首选隧道!琼州海峡跨海铁路通道分期建设方案研究

海南岛位于中国最南端,北隔琼州海峡与广东省雷州半岛相望,西隔北部湾与越南相对,东濒南海与台湾岛相望,是“一带一路”重要的海上交通集散地。由于受到琼州海峡的隔断,海南岛和内陆的交通现状只能通过轮渡,极大限制了人员和物资的交流和转运。

随着琼州海峡交通流量的逐年增加,琼州海峡通航能力现状与海南国际旅游岛需求间的矛盾更加突显,亟需开展琼州海峡跨海铁路通道 ( 以下简称“跨海铁路通道”) 的建设方案研究,从运量需求、工程可实施性以及技术储备情况等方面入手,提出分期建设方案,为跨海铁路通道建设实施提供一定借鉴。

现状分析

琼州海峡位于广东省雷州半岛和海南岛之间,西接北部湾,东连南海北部,呈东西向延伸,长约80km,宽20~40km,最窄处18km,平均水深为44m,最大深度114m。

目前跨海铁路通道由轮渡衔接雷州半岛南端的海安 ( 北港 ) 至海南岛的海口 ( 南港 ) 。

根据《交通强国建设纲要》《新时代交通强国铁路先行规划纲要》提出的铁路强国发展目标,2035年湛海高速铁路将构成我国东、中、西部进出海南岛的唯一高速铁路通道,跨海铁路通道作为湛海高速铁路的关键区段,既有的轮渡运输将不能适应未来的路网整体功能需求,需要对其下步建设方案及运输组织方案进行研究。

目前跨海铁路通道运输主要存在以下问题。

(1)过海时间长。目前铁路旅客列车在海安南站与海口站间单程运行时间约2.6~3.0h ( 包含过海时间及轮渡技术作业时间 ),导致过海时间较长。

(2)运输能力饱和。目前粤海铁路轮渡每日开行14对航班,客货列车每日共开行10对,粤海铁路轮渡能力基本饱和,春运高峰时汽车严重滞留于港区及周边道路,并且港口栈桥处于超负荷运营状态,现有轮渡服务模式难以适应运输淡旺季需求变化。

(3)旅客舒适度差。由于现有渡轮无法为过海旅客列车提供动力,夏季无空调,车厢内温度较高,严重影响湛海铁路通道的客运服务质量。

方案规划

结合运量预测情况以及跨海铁路通道桥隧工程的可实施性,可以将跨海铁路通道实施分为2个阶段。跨海铁路通道湛江至海口段的区段列车对数预测如表1所示。

第一阶段 (2035年前 ) 采用轮渡方案过渡,第二阶段 (2035—2045年 ) 建成固定跨海工程。

第一阶段对既有海安南轮渡站进行扩能改造,新建动车轮渡系统,动车组列车、普速列车过海共用该通道,共设计研究“摆渡人”“(4 4)摆渡车”和“(8+8) 摆渡车”3个方案。

第二阶段考虑通过修建桥梁或隧道工程形成固定通道,结合高速磁浮、新能源汽车等技术对该阶段跨海铁路通道工程方案进行设计展望。

经分析,虽然“摆渡人”方案需乘客携带行李换乘,但该方案过海时间最短、投资最省、成本较少、快船便于重复利用,且动车组利用率高,“摆渡车”方案对高速铁路市场竞争能力的提升有限。因此,第一阶段推荐采用“摆渡人”方案。

即:动车组运行至轮渡码头站台,客运渡船与动车组站台直接接驳,具备同站台上下客条件,同时配备高架候车大厅,满足旅客换乘和休息的需要,提高运输服务品质。方案近期设突堤码头2座,码头采用2台夹2线布置形式。

第二阶段研究

通过对跨海铁路通道位置进行方案比选,确定通道位置再结合桥隧方案进一步分析,以确定第二阶段跨海铁路通道建设方案。

1、通道位置选择

根据建设条件、海峡两端城镇规划,在东西宽约80km的海峡范围内,初步拟定西线、中线、东线3个通道位置。

(1)西线通道自雷州半岛的灯楼角,连接海南岛的道伦角,线路绕避徐闻珊瑚礁国家级自然保护区核心区,跨海部分线路全长40.36km。此线位海底较平坦,最大水深不超过55m,97%的海域水深小于50m。

