类，电力； 6) 闭塞方式，继电半自动。

吉隆谷沟深谷窄，纵坡极大，从吉隆县到加德满都附近直线距离近130 km海拔下降约2 800 m，并且吉隆谷东西走向断层发育，不适合东西向展线以缓解坡降。基于以上2方面原因，推荐电力牵引，限制坡度15‰，加力坡30‰。同时，线路需穿越喜马拉雅山脉，不可避免出现大长度隧道，若为内燃机牵引，需考虑通风问题，则隧道长度受限，因而也需要采用电力牵引的方式。

线路主体需靠近现有交通线路，作为施工便道(如318国道和214县道等)，方便施工设备和人员的进场和转移； 需靠近城镇(如定日县和吉隆县等)，以方便施工人员的基本生活。隧道洞口和桥址的选取也要考虑施工的便利性，需要合适的作业面。线路尽可能途经该区间内的主要城市，以实现最大的经济效益。

3.2线路走向

日喀则至定日区间铁路建设难度较小，在此不予分析。依据上文讨论的选线原则，设计从定日县至加德满都的铁路线路，其大致走向如下： 由定日县一路向西，穿越马拉山抵达吉隆县，沿吉隆沟穿越喜马拉雅山脉直抵中尼边境吉隆镇，由吉隆口岸附近进入尼泊尔境内，顺吉隆沟在尼泊尔境内段抵达其首都加德满都附近。根据地貌单元的差异，可将线路分为中山宽谷区段、中山窄谷区段、冲洪积扇区段、隧道穿越区段以及高山(中山)峡谷区段。标记起点定日县线路桩号为AK0+000，整体路线以及区段划分见图5，整体线路高程变化见图6。

图5 整体路线以及区段划分

图6 整体线路高程变化图

3.2.1 中山宽谷区段

起点至古措村区间(AK0～AK98)为中山宽谷区段，全长98 km，占线路总长度的27.45%。该段位于朋曲两岸，线路高程为4 264～4 401 m，线路起伏不大，整体沿河谷单边向上。河谷宽阔，宽度大部分为2～6 km。在岗嘎村附近有1处宽度约11.5 km的冲积扇(见图7)，需加强路基排水及防护，临河侧需防河水冲刷，中部被沟谷河水冲开的路段以中、小桥的形式跨越。该段部分区域发育有泥石流，需详细勘察其发育情况和影响范围。

图7 中山宽谷区冲积扇

3.2.2 中山窄谷区段

古措村至夏木德镇区间(AK98～AK128)为中山窄谷区段，全长30 km，占线路总长度的8.40%，线路高程为4 400～4 592 m，线路起伏不大，整体沿河谷单边向上。河谷宽度大部分为0.5～1 km，河谷部分狭窄处线路无法展布，需采用隧道穿越。

3.2.3 冲洪积扇区段

夏木德镇至佩枯错区间(AK128～AK194)为大范围冲洪积堆积区段，全长66 km，占线路总长度的18.49%。该段南侧是喜马拉雅山脉，北侧为浪强错和佩枯错，是由希夏邦马峰等雪山冰雪融水形成的冲洪积扇。线路高程为4 594～4 735 m，线路起伏不大，开阔平坦，整体中间高两边低。建设过程中的注意事项基本与中山宽谷段类似。

3.2.4 隧道穿越区段

佩枯错西南侧至吉隆县区间(AK194～AK215)被孔堂拉姆山横断，该段长21 km，占线路总长度的5.88%，主要地形地貌见图8，线路高程变化见图9。需修建特长隧道穿越，隧道长约19.0 km，是本线路第二长隧道。线路地表投影海拔为4 160～5 718 m，隧道高程为4 608～4 178 m，单边下降，隧道最大埋深为1 290 m，隧道围岩以中硬灰色泥晶灰岩与砂岩为主。隧道轴线与褶曲轴线交角约为30°，尽量选择褶曲两翼通过，根据岩层情况适当调整隧道走向和埋深。马拉山出露多条东西走向的断层，地表出露延伸长度约为15 km，被西侧出露东西走向断层横断，地表出露延伸长度约为20 km。隧道不可避免需要穿越断裂破碎带，2组断层几乎正交，因而选择斜交通过。

