張超永

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

舟山群島地處浙東沿海，具有豐富的海產(chǎn)、深水岸線及海島旅游資源的優(yōu)勢，對我國沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。但因長期四面環(huán)水，對外交通不便，已嚴(yán)重制約舟山經(jīng)濟(jì)與旅游的進(jìn)一步發(fā)展。

1 甬舟鐵路概況

1.1 線路地理位置和徑路

新建寧波至舟山鐵路(簡稱“甬舟鐵路”)位于浙江省東部沿海地區(qū)，西起寧波樞紐寧波東站，經(jīng)寧波市鄞州區(qū)、北侖區(qū)，至舟山市金塘島、冊子島及本島，終于定海區(qū)白泉鎮(zhèn)。

1.2 項(xiàng)目功能定位及修建意義[1-3]

本項(xiàng)目在寧波樞紐向南與甬臺(tái)溫鐵路相連，向西南與金甬鐵路相連，向西與杭甬客專相連，向西北與規(guī)劃通蘇嘉甬鐵路相連。甬舟鐵路是加快建設(shè)寧波都市區(qū)的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，主要承擔(dān)長三角旅游客流，并兼顧區(qū)域城際客流。

項(xiàng)目的建設(shè)將結(jié)束舟山作為地級市不通鐵路的歷史，是加快舟山及寧波融入“一帶一路”和長江經(jīng)濟(jì)帶國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，是浙江舟山群島新區(qū)加快實(shí)現(xiàn)“四島一城一中心”發(fā)展目標(biāo)的需要，是實(shí)現(xiàn)浙江省高鐵1 h交通圈建設(shè)目標(biāo)的需要，是強(qiáng)化寧波和舟山同城化效應(yīng)、促進(jìn)舟山群島海洋旅游業(yè)進(jìn)一步發(fā)展、鞏固國防的需要。建設(shè)本項(xiàng)目對于加快舟山社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，支撐舟山戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

1.3 項(xiàng)目運(yùn)量預(yù)測及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 運(yùn)量預(yù)測[4]

預(yù)測本線客流主要為旅游客流和本島客流，匯總客流密度為近、遠(yuǎn)期1 201萬人/年、1 455萬人/年，客車對數(shù)分別為57對/d、73對/d；貨流主要為金塘港區(qū)集裝箱集疏運(yùn)量和舟山本島冷鏈物資貨運(yùn)需求，其中金塘港區(qū)集疏運(yùn)量近、遠(yuǎn)期上/下行分別為186/291萬t/年、268/423萬t/年，舟山本島冷鏈貨運(yùn)量近、遠(yuǎn)期上/下行分別為5 020萬t年、8 030萬t年。

1.3.2 建設(shè)模式選擇

考慮到本線寧波至金塘段貨運(yùn)量較小，隨著寧波—舟山港一體化發(fā)展，通過調(diào)整港區(qū)功能，將需要通過鐵路運(yùn)輸?shù)呢浳镎{(diào)整至鎮(zhèn)海、北侖、穿山港等港區(qū)，通過寧波樞紐實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸；少量貨物隨著規(guī)劃的甬舟高速公路復(fù)線工程的建設(shè)，可分流至公路運(yùn)輸。采用客運(yùn)專線方案運(yùn)輸組織靈活，可提高服務(wù)頻率，服務(wù)質(zhì)量高，旅客的時(shí)間價(jià)值節(jié)約較多，增加吸引客流的能力，也有利于提高客運(yùn)專線成網(wǎng)、本線及客運(yùn)專線網(wǎng)系統(tǒng)效益，能兼顧寧波都市圈寧波—舟山的城際功能。同時(shí)考慮沿線貨運(yùn)需求和動(dòng)車裝備技術(shù)的發(fā)展，建議預(yù)留少量輕快貨物運(yùn)輸條件。因此推薦本線采用客運(yùn)專線模式建設(shè)。

1.3.3 速度目標(biāo)值選擇[5-6]

對于本線承擔(dān)的跨線中長途客流來說，速度目標(biāo)值對其總旅行時(shí)間影響不大。對于城際客流，本線在旅行時(shí)間上應(yīng)保持對公路的競爭優(yōu)勢，同時(shí)力爭為旅客出行的舒適性和便利性創(chuàng)造有利條件。目前寧波至舟山之間公路全程約83 km，旅行時(shí)間約為1.5 h?？紤]到鐵路出行附加時(shí)間較長，本線時(shí)間目標(biāo)值應(yīng)在0.5 h左右。

