基于SWOT分析法高铁黄河桥位方案比选研究.pdf

文章编号:()收稿日期:基金项目:中铁第一勘察设计院集团科技研究开发计划课题(院科)作者简介:张太红()男山东菏泽人高级工程师主要从事铁路线路选线及轨道设计研究工作:.引文格式:张太红.基于 分析法高铁黄河桥位方案比选研究.铁道建筑技术():.基于 分析法高铁黄河桥位方案比选研究张太红(中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西西安)摘 要:随着社会不断发展城市内有限的黄河桥位成为稀缺资源这就需要设计者运用科学方法对高铁黄河桥位进行细致研究 本文以济滨高铁跨越黄河比选方案为例运用 分析法对不同跨越黄河桥位方案进行分析找出影响线路方案的内部和外部因素根据具体情况分别给予科学合理赋值构建 矩阵得出不同方案在矩阵图坐标象限的位置再通过进一步分析得出较为科学的推荐方案 为使方案更为合理对推荐方案制定相应的行动计划最大限度促使向利于方案优势方面发展如公铁合建桥梁推荐桥位方案在设计中可以采取进一步优化设计降低结构高度以满足机场净空要求结合公路设计综合比选方案尽量降低工程投资减少与其他方案投资差额促使劣势向优势方面转换减少不利因素扩大优势最终使工程项目可实施性更强更加科学合理关键词:高速铁路 黄河桥位 分析 方案比选 制定计划中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:引言随着我国城市基础建设的不断发展城市内的重要大江大河上已经建成了众多形式各异的桥梁连接和方便着两岸人民群众的日常出行这也使得城市内跨越江河的桥位资源变得越来越稀缺高铁建设如何选择稀缺的桥位资源跨越成为影响线路走向的重要因素 本文以济南至滨州高速铁路在济南市境内选择合适的桥位跨越黄河比选方案为例运用 分析法从定性、定量方面对不同跨越黄河桥位方案进行综合比选分析从而得出最为科学合理的桥位方案以期对类似工程建设方案比选有一定的借鉴意义铁道建筑技术 ()张太红:基于 分析法高铁黄河桥位方案比选研究 项目概况济南至滨州高速铁路项目(以下简称济滨高铁)西起山东省省会济南市自济南枢纽济南东站引出(与济青高铁并场)依次经过济南市历城区、遥墙机场、章丘区、济阳区、商河县及滨州市惠民县和滨城区最后接入既有滨州站(济滨、滨淄、津潍合场)线路全线长.共设济南东、遥墙机场、济阳、商河、惠民、滨州 处车站 铁路经遥墙机场后至济阳需跨越黄河天堑黄河特大桥为本项目最关键的控制性工程 桥位选择原则()桥位选择应与相关路网、机场、城市规划相衔接()桥位应选择在河道顺直稳定、河道较窄、河床地质良好的河段()桥位选择要满足黄河桥位间距要求优先考虑采用技术成熟桥型、经济跨径的桥位()桥位选择应避开环境敏感区充分考虑施工、运营对自然环境的影响 基于 分析法黄河桥位方案分析 分析法广泛应用于企业战略研究与竞争分析同时还可以在项目评价、方案比选过程中得到应用 运用 分析法大体上分 个步骤:分析环境因素、构造 矩阵、制定行动计划.方案主要环境控制因素分析 矩阵环境因素分为内部因素(优势与劣势)分析和外部因素(机会与威胁)分析 影响济阳黄河桥位方案的主要环境控制因素中内部因素主要有特殊地形地貌影响、特殊地质条件、公铁合建影响、平面线形条件、机场控制高程限制、工程设置条件、工程投资等外部因素主要有有限黄河桥位资源影响、黄委会等相关单位意见、城市规划及站位影响、机场起飞净空高度限制、电磁干扰防护影响、环境敏感点影响等 针对以上控制因素根据 分析法对黄河桥位方案进行具体分析先期研究的以隧道下穿黄河方案由于运营风险和造价高运营单位极力反对本次研究予以舍弃主要研究利用规划 公铁合建桥位方案()、并既有济阳公路桥方案()、济阳公路桥下游.