3.2.5 高山(中山)峡谷段

线路从吉隆县沿吉隆藏布峡谷顺势而下，经过吉隆口岸至尼泊尔Old Shaybru Besi，从此处远离峡谷(若在尼泊尔Old Shaybru Besi处依然沿峡谷顺势而下，则坡降过大，并且不能直接到达加德满都，需继续绕远约60 km)转向加德满都(AK215～AK357)，全长142 km，占线路总长度的39.78%。

图8 隧道穿越区段地形地貌图

图9 隧道穿越区段高程变化图

该区间主要地形地貌见图10，线路高程变化见图11，大部分为高山(中山)峡谷段，位于吉隆藏布两岸，山高谷深，纵坡极大，从吉隆县到加德满都约130 km的直线距离海拔下降近2 800 m。该段峡谷宽度大部分小于100 m，线路依山傍水穿行于吉隆藏布峡谷两侧狭小的山脚或河漫滩，峡谷过窄处或弯曲过大处采用隧道穿越。线路高程为1 074～4 178 m，单边向下至加德满都南部地势低洼处AK336，再从AK336处单边向上至加德满都，因而在AK260～AK336和AK345～AK357两段最大坡降处分别采用方向相反的30‰加力坡。在AK241～AK285区间有8条以上东西走向断层横穿峡谷，同时该范围峡谷两侧分布有海拔超过6 000 m的连绵雪山，因而东西向展线难免会出现大范围与断层平行以及隧道埋深过大等问题。所以沿峡谷而下，垂直穿越断层，采用隧道穿越狭窄弯曲处，利用加力坡克服坡降是最好的选择。同时线路穿行于峡谷，离河岸距离短，并且多次跨越吉隆藏布，因而建议在该区间采用以桥代路的方式通过，使桥面高度大于最高洪水位0.5～1 m。该段AK299～AK336处为一段长约27 km的隧道，隧道最大埋深接近2 000 m，为本段线路的最大工程难点。隧道围岩以质地坚硬的石英岩、片麻岩、大理岩等为主，极易发生岩爆。

图10 高山(中山)峡谷区段地形地貌图

图11 高山(中山)峡谷区段高程变化图

吉隆藏布峡谷山高谷窄，褶皱断层发育，同时岩崩、滑坡和泥石流灾害频发，该段为整条线路中地质条件最复杂、工程难度最大的区段。

3.3隧道与桥梁统计

本文建议线路中桥隧总长173.3 km，桥隧比48.54%。主要桥梁9座，最大桥长3.2 km，最大桥高320 m； 主要隧道11条，最大长度25 km，最大埋深约2 000 m。由于桥隧部分占比很高，以下针对沿线隧道与桥梁的建设可行性进行分析。

4 隧道建设可行性分析

4.1喜马拉雅地区的工程地质挑战

喜马拉雅地区岩圈构成十分复杂，其岩石类型包括沉积岩、变质岩，形成年代可追溯到第四纪之前。同时喜马拉雅地震带也是世界三大地震带之一，长久以来都是世界科学家研究与监测的对象。这对隧道建设提出了挑战。

4.1.1 不良岩体与高岩石应力

喜马拉雅地区岩体的2个主要特征是各向异性与夹层[2]。各向异性极大地降低了岩石的稳定性，而软岩与硬岩之间的夹层使得岩石之间缺乏有效的粘合更加加深了这种不稳定性。在破碎岩层中进行深埋隧道掘进，设计与施工的主要问题与岩石应力有关，如挤压性围岩与岩爆。

挤压性围岩可能会导致大范围甚至不可预计的变形和支护失效。如果采用传统的盾构开挖方法，高围压会导致盾构外壳变形，发生卡盾事故，这也是盾构法很少运用到这种地质条件中的主要原因。盾构法较其他施工方法在处理卡盾事故上需要耗费大量的时间与金钱，而对于传统的开挖方法，如钻爆法、新奥法等，更适合在该种地质条件下进行施工，一般能够允许运用更大变形的弹性支撑以避免衬砌背后应力的累积。此外，由于构造运动或埋深产生的高应力会导致在破碎脆性硬岩中开挖发生岩爆的概率大大增加。

4.1.2 地震与剪切带

喜马拉雅地区是一个年轻的造山带，造山运动仍在持续中。沿着这一构造带曾发生过18次8级及8级以上巨大地震、100余次7～7.9级地震[3]。因此，地震活动是本铁路线建设和运营过程中监测的重点。