寧波至舟山鐵路兼顧中長途和城際客流，與杭甬客專、通蘇嘉甬鐵路、甬臺(tái)溫鐵路及金甬鐵路等交流密切。杭甬客專速度目標(biāo)值為350 km/h、甬臺(tái)溫鐵路速度目標(biāo)值為250 km/h，在建金甬鐵路速度目標(biāo)值為160 km/h預(yù)留200 km/h，規(guī)劃通蘇嘉甬鐵路為350 km/h高速鐵路，結(jié)合項(xiàng)目功能定位及時(shí)間目標(biāo)值0.5 h要求，本線采用250 km/h速度目標(biāo)值與相鄰線速度標(biāo)準(zhǔn)較為匹配。

1.3.4 鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

鐵路等級：高速鐵路；正線線間距：4.6 m；設(shè)計(jì)行車速度：250 km/h；最小曲線半徑：一般3 500 m，困難3 000 m；最大坡度：一般地段20‰、局部困難地段25‰；到發(fā)線有效長度650 m；列車運(yùn)行控制系統(tǒng)：CTCS-2級；其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)原則上執(zhí)行TB10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2 線路走向及跨海工程方案研究

甬舟鐵路自寧波端入海后依次登陸金塘島、冊子島、富翅島、舟山本島，相繼跨越金塘水道、西堠門水道、桃夭門水道、富翅門水道。結(jié)合寧波樞紐總圖規(guī)劃、項(xiàng)目功能定位及沿線島嶼分布情況，重點(diǎn)對引入寧波樞紐接軌方案和金塘水道橋隧方案、西堠門水道方案、富翅島段線路方案及舟山本島段線路走向方案進(jìn)行研究。

2.1 引入寧波樞紐接軌方案研究[7-13]

寧波樞紐的既有鐵路主要由杭甬客專、蕭甬線、甬臺(tái)溫線和樞紐內(nèi)的北環(huán)線、白沙支線、北侖支線、鎮(zhèn)海支線、穿山支線所組成，樞紐內(nèi)共有車站15座。

根據(jù)《中國鐵路總公司 浙江省人民政府關(guān)于寧波鐵路樞紐規(guī)劃(2016-2030年)的批復(fù)》(鐵總發(fā)改函〔2018〕213號(hào))，寧波樞紐總圖格局為：規(guī)劃年度形成銜接杭州、嘉興(上海)、金華、溫州等4個(gè)方向，杭甬、嘉甬、甬臺(tái)溫高鐵、金甬、蕭甬、甬舟鐵路等干線引入的放射狀鐵路樞紐?？瓦\(yùn)系統(tǒng)布局規(guī)劃形成寧波及寧波西、舟山站“一主兩輔”客站布局。寧波鐵路樞紐總布置示意(批復(fù))如圖1所示。

圖1 寧波鐵路樞紐總布置示意(批復(fù))

結(jié)合既有鐵路概況、沿線控制工程、跨海工程控制條件，本線引入寧波樞紐研究了北環(huán)線區(qū)間接軌方案、北侖支線接軌方案兩個(gè)方案。引入寧波樞紐接軌方案示意如圖2所示。

因北環(huán)線區(qū)間接軌位置為高架橋，施工時(shí)需拆除高架橋，再架設(shè)道岔橋梁，施工方案復(fù)雜，北環(huán)線需中斷行車，對寧波樞紐鐵路運(yùn)輸影響大，工程實(shí)施困難，且與城市規(guī)劃發(fā)展不符，不予采用該方案，重點(diǎn)研究了北侖支線接軌方案。

圖2 引入寧波樞紐接軌方案示意

結(jié)合既有車站分布和沿線控制條件，北侖支線接軌方案研究了寶幢和邱隘兩個(gè)接軌方案。北侖支線接軌方案比選示意如圖3所示。

圖3 北侖支線接軌方案比選示意

2.1.1 方案說明

(1)寶幢接軌方案(方案Ⅰ)