方案()三个方案详见图 图 黄河桥位方案示意 ()利用规划 公铁合建桥位方案()线路自机场地下站引出在距既有济阳黄河公路桥上游约.处与规划 共桥位采用()双索面矮塔斜拉桥跨越黄河向西跨越、穿越济阳在建产业园后在距济阳区中心西侧.黎家村设济阳站出站后依次跨济东高速、国道、徒骇河至比较终点 比较段落线路长.设桥梁.、隧道.桥隧比例.静态投资.亿元(公铁合建公路方分担黄河桥 投资)()并既有济阳公路桥方案()线路自机场地下站引出绕避综合保税区后与既有的济阳黄河公路桥并行拟采用()矮塔斜拉桥跨越黄河距济阳区中心西侧.附近设济阳站之后跨越济东高速后与 方案共线至比较终点 比较段落线路长度.设桥梁.、隧道.桥隧比例.静态投资.亿元铁道建筑技术 ()张太红:基于 分析法高铁黄河桥位方案比选研究()济阳公路桥下游.方案()线路自机场地下站引出西绕综合保税区折向东北沿黄河东岸至油坊村在距迎宾黄河桥下游.处拟采用()柔性拱连续钢桁梁上跨黄河之后在济阳老城区东北侧设济阳站进而向北行进至比较终点 比较段落线路长度.设桥梁.、隧道.桥隧比例.静态投资.亿元.内部因素分析(优势与劣势)()特殊地形、地貌 “地上悬河”济滨高铁跨越黄河位置附近属黄河下游为黄河冲洪积平原区受黄河淤积及人工填筑的作用形成河滩区中间高南北两侧大堤外地形低的特殊地形地貌铁路跨(穿)越黄河要尽量选择河流平稳、结构稳定地段尽量垂直河道跨越满足桥下通航、水位等净空要求确保黄河两岸大堤等安防设施稳定 本次研究的方案均按上述条件跨越黄河三方案条件相当()特殊的地质条件该段地形较平坦主要为全新统()冲洪积黏土、粉质黏土、粉土和上更新统()黏土第四系覆盖层厚度较大孔隙比大、含水率高需要采用换填或加固处理三个方案所经地质条件基本相同工程设置时均需采取相应措施()公铁合建桥梁的影响分析利用规划 公铁合建桥位方案()需与公路交通部门做好对接结构设计复杂产权归属、出资协议、设计对接等协调工作量大并既有济阳公路桥方案()与济阳公路桥下游.方案()两个方案均与公路无关单独修建铁路桥梁设计、协调工作较少()平面线形条件影响分析从黄河桥位方案示意图 可看出受制于黄河桥位和相关控制因素影响从平面线形条件分析、方案较优 方案线形条件较差()机场控制高程限制分析在机场一定的范围内对建筑物结构高度有限制济滨高铁跨黄河桥梁结构高度需满足机场飞机起飞高度要求 从图 可以看出 方案与 方案的黄河桥均经过机场航飞限制净空区两方案需采取降低线路纵坡、优化桥梁结构等措施将建筑物高度控制到机场限度以内以确保航空安全而 方案黄河桥在机场限制净空范围外结构高度基本不受限制()工程设置条件影响分析 方案与 方案的黄河桥均经过机场航飞限制净空区桥梁结构高度需控制在机场限制高度以内公铁合建黄河桥 方案采用()双索面矮塔斜拉桥跨越黄河经检算结构高度和黄河水位净空均满足要求工程设置虽然较复杂但公铁合建桥梁技术条件早已成熟已经不是制约因素 方案与其并行既有黄河桥对孔设置桥梁孔跨采用()矮塔斜拉桥跨越工程设置较简单但对黄河防凌极为不利相关单位要求加大跨径若一跨跨越主河槽()结构高度又无法满足机场限制高度要求而 方案黄河桥位在机场限制净空范围外对结构高度无影响 上跨黄河采用()柔性拱连续钢桁梁站位选择对城市规划影响较大但工程设置条件相对较好()工程投资影响分析三方案主要工程数量及投资比较见表 表 主要工程数量及投资比较项目利用规划 桥位方案()并既有济阳公路桥方案()济阳公路桥下游.方案()线路长度/.拆迁建筑物/永久用地/亩.路基/.桥梁/(/座)/黄河桥主桥/黄河桥引桥/桥梁合计/.