喜马拉雅地区修建的隧道几乎都会遇到不同厚度的剪切带，剪切带是由于局部褶皱、冲断作用形成的接近平行的墙体。隧道在剪切带中掘进出现事故的严重程度与破碎带的厚度、宽度、性质以及剪切方向与线路的关系有关。在多数情况下，剪切带都伴随着涌水，会极大地延误工期，甚至会导致洞室的完全破坏。因此，在路线设计中，可以通过路线尽量垂直穿过剪切带走向的方法减轻此影响。

4.1.3 涌水与地热

在修建隧道之前，由于高原地区条件等的限制不能对沿线进行详细的水文地质勘探，因此可以提前采取的预防措施较少。喜马拉雅地区的地质条件复杂，不可避免地要经过含水构造区域，如断裂带、侵入岩接触带等，隧道施工发生涌水不仅会破坏围岩的稳定性，影响支护的质量，严重时甚至酿成重大事故或导致线路重选。

从围岩和构造来看，在灰岩、白岩等可溶性围岩中隧道涌水较大，在泥质岩、砂岩类围岩中隧道涌水较小，而当各种破碎带比较发育，无论什么样的围岩，隧道施工常会有大规模、高水压的涌水，甚至伴随突泥灾害，在大的断裂带、区域断裂带、张性断层附近，涌水会更严重。因此在高喜马拉雅和低喜马拉雅地区的涌水灾害可能会比沿线另外2个构造带中的严重[4]。

喜马拉雅地区围岩的温度受活动构造和埋深极大影响。根据印度和尼泊尔水电项目的经验以及喜马拉雅地区大量的温泉，估计围岩温度将达到40～60 ℃，或者更高。印度Nathpa Jhakri水电项目的输水隧道在建设过程中，岩体温度从52 ℃到66 ℃不等[5]。人在高温湿热环境下进行作业时，会因为排汗受阻而无法进行正常散热，进而影响人体的正常代谢，给施工人员造成伤害。因此，在隧道施工过程中，对围岩温度的监测与预警、有效的通风以及降温系统十分重要。在隧道埋深较大的高喜马拉雅和低喜马拉雅地区，更易受到地热灾害的影响。

4.1.4 岩爆

岩爆是地下工程在开挖过程中，脆性岩体在高应力的条件下，由于施工爆破扰动原岩，使其内部存储的弹性应变能急剧释放，造成开挖空间周围部分岩石产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷的动态力学现象。岩爆一般发生在完整性好，裂隙发育少，质地坚硬，岩性脆的岩体中。除了围岩的物理性质外，岩爆的发生还与隧道开挖方式有关，因为开挖方式影响了围岩损伤带或扰动带的厚度，同样地质条件，TBM法施工比钻爆法施工发生岩爆的概率低[6]。

4.1.5 冻土

按照决定多年冻土发育的主导条件，纬度地带性和高度地带性，喜马拉雅属于高海拔多年冻土。隧道围岩发生冻害的基本条件是水和温度，因此防冻胀时应主要考虑防排水、保温隔热、辅助加热措施。保温抗冻和防排水问题是决定寒区隧道是否发生冻害影响的关键技术难题。

在我国，随着西部大开发的深入，在西北地区已有近10座铁路及公路隧道修建，如大阪山隧道(海拔3 795 m)、风火山隧道(海拔4 900 m)、昆仑山隧道(海拔4 700 m)、鄂拉山隧道(海拔4 200 m)等。这些隧道为高海拔高寒地区修建隧道积累了丰富的经验。

4.2隧道建设方法比选

山岭隧道施工方法受到对线路区域地质调查局限性的影响，存在较多不确定性，因此要确保在复杂性围岩下稳定施工的方案。山岭隧道施工技术主要有隧道掘进机(TBM)法和钻爆法，2种方法的技术特点对比见表1。目前，国内山岭隧道多以钻爆法施工为主，且近年来施工技术进步比较显著，但在大埋深、长隧道开挖中存在的涌水、高岩石应力岩爆等一些技术问题仍待解决。

表1 TBM法和钻爆法比选
Table 1 Comparison between TBM method and drilling and blasting method

施工方法优点缺点适用条件经济性TBM法 机械挖掘，稳定性优秀，施工速度快，安全性好 地质适应能力差，圆形断面下面有死角，对施工地点场地交通有要求 深埋长隧道、地质条件较为简单 装备昂贵，需要配套设备钻爆法 施工组织复杂，工期较长，安全性较差 地质适应能力较好 中、短隧道，地质条件复杂 当单洞长度较小时，施工费用低廉