線路自寶幢站引出，邱隘至寶幢段線路利用既有線改建，在北侖區(qū)新設(shè)北侖西站，出站后折向東北下穿四顧山，沿青峙河進(jìn)入金塘水道，在金塘水道沿淺水區(qū)敷設(shè)至規(guī)劃木岙作業(yè)區(qū)南側(cè)，隨后折向北進(jìn)入金塘站，出站后下穿甬舟高速至比較終點(diǎn)，比較范圍內(nèi)線路長度41.65 km。

(2)邱隘接軌方案(方案Ⅱ)

線路自邱隘站引出，折向北沿既有北環(huán)線西側(cè)前行，之后折向東北，跨越北環(huán)線、寧波繞城高速后，沿寧波繞城高速東側(cè)前行，上跨穿山疏港高速公路后設(shè)北侖西站，出站后下穿四顧山，沿青峙河進(jìn)入金塘水道，之后銜接寶幢接軌方案至比較終點(diǎn)，比較范圍內(nèi)線路長度37.45 km。

2.1.2 工程投資比較

接軌方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表1所示。

表1 接軌方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

2.1.3 比選意見

與寶幢接軌方案相比，邱隘接軌方案具有線路長度短、線形條件好、運(yùn)營時(shí)分短、工程投資省、控制因素少的優(yōu)點(diǎn)，推薦采用邱隘接軌方案。

2.2 金塘水道跨海橋隧方案比選[14-16]

金塘水道位于金塘島與寧波北侖港之間，海面寬度約5 km左右，水深流急、流態(tài)復(fù)雜，最大水深在75～80 m。金塘主航道等級為8萬t級，雙向通航凈空為900 m×62.65 m。在寧波側(cè)，北侖至鎮(zhèn)海兩區(qū)東起穿山西口、西至鎮(zhèn)海煉化廠的沿海岸線，是寧波的經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。

考慮周邊地形地貌、工廠企業(yè)、兩岸港口碼頭、錨地、海底管道、通航要求等因素，線路穿越金塘水道敷設(shè)方式同精度研究了橋梁方案和隧道方案。因跨海通道資源稀缺，同時(shí)為降低總工程造價(jià)，甬舟鐵路擬與規(guī)劃甬舟高速公路復(fù)線工程采用公鐵合建的建設(shè)模式。金塘水道橋隧方案比選示意如圖4所示。

圖4 金塘水道橋隧方案比選示意

2.2.1 方案說明

(1)橋梁方案

線路自邱隘站引出，折向北沿北環(huán)線西側(cè)前行，之后折向東北，先后跨越北環(huán)線、寧波繞城高速，沿寧波繞城高速東側(cè)前行，跨過穿山疏港高速后折向東北，穿過老鷹山，上跨泰山西路后設(shè)北侖西站，經(jīng)楊公山以橋梁方式跨越金塘水道至比較終點(diǎn)，比較范圍內(nèi)線路長度37.25 km，跨海段長5.9 km?？绾蛄嚎卓绮贾茫?98+1036+98) m懸索橋+(8×67.5) m混凝土梁+2-120 m鋼桁梁+(112+224+1050+238+42) m懸索橋+(42+238+980+336+84) m懸索橋。金塘特大橋設(shè)計(jì)效果圖如圖5所示。

圖5 金塘特大橋設(shè)計(jì)效果圖

(2)隧道方案

線路自邱隘站引出，在金塘水道北側(cè)淺水區(qū)以隧道方式穿越金塘水道后，引入金塘站，下穿甬舟高速公路后至西堠門橋頭，比較范圍內(nèi)線路全長37.45 km，其中海中段長8.5 km。甬舟高速公路復(fù)線與鐵路隧道共通道建設(shè)。

單線鐵路與三車道公路并管合建盾構(gòu)隧道橫斷面內(nèi)徑16.9 m、外徑18.5 m，單線鐵路與兩車道+貫通式緊急停車帶公路并管合建盾構(gòu)隧道橫斷面內(nèi)徑16.4 m、外徑18 m。兩個(gè)方案隧道外徑均達(dá)到18 m以上，遠(yuǎn)大于目前世界已建的最大直徑盾構(gòu)隧道(外徑17 m)，其設(shè)計(jì)施工風(fēng)險(xiǎn)極大，故推薦采用公鐵分建方案。金塘水道公鐵共通道分建隧道方案示意如圖6所示。