(2)中线通道自雷州半岛的炮台角,连接海南岛的天尾角,跨海部分线路全长约20.1km。中线通道海底稍有起伏,最深处海水约85m。水深大于50m海域约11.2km,占全长的54.6%,其中超过80m水深的区段长度约3km。该通道位置海峡较窄,跨海长度最短,线路走向顺直,是海口市规划过海峡的理想通道位置,其通道两端与既有公路、铁路的连接线工程最短。

(3)东线通道自雷州半岛海安港至海南岛海口湾西岸,跨海部分线路全长27.35km。最深处海水约85m,海底有数次隆起,地形起伏强烈,隆起处水深仅35~40m。水深大于50m的海域约9.4km,占全长的34.3%。

跨海铁路通道位置综合评价如表3所示。

由于东线方案海底有数次隆起,地形起伏强烈,最大水深85m,设计施工难度大,地震烈度为Ⅷ度,靠近1605年琼海7.5级大地震震中,受地震和断裂的影响比西线和中线大,且登陆位置及两端连接线与公路、铁路及城市规划不符,特别是铁路受接轨车站限制只能折向西接入海口站,跨海长度较长,故研究后予以舍弃。

西线和中线通道各有优势,在工程方案研究中对西线和中线需进一步比选。

2、桥隧方案选择

(1)桥梁方案

西线通道方案需设计桥梁,可采用公铁合建,设计规模为铁路4线 ( 其中客运线,货运2线 ),公路双向8车道。西线桥位跨海部分桥梁总长41.08km,共设置2座中通航孔桥、2座北通航孔桥、2座南通航孔桥以及若干座联络孔桥和引桥。

但根据桥梁基础现状和发展来看,目前在水深大于100m的深水中建造的桥梁基础尚无先例,随着水深的增加,未知和可变的技术因素也相应增加,设计和施工的技术难度也将急剧增加,还需进一步开展跨度超过1000m的公铁两用桥梁、跨海桥梁施工装备和跨海深水桥梁墩波浪力等研究工作。

(2)隧道方案

中线通道方案可考虑设计隧道,设计规模为铁路4线,4线中2条线路可作为湛海高速铁路线路,另外2条作为既有湛海线通道。考虑到燃油汽车尾气排放等问题,该段过海铁路需兼顾汽车驮背运输的功能 。

从目前掌握的工程建设条件和技术水平,采用盾构法修建琼州海峡隧道方案在技术上是可行的,对比中线盾构、西线盾构和西线沉管法,中线盾构方案工程规模小,工期短,接线条件好,不用设置人工岛,投资最低,推荐优先采用中线盾构方案,采用双洞+服务隧道形式,建设工期7年,工程投资约355.24亿元。

中线通道隧道方案融超大直径、高水压、长距离三大技术难点于一身,尽管从现有科技水平和工程实例分析,工程建设可行,但进行超前的技术研究仍是实施的基础,需尽快开展地质、海床断面、淤积深度等初步勘察,并开展盾构机设备的研制工作。

从工程、航道、环境、国防、气象等多方面综合考虑,隧道方案宜作为未来琼州海峡跨海通道的首选方案。

结束语

琼州海峡跨海铁路通道工程的建设对构建我国“八纵八横”高速铁路主通道,完善区域铁路网与综合交通网,加强海南省与内陆的相互联系具有重要意义。

下一步需继续加强跨海隧道的工程技术积累,优化隧道布置形式与隧道断面尺寸,关注救援与运维方案,力争实现工程投资、运输功能与建营风险三者之间的平衡。

同时加强投融资模式和财务可持续措施的研究,从投资规模、风险管控等方面综合考量,通过提高资本金比例等措施,降低建设期及投产后的财务成本,加快推进通道的前期研究和技术储备工作,力争“十五五”期间开工建设。

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页面更新:2024-03-03

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