选择山岭隧道施工方法考虑的因素主要有地质情况、隧道埋深、隧道长度、工期要求和环境情况等因素。在此前提下，跨喜马拉雅铁路线可以采用以TBM法为主、钻爆法为辅的施工建设方法。

5 桥梁建设可行性分析

5.1桥梁选址原则

本工程为全线铁路穿越，在铁路桥梁设计中，桥梁高度越小，则越有助于铁路实现较高的平顺性、舒适性和安全性，同时还能减小国家对桥梁的投资。因此，在考虑地形地貌、桥隧衔接等多方面因素的前提下，尽量选择最小桥高的施工方案，以减小施工难度和桥梁造价。

在深山峡谷内施工桥梁时，需要修筑较长的施工便道，以方便材料的运输。而对于比较狭窄的地区，施工场地的布置相对比较困难。位于山腰中间的桥梁，施工材料需要垂直运输。因此出于施工考虑，应当将桥梁布置在地形适宜于材料运输和施工便利的位置。

桥梁应选址在河床较窄、河道顺直、河槽变迁不大、水流平稳、两岸地势较高而稳定的地段，避免选在具有迁移性(强烈冲刷的、淤积的、经常改道的)河床，以及活动性大河湾、大砂洲或大支流汇处。桥基需选择在基底岩体坚硬完整的河床或者山体处。同时，桥轴线法向、桥墩纵轴线也应与水流流向尽量一致, 这样在相同的桥梁跨度下,可以减小桥梁墩台对河道流场的影响。

出于工程地质考虑，桥址选择在区域地质构造稳定性条件好，地质构造简单，断裂不发育的地段。桥线方向应与主要构造线垂直或大交角通过断裂带。桥墩和桥台尽量不置于断层破碎带上。在山区应特别注意两岸的不良地质现象，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等，应查明其规模、性质和稳定性，论证其对桥梁危害的程度，以做出合理的桥址位置选择。

5.2沿线桥梁方案

根据已有的桥梁建造经验，常规桥梁结构体系的使用跨径和极限跨度见表2。参考表2，给出沿线的桥梁方案。

表2常规桥梁结构体系的使用跨径和极限跨度
Table 2 Use span and limit span of conventional bridge structure system

桥型经济适用范围/m极限跨度/mR．C．板桥10～2050P．C．简支梁桥(石拱桥)20～50100P．C．连续梁桥(R．C．拱桥)50～150200 P．C．连续刚架桥(钢管混凝土拱桥)150～300400钢连续梁桥(结合梁桥)200～300400P．C．斜拉桥(钢箱拱桥)200～500600结合梁斜拉桥(钢桁架拱桥)500～700800钢斜拉桥、混合桥面斜拉桥700～12001500悬索桥、协作体系1000～50006000网索桥 >3000由材料强度决定

5.2.1 中山宽谷区段

该区段内地势平缓，铁路应主要采用路基的方式进行穿越，以减少造价。桥梁主要应用在跨越窄河、道路、村庄、田野等区域内。沿线所需桥梁跨越长度均不超过200 m，当遇到窄河、村庄等需要1跨跨越的情况时，单跨跨径均不超过100 m。此时在这些区域均可采用P.C.连续梁桥方案。当单跨跨径为60～100 m时，采用P.C.箱梁进行跨越； 当单跨跨径在60 m以下时，可采用P.C.T梁进行连续跨越。由于该区域内梁高有限，可采用悬臂浇注或满堂支架逐跨现浇施工方式。

5.2.2 中山窄谷区段

在进入窄谷区域后，采用路基的方式需进行大量的挖填作业，将耗费大量的人力物力。当采用桥梁方案进行穿越时，由于这部分桥梁的高度较大，不适用于支架施工，因此主要采用悬臂浇注的方式。此时，一方面能够适应多变的地形，保证线路顺利通过； 另一方面能够在多点同时采用悬臂浇注的方式进行挂篮施工，较大程度地缩短该区段的建造工期。为减小高墩的建造成本，应尽可能减少桥墩设置。

5.2.3 冲洪积扇区段

该区段地势较为平稳，总体特点与中山宽谷区段类似。穿越方案仍可采用路基为主、桥梁跨越的思路。桥型选择和桥梁跨径也可参考中山宽谷区段的方案。但对于冲洪积扇在不同区段的特点，桥梁应尽可能选择大跨度进行跨越，并根据桥梁所在冲洪积扇的不同区段，相应地设置导流堤，减小桥梁水毁的概率。