隧道/.桥隧总长/.桥隧比重/.无砟轨道/.有砟轨道/.主要工程费用/亿元.静态投资/亿元.分担投资/亿元.分担后静态投资差额/亿元.从表 可以看出 方案线路较长工程投资大经公路黄河桥分摊投资后仍比 与 多.亿元和.亿元 但经综合分析公铁合建桥梁 方案不仅可以节省有限的黄河桥位资源也能有效节省公路方面工程投资考虑济滨高铁和 国道均为山东省出资项目总体投资节约综合效益优.外部因素分析(机会与威胁)()有限黄河桥位资源影响分析济南至济阳段黄河桥位资源非常稀缺现状及规划公路通道主要为机场北路、利用济阳区南侧迎宾黄河公路大桥及其上游 浮桥跨越黄河 迎宾黄河桥上游.处为济南黄河三桥上游.处规划拟建 黄河公路桥 根据相关技术标准和审查要求:“桥位选择在河道较为顺直、河势稳定段容许桥间距不小于桥梁壅水长度的.倍同时需考铁道建筑技术 ()张太红:基于 分析法高铁黄河桥位方案比选研究虑防洪(凌)确定间距”经分析上述要求跨越黄河新建铁路桥与既有公路桥间距不应小于 对于城市河段确需减小桥梁间距的须经充分论证并采取有效的防护措施根据沿线桥位分析 方案和 方案均满足黄河桥位 的间距要求而 方案不满足间距要求需一跨跨越黄河主河道()黄委会等相关单位意见影响分析结合黄委会及防洪评价编制单位意见:该区域位于黄河下游陶城铺下游河段由西南向东北流其上游河道温度高于下游封河自下而上解冻开河时上游段的大块流流冰常伴随着凌洪堵塞在窄河段内抬高水位形成严重凌害 方案对该段落的黄河防凌极为不利需一跨跨越黄河主河道不同意并既有桥方案而公铁合建 方案和下游 方案均满足相关要求相关单位认可两桥位方案()城市规划及站位影响分析 与 方案均在城市西侧设站满足济阳区城市规划发展需求 方案车站虽然更靠近城区但线路穿越城市在建及建成区域对城市规划干扰很大 方案在城区东北侧的老城区设站不满足济阳区向南融合的发展需求不满足城市规划地方政府对该站位予以坚决反对 因此从对济阳区站位和城市规划的影响分析 方案最优 方案次之 方案最差()机场起飞净空高度限制分析如图 所示机场起飞高度对高铁桥梁等建筑物结构高度有一定限制由图 可以看出公铁合建 方案与 方案的黄河桥均经过机场航飞限制净空区拟推荐 方案桥位距规划西一跑道约.机场限高约 黄河桥结构高度(大堤高程).(预留淤积高度).(防洪通道净空)(桁高).(塔高)满足净空要求)方案距离西一跑道北侧.若采用与公路桥对孔跨设置桥梁结构高度虽满足净空要求但对防凌不利黄委会不同意若一跨跨越主河槽()结构高度无法满足机场飞机起飞限制净空的要求 桥位方案距离东二跑道北侧 满足净空要求图 机场净空限制面示意 ()电磁干扰防护影响分析经检算全向信标台半径 以外的障碍物相对基准面的垂直张角不应超过(折算为.)该角度大于起飞爬升面角度三个方案均满足根据航空无线电导航台(站)电磁环境要求电磁干扰基本无影响()环境敏感点影响分析该段范围环境敏感点主要为黄河济南段水源涵养生态保护红线和沟杨水源保护区 三个方案均因为需要跨越黄河不可避免都穿越黄河济南段水源涵养生态保护红线 利用规划 桥位方案()穿越沟杨水源保护区准保护区.其他两个方案对水源保护区无影响经与相应环保主管单位对接对三个方案均同意穿越要求工程实施时采取相应保护措施生态红线和水源保护区范围内禁止排污将工程建设对生态环境的影响降至最低.