趙長石

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

京沈客運專線經(jīng)由阜新草坪機場地區(qū)設(shè)計方案研究

趙長石

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

京沈客運專線是國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》“四縱四橫”客運專線主骨架的重要組成部分，是鐵路“十二五”規(guī)劃的重大項目，線路方案的走向受眾多評價因素限制。對線路經(jīng)由阜新市草坪機場方案進行研究，探討了確定該區(qū)段線路走向的評價因素，包括穿越草坪機場凈空要求、地形條件、周邊構(gòu)筑物、氣候條件、工程經(jīng)濟性等，最終確定草坪機場線路走向及工程類型。

客運專線 凈空 控制高程 隧道 路塹

1 京沈客專穿越草坪機場方案概況

北京至沈陽客運專線(以下簡稱京沈客專)地處華北地區(qū)的北京市、河北省和東北地區(qū)遼寧省，全長697 km。線路在遼寧省阜新境內(nèi)自朝陽市向東經(jīng)朱家洼子進入阜新市區(qū)，跨過錦阜高速后，沿環(huán)城路北側(cè)設(shè)阜新北站，出站后跨過高林臺漢城遺址，后自草坪機場北側(cè)穿過，跨過在建阜盤高速公路、在建巴新鐵路、既有新義鐵路、大鄭鐵路、高新鐵路后進入錦州境內(nèi)。阜新站位是地方政府經(jīng)多次論證后選定的。因此，圍繞確定的站位，根據(jù)本線設(shè)計時速350 km標準開展本區(qū)域的方案研究。

2 京沈客專穿越草坪機場凈空檢算

2.1 草坪機場相關(guān)情況

草坪機場位于京沈客專線位南側(cè)，跑道具備大機起降條件，有1號和2號兩個飛機跑道。機場北側(cè)至山腳下大片農(nóng)田為機場的迫降用地，即京沈客專在此段范圍完全自草坪機場的迫降場地內(nèi)穿過。

2.2 空域控制高程檢算的相關(guān)依據(jù)

根據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《軍用機場凈空規(guī)定》(國發(fā)[2001]29號)：

(1)機場凈空區(qū)是指為保證飛機起飛、著陸和復飛的安全，在機場周圍劃定的限制物體高度的空間區(qū)域，由升降帶、端凈空區(qū)、側(cè)凈空區(qū)構(gòu)成，其范圍和規(guī)格根據(jù)機場等級確定。

(2)升降帶是以機場跑道中線為基準，兩側(cè)各100 m的中線平行線和兩端各100 m處中線水平延長線的垂直線構(gòu)成的場地，升降帶上不應有對飛機活動構(gòu)成危險的物體。

(3)端凈空是從升降帶端線的兩端開始，與升降帶邊線水平延長線以水平面15%的擴散率擴展至3 000 m，并以此寬度延伸到機場凈空區(qū)邊線所構(gòu)成的限制物體高度的區(qū)域，障礙物限制面起算高程為跑道端中點高程。端凈空區(qū)障礙物限制面要求見表1。

(4)側(cè)凈空區(qū)是從升降帶和端凈空區(qū)限制面邊線開始，至機場凈空區(qū)邊線所構(gòu)成的限制物體高度的區(qū)域，障礙物限制面由過渡面、內(nèi)水平面、錐形面和外水平面組成。側(cè)凈空區(qū)障礙物限制面要求見表2。

鐵路線位為西南至東北走向，在草坪機場西側(cè)跑道北端與北端近距導航臺之間經(jīng)過，穿過跑道兩側(cè)側(cè)凈空區(qū)域及北端端凈空區(qū)域，與機場西側(cè)跑道(以下簡稱1號跑道)中線延長線總體成38°角。

表1 端凈空區(qū)障礙物限制面要求

表2 側(cè)凈空區(qū)障礙物限制面要求

考慮到機場對于飛行空域高程的控制要求，需要對此處線路平面位置、高程進行檢算，其中機場跑道側(cè)凈空檢算

(1)

式中H——飛機起算高程；

H1——檢算點處側(cè)凈空要求的限高高程；

標準上，主流平臺軟件均支持業(yè)界成熟標準，除了通過私有協(xié)議兼容多種主流品牌的設(shè)備接入外，ONVIF和GB/T28181已經(jīng)成為平臺兼容前端以及不同品牌平臺互聯(lián)的主要依據(jù)。

l1——機場起飛點至檢算點沿飛機起飛方向的縱向距離；

l2——檢算點垂直飛機縱軸的橫向距離。

機場跑道端凈空檢算

(2)

式中H2——檢算點處端凈空要求的限高高程；

l3——機場起飛點至檢算點沿飛機起飛方向的縱向距離，第一段最大值為3 000 m；

以1號跑道主要控制點的端凈空和側(cè)凈空檢算為例進行說明(機場跑道起算點高程為170 m)，凈高檢算時，以靠近機場一側(cè)右線鐵路接觸網(wǎng)桿外2 m處(接觸網(wǎng)回流線位置)的位置為最不利位置檢算，檢算點為選擇起算點水平側(cè)凈空、以水平面15%的擴散率與鐵路線交叉的端凈空、起飛方向與鐵路線交叉的端凈空以及近距導航臺的安全距離(如圖1)。

(1)B點為西側(cè)側(cè)凈空區(qū)域北端邊界線與右線鐵路接觸網(wǎng)桿外2 m處的交點，對應鐵路里程DK540+130，與機場升降帶邊緣水平距離689.92 m。鐵路軌面高程178.6 m，產(chǎn)生電流的接觸網(wǎng)接觸線頂面高為183.9 m，接觸網(wǎng)桿頂點(鐵路設(shè)備最高點)高程為186.1 m，小于機場限高要求的239.0 m。