5.2.4 高山峡谷区段

在高山峡谷区段，为同时满足路线较短和坡降合理的要求，考虑采用隧道和桥梁的交替方案。因此，在这一区段桥梁主要应用在隧道口之间的峡谷部分。其主要特点是跨径大、桥位高。此外，为适应铁路的坡降要求，2个隧道口之间的距离较长，最长桥梁为3.2 km。在到达加德满都前，沿线需要连续跨越2个较宽的峡谷，其中AK334+500～ AK337+700为前一座跨越宽谷的桥梁，其峡谷上方跨度和桥位高程均较大，难度较高。该桥位处地形的剖面见图12。

图12 AK335+200～AK337+200桥位处高程剖面图Fig. 12 Elevation profile of bridge site at AK335+200～AK337+200

根据地形的剖面、宽谷跨越的要求、隧道埋深及桥高的影响，主要形成3种跨越方案： 方案1，隧道口之间1跨跨越宽谷； 方案2，根据隧道埋深和极限高墩建造能力确定桥梁主跨跨度，并采用合理桥型跨越； 方案3，采用连续刚构桥，充分利用其跨越能力，尽可能减少墩数。从桥长、体系受力特点和施工性等方面对3种方案进行比较，见表3。

表3 桥梁方案比选

6 结论

“中—尼—印铁路通道”的建设将极大促进中国与尼泊尔、印度之间的贸易往来，但其工程难度也非常大。在研究沿线区域地质特点的基础上，总结工程的建设难点，并根据一定的选线原则，对“中—尼—印铁路通道”日喀则至加德满都区间的线路设计如下： 穿越马拉山抵达吉隆县，沿吉隆沟穿越喜马拉雅山脉直抵中尼边境吉隆镇，由吉隆口岸附近进入尼泊尔境内，顺吉隆沟在尼泊尔境内段抵达其首都加德满都附近。根据地貌单元的差异，可将线路分为中山宽谷区段、中山窄谷区段、冲洪积扇区段、隧道穿越区段以及高山(中山)峡谷区段。

沿线隧道建设会面临不良岩体与高岩石应力、地震与剪切带、涌水与地热、岩爆、冻土等因素的挑战，建议采用以TBM法为主、钻爆法为辅的施工方法。沿线桥梁建设则应因地制宜，根据不同区间的地质特点，采用相应的建设方法。

7 致谢

感谢同济大学“一带一路”交通与城市建设集成研讨平台为本次研究考察提供资助！西藏自治区交通运输厅的工作人员和尼泊尔特里布文大学Megh Raj Dhital教授分别在西藏和尼泊尔陪同研究团队进行考察，提供了大量帮助和技术交流，在此特别致谢！

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PreliminaryDesignandConstructionFeasibilityAnalysisofChina-Nepal-IndiaRailwayChannel

BAI Yun1, SHI Zhenming1, SHI Xuefei2

(1.DepartmentofGeotechnicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China; 2.DepartmentofBridgeEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

Along with the promoting of The Belt and Road initiative, the construction of transnational transportation channel becomes one of the key links in the implementation of the initiative. However, the existing experience can not fully meet the construction requirement of transnational transportation and urban infrastructure under complex geological conditions. The necessity and benefit of China-Nepal-India Railway Channel passing through Nepal and linking China and India are analyzed; and then the preliminary design of the railway is completed. The construction difficulties, including large slope, complex geological structure, poor infrastructure construction condition and bad construction environment, a large number of long and deep tunnels and large-span bridges and complex environment and climate conditions, are summarized. Furthermore, the construction feasibilities of tunnels and bridges along the line are analyzed; meanwhile, some construction advices, i. e. mainly TBM method and supplemented drilling and blasting method and proper construction method selection for bridge scheme, are proposed.

The Belt and Road; China-Nepal-India Railway Channel; route design; feasibility analysis; tunnel; bridge

2017-05-16;

2017-08-03

白云(1958—)，男，上海人，2003年毕业于同济大学，隧道与地下工程专业，博士，教授，主要从事盾构隧道设计与施工技术、非开挖施工技术、城市地下空间开发、地下工程风险管理等研究工作。 E-mail： baiyun1958@tongji.edu.cn。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.10.001

U 45

A

1672-741X(2017)10-1201-08