构造桥位方案 矩阵根据对以上黄河桥位内部因素和外部因素分析按照下列步骤构造 矩阵进行分析()首先确定项目方案中的关键战略因素()根据每个因素的重要程度确定相应权重从(最不重要)到(最重要)权重和为()对每个因素的影响能力进行评价打分 表示最弱 表示较弱 表示相同 表示较强 表示最强不利因素按影响大小在 至 之间打分()将相应因素得分和其权重值乘积得出相关关键因素的加权值()计算得到项目方案的总加权分比较总加权分就可以确定评价各方案之间的竞争优势的差异黄河桥位方案内部外部因素分析分别见表、表 表 关键内部因素(优势与劣势)分析关键因素权重利用规划 公铁合建桥位方案()评分加权分数并既有济阳公路桥方案()评分加权分数济阳公路桥下游.方案()评分加权分数黄河特殊地形、地貌.特殊的地质条件.公铁合建桥梁的影响.平面线形条件影响.机场控制高程限制.工程设置条件影响.工程投资影响.总计.铁道建筑技术 ()张太红:基于 分析法高铁黄河桥位方案比选研究表 关键外部因素(机会与威胁)分析关键因素权重利用规划 公铁合建桥位方案()评分加权分数并既有济阳公路桥方案()评分加权分数济阳公路桥下游.方案()评分加权分数有限黄河桥位资源影响.黄委等相关单位意见影响.城市规划及站位影响.机场起飞净空高度限制.电磁干扰防护影响.环境敏感点影响.总计.由表、表 可以得出三方案在 矩阵图中坐标分别为(.)、(.)、()三方案 矩阵图如图 所示图 黄河桥位方案 矩阵示意根据在 矩阵图象限中的位置进行逐一分析因 方案坐标处于第三象限综合方案劣势大于优势首先可以予以否决 和 方案均处于第一象限运用 矩阵综合分析两方案均为优势大于劣势需进一步分析 经计算 方案坐标点至原点距离为.大于 坐标点至原点距离.可以判断出公铁合建 方案较 方案略有优势因高铁建设目的主要为方便沿线群众出行需充分考虑地方政府意见而地方政府强烈反对 方案故综合推荐选用公铁合建 桥位方案.制定行动计划根据以上分析公铁合建 桥位方案较 方案略有优势故在实施 方案时应根据 矩阵分析法制定相应的行动计划最大限度促使目标向利于方案优势方面发展如公铁合建桥梁 方案在设计中可以采取进一步优化设计降低结构高度以满足机场净空要求结合公路设计综合比选方案尽量降低工程投资减少与其他方案投资差额从而使 方案进一步扩大优势促使劣势向优势方面转换减少不利因素最终使工程项目可实施性更强更加科学合理 结束语综上通过以上 分析法公铁合建 桥位方案较下游 方案略有优势 方案虽然线路较长工程投资稍大工程结构也复杂但在节约稀缺黄河桥位、满足城市规划和当地政府意见、设站条件等方面均具有明显优势同时公铁合建能发挥最优的综合效益公铁合建桥梁技术成熟故黄河桥位推荐采用利用规划 公铁合建桥位方案()综上分析 分析法具有些许精度不足的局限性这就要求在分析比选中采取更加客观翔实数据的定量分析来补充其定性分析的缺陷尽量保障分析的成果科学合理参考文献 李志鹏.关于深圳至珠海间伶仃洋通道的线路走向方案研究.铁道建筑技术():.张太红.新建济南滨州铁路速度目标值选择研究.铁道运输与经济():.张世冀王维利.北盘江上游国道跨江桥位方案比选.居舍():.陈军刚陈孔令李志厚等.云南金安金沙江大桥桥位选择及方案设计.中外公路():.穆鑫程学庆朱永霞.基于 分析法的重载铁路运输发展战略分析.铁道车辆():.邱钰峻李远富柯斌等.基于修正 和 集的川藏铁路重大桥梁桥位评价研究.铁道标准设计():.中铁第一勘察设计院集团有限公司.新建铁路济南至滨州线鉴修可行性研究报告.西安:中铁第一勘察设计院集团有限公司.李波.济南滨州铁路越黄河区段线路方案研究.铁道建筑():.袁二军王延伦张文等.基于 分析青海北山国家地质公园开发、保护研究.中国矿业():.冯亚成陈应陶张小坤等.济阳黄河公铁两用特大桥桥位及桥式方案比选.铁道标准设计():.徐洪权张雷张建等.通苏嘉甬高速铁路跨杭州湾通道选择及桥位论证.铁道勘察():.丁可.雅安草坝青衣江大桥桥位选择及方案研究.交通世界():.铁道建筑技术 ()