(2)C點為機場1號跑道北端端凈空左側(cè)邊線(與升降帶邊線水平延長線以水平面15%的擴散率擴散)與右線鐵路接觸網(wǎng)桿外2 m處的交點，對應鐵路里程DK541+070，與機場升降帶邊緣水平距離763.26 m。鐵路軌面高程170.07 m，產(chǎn)生電流的接觸網(wǎng)接觸線頂面高為175.37 m，接觸網(wǎng)桿頂點高程177.57 m，小于機場限高要求的177.63 m。

(3)D點為機場1號跑道中軸線與右線鐵路接觸網(wǎng)桿外2 m處的交點，對應鐵路里程DK541+420，與機場升降帶邊緣水平距離1 031.27 m，鐵路軌面高程171.8 m，產(chǎn)生電流的接觸網(wǎng)接觸線頂面高為177.1 m，接觸網(wǎng)桿頂點高程179.3 m，小于機場限高要求的180.3 m。

圖1 1號機場跑道檢算

(4)E點為機場1號跑道北端端凈空區(qū)右邊線與右線鐵路接觸網(wǎng)桿外2 m處的交點，對應鐵路里程DK541+905，與機場升降帶邊緣水平距離1 421.07 m。鐵路軌面高程175.1 m，產(chǎn)生電流的接觸網(wǎng)接觸線頂面高為180.4 m，接觸網(wǎng)桿頂點高程182.6 m，小于機場限高要求的184.2 m。

(5)導航臺距離鐵路左線最近點的鐵路里程為DK541+990，該點位坐標為：E=394 197.29，N=4 662 278.27，與近距導航臺水平距離484.3 m，滿足《VHF/UHF航空無線電通信臺站電磁環(huán)境要求》不小于300 m的要求。

1號跑道端凈空及測凈空檢算，均滿足機場限高要求。2號跑道檢算方法同1號跑道，經(jīng)計算2號跑道端凈空及測凈空檢算，均滿足機場限高要求。

3 京沈客專穿越草坪機場局部工程措施方案比選

DK540+500～DK544+000段北側(cè)地勢較高，處于挖方地段，經(jīng)勘測調(diào)查以及收集資料顯示，該地段雨季降雨量較多，考慮機場限高要求，結(jié)合機場限高檢算，此地段路肩高程較小里程DK540+000處河底高程低2 m左右，無法通過天溝或側(cè)溝排水，結(jié)合此處路基排水研究了隧道方案、明洞接U形槽的組合方案，兩方案縱斷面示意如圖2所示。

圖2 局部工程措施縱斷面

3.1 隧道方案

以隧道方式通過草坪機場端凈空和側(cè)凈空區(qū)域，隧道內(nèi)形成V形縱斷面，排水需要在隧道內(nèi)設(shè)置機排及豎井，經(jīng)工程經(jīng)濟比較，隧道方案較明洞接U形槽的組合方案投資高約3.4億。該方案雖然能夠滿足草坪機場凈空要求，但工程投資明顯偏高，且機排設(shè)置在隧道中間，不利于養(yǎng)護維修，且增加運營維護管理成本。

3.2 明洞接U形槽組合方案

結(jié)合機場限高檢算，滿足機場空域高程控制要求的同時，需保證DK539+597處跨越在建阜盤高速公路要求和DK542+790下穿205省道的要求，分別在DK539+450及DK540+745處設(shè)置變坡點，并且將挖方段落的最低變坡點設(shè)置在隧道口附近，便于設(shè)置機排以及維護管理。在明洞兩端的路塹U形槽范圍架設(shè)雨棚，設(shè)置范圍至路堤段落，防止雨水以及洪水進入路基本體。

雖然明洞接U形槽的組合方案為明挖施工，施工過程中對周圍村莊的交通影響較大，從投資角度看，明洞+U形槽方案投資較隧道方案節(jié)省3.4億元，優(yōu)勢明顯，且對于今后的運營安全有利，綜合分析研究后，推薦明洞接U形槽的組合方案。

4 結(jié)束語

京沈客專阜新段穿越草坪機場的線路方案控制因素較多，包括地方規(guī)劃對車站平面位置選址要求，高林臺遺址保護區(qū)、機場用地及凈空控制，以及排水設(shè)計技術(shù)要求等，方案研究需綜合環(huán)境及工程技術(shù)經(jīng)濟性做綜合分析。經(jīng)對機場空域檢算及各控制區(qū)段方案比選，確定該段線路的最終走向及縱斷面設(shè)計方案。(1)經(jīng)過機場地區(qū)要根據(jù)機場等級，確定機場跑道、導航臺與線路端凈空及側(cè)凈空的交叉點，檢算控制高程；(2)根據(jù)控制高程要求設(shè)計縱斷面，并結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟性選擇合理的工程類型。(3)檢算結(jié)果需以正式發(fā)文形式向機場主管部門征求意見，以獲取穩(wěn)定設(shè)計方案的設(shè)計依據(jù)。本段的方案比選研究，對確定京沈客專線路方案起到了至關(guān)重要的作用。

[1] TB10621—2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)[S]

[2] GB50090—2006鐵路線路設(shè)計規(guī)范[S]

[3] TB10001—2005鐵路路基設(shè)計規(guī)范[S]

[4] TB10009—2005鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范[S]

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ZHAO Chang-shi

2014-07-31

趙長石(1982—)，男，2009年畢業(yè)于蘭州交通大學道路與鐵道工程專業(yè)，工學碩士，工程師。

1672-7479(2014)05-0077-03

U212.32

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