圖6 金塘水道公鐵共通道分建隧道方案示意

2.2.2 方案比較

(1)從運(yùn)營時(shí)分方面分析

運(yùn)營時(shí)分比較如表2所示。

表2 運(yùn)營時(shí)分比較

橋、隧方案寧波東至舟山間一站直達(dá)列車運(yùn)營時(shí)分分別為28.0、27.3 min，均能滿足寧波—舟山0.5 h時(shí)間目標(biāo)值要求。但金塘隧道方案限速長度比橋梁方案短5.4 km，與本線250 km/h速度目標(biāo)值適應(yīng)較好。

(2)工程投資比較

金塘水道橋隧方案工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表3所示。

與橋梁方案相比，隧道方案鐵路線路長0.2 km，公路線路長0.87 km，鐵路、公路拆遷總量多16.82×104m2，工程投資節(jié)省7.86億元。

(3)與外部因素相互影響方面

表3 金塘水道橋隧方案工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

甬舟鐵路及甬舟高速復(fù)線涉及重要控制因素主要有?；瘏^(qū)(海越化工、科元塑膠、中石油)、碼頭(冠保碼頭、青峙化工碼頭、大浦口集裝箱港區(qū)、鎮(zhèn)海5萬t級泊位)、木岙港區(qū)岸線等。各方案控制因素統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 各方案控制因素統(tǒng)計(jì)

從與外部因素相互影響方面考慮，隧道方案外部因素簡單，受控因素少；橋梁方案受控因素多，方案成立存在不確定性。

綜合線形條件、運(yùn)行速度、通航環(huán)境、安全影響因素、施工運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)難度、工程投資等方面因素，金塘水道公鐵共通道分建隧道方案具有線形條件好、限速地段少、與250 km/h速度標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)較好、運(yùn)營時(shí)分較短、對通航環(huán)境影響小、外部控制因素少及工程建設(shè)投資省等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合地方政府、相關(guān)部門及企業(yè)意見，線路穿越金塘水道推薦采用隧道方案。金塘水道鐵路隧道縱斷面布置示意如圖7所示。

圖7 金塘水道鐵路隧道縱斷面布置示意

2.3 西堠門水道方案研究

本線采用西堠門特大橋跨越西堠門水道，西堠門特大橋起點(diǎn)位于金塘島東北端，終點(diǎn)位于冊子島西北端，屬于低丘陵區(qū)。結(jié)合水道兩側(cè)碼頭、船廠、工廠等建筑物分布，在建的跨越水道500 kV輸電工程通道走向，以及水道水下地形情況，跨越西堠門水道方案重點(diǎn)研究了經(jīng)碗盞礁方案和經(jīng)冊子島外山嘴方案，西堠門水道橋位方案示意如圖8所示。因經(jīng)碗盞礁方案位于西堠門公路大橋以北2.8 km處，可利用1處水下暗礁碗盞礁，施工難度較小，對高壓鐵塔電力線無影響，工程投資省，經(jīng)綜合比選，推薦經(jīng)碗盞礁方案?？紤]充分利用海上通道資源，結(jié)合甬舟高速公路復(fù)線工程，推薦公鐵合建西堠門特大橋。

圖8 西堠門水道橋位方案示意

西堠門特大橋通過船型按3萬t級考慮，單孔雙向通航尺寸為850 m×51.5 m。主橋采用主跨1 488 m斜拉懸索協(xié)作體系橋?？卓绮贾脼椋?70+112+406+1 488+406+112+70) m，橋長為2 664 m。公路、鐵路采用平層布置形式。西堠門特大橋設(shè)計(jì)效果圖如圖9所示。

圖9 西堠門特大橋設(shè)計(jì)效果圖

2.4 富翅島段線路方案研究

富翅島位于冊子島和舟山島之間，西鄰桃夭門水道，東臨富翅門水道。本線至冊子島后，在進(jìn)入舟山本島之前研究了經(jīng)富翅島和不經(jīng)富翅島2個(gè)方案，富翅島段線路方案示意如圖10所示。不經(jīng)富翅島方案線路順直、標(biāo)準(zhǔn)高，但跨越水道橋梁跨度大于2 000 m，規(guī)模大、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高、經(jīng)濟(jì)性差；經(jīng)富翅島方案并行既有甬舟高速公路，先跨越桃夭門水道登陸富翅島，再跨越富翅門水道進(jìn)入舟山本島，線路稍長，但橋梁跨度小、建設(shè)難度小、對通航影響小、工程投資省，推薦采用經(jīng)富翅島方案。

