首选隧道！琼州海峡跨海铁路通道分期建设方案研究
首选隧道！琼州海峡跨海铁路通道分期建设方案研究
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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。
来源 | 郑笑，沈晓鹏. 中铁工程设计咨询集团有限公司. 琼州海峡跨海铁路通道分期建设方案研究 . 铁道运输与经济，2022，44(10)：144-148（本文为节选）
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