圖10 富翅島段線路方案示意

桃夭門航道通航等級為2 000 t級，通航尺寸為280 m×32 m。桃夭門公鐵兩用大橋主橋采用主跨666 m混合箱梁斜拉橋方案，孔跨布置為(56+70+74+666+74+70+56) m，橋長1 066 m。桃夭門公鐵兩用大橋并行既有桃夭門公路大橋跨越桃夭門水道，并位于公路大橋北側(cè)，兩橋主梁間距約25 m。桃夭門特大橋設(shè)計(jì)效果圖如圖11所示。

圖11 桃夭門特大橋設(shè)計(jì)效果圖

富翅門大橋主橋采用(66+160+388+116+56) 高低塔挑臂式鋼箱梁斜拉橋方案，全長787.5 m。富翅門大橋設(shè)計(jì)效果圖如圖12所示。

圖12 富翅門大橋設(shè)計(jì)效果圖

2.5 舟山本島線路走向方案研究

結(jié)合客流吸引點(diǎn)分布、城市總體規(guī)劃，舟山本島線路走向，研究了舟山本島北線、中線、南線3個(gè)方案如圖13所示。

圖13 舟山本島線路走向方案示意

中線方案大部分為隧道，中間無設(shè)站條件，不能兼顧沿線客流，與舟山市總體規(guī)劃不符，不建議采用。北線方案經(jīng)馬岙至白泉，設(shè)馬岙和舟山站，線路長24.7 km，橋隧比75.8%，靜態(tài)投資56.9億元；南線方案經(jīng)定海城區(qū)北側(cè)設(shè)定海站后，折向東北至白泉鎮(zhèn)設(shè)舟山站，線路長25.0 km，橋隧比84.7%，靜態(tài)投資59.8億元。

相比南線方案，北線方案設(shè)站合理，沿線吸引客流能力較強(qiáng)，線路較短、投資較省，與城市規(guī)劃和地方意見相符，因此推薦舟山本島線路走向采用北線方案。

2.6 推薦方案綜述

經(jīng)研究比選，推薦本線引入寧波樞紐采用邱隘接軌方案，穿越金塘水道采用隧道方案，舟山本島采用北線方案。甬舟鐵路正線長77.004 km，其中新建線路長70.739 km，利用既有線長6.265 km?？绾６尉€位依次跨越金塘水道、西堠門水道、桃夭門水道、富翅門水道。全線新建橋梁33座全長27.764 km，其中越西堠門水道采用主跨1 488 m的公鐵合建大橋；隧道17座全長35.246 km。沿線設(shè)邱隘(接軌站)、北侖西、金塘、馬岙、舟山共5座車站。

3 結(jié)語

(1)新建線路引入樞紐及區(qū)間線路選線是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本工程由于跨海段占線路比重較大，受通航、水深等控制，越海工程成為控制本線路的關(guān)鍵核心工程，越海通道位置的選擇很大程度上決定了線路走向，這種情況下要貫徹“以點(diǎn)定線”的原則，在滿足金塘水道越海工程方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的前提下，再論證比選引入寧波樞紐接軌方案和區(qū)間線路方案。

(2)本項(xiàng)目主體工程采用“橋+隧”組合，甬舟鐵路被譽(yù)為“鐵路版港珠澳大橋”，金塘海底隧道全長16.2 km，其中海底盾構(gòu)段長11 km，建成后將成為國內(nèi)最長的海底高鐵隧道，比全長6.7 km的港珠澳大橋越海沉管公路隧道還要長近10 km。主跨為1 488 m的西堠門特大橋，將成為世界同類項(xiàng)目中跨度最大的公鐵合建大橋之一。該項(xiàng)目的建設(shè)，將使我國橋梁、隧道設(shè)計(jì)水平提升到一個(gè)新高度。由于本工程跨海工程復(fù)雜，建議在項(xiàng)目開工前進(jìn)一步落實(shí)環(huán)境、國土、海事、港口等各項(xiàng)建設(shè)條件，按規(guī)定程序組織工程實(shí)施，確保工程質(zhì)量和安全。