喬俊飛

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京　100055)

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鄭州至新鄭機場城際鐵路機場段線路方案研究

喬俊飛

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京100055)

摘要：鄭州至新鄭機場城際鐵路位于河南省鄭州市境內(nèi)，途經(jīng)鄭州市二七區(qū)、經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)和新鄭市。受鄭州鐵路樞紐規(guī)劃、機場規(guī)劃等條件限制，以及相關鐵路、公路及南水北調(diào)工程的影響，鄭機城際鐵路引入機場方案比較復雜。從技術、經(jīng)濟、運營安全等多方面進行比選分析，并結(jié)合鄭州市城市規(guī)劃、機場規(guī)劃及鄭州鐵路樞紐總圖格局的調(diào)整，最終采用平行機場跑道引入機場并延伸至鄭州南站的方案。

關鍵詞：城際鐵路；機場；方案研究

1概述

鄭州至新鄭機場城際軌道交通是中原城市群城際軌道交通網(wǎng)骨架的重要組成部分，南端新鄭機場站銜接許昌方向和登封方向的城際鐵路，北端連接鄭州樞紐內(nèi)鄭州和鄭州東兩大客運中心，進而溝通鄭焦、鄭開等城際鐵路，并和既有鐵路、在建和規(guī)劃的客運專線實現(xiàn)便捷換乘，對于完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，豐富運輸服務品種、提升運輸服務質(zhì)量都具有十分重要意義。

本項目引入機場段線路方案除了受南水北調(diào)中線工程、沿線鐵路、公路等交叉跨越方案影響外， 機場跑道的方向?qū)Ρ卷椖康淖呦蛴绊戄^大。一般機場線的機場站都是終到站(如首都機場站)，僅需考慮單一引入點。而本線雖是機場線，但具有一定的路網(wǎng)性功能，所以也有別于其他機場線，引入機場段方案不僅僅考慮站位的選擇，同時要考慮線路走向的需求。另外，本項目在實施過程中因城市規(guī)劃和鄭州鐵路總圖規(guī)劃的調(diào)整，引起本項目機場段線路方案進行了局部調(diào)整，城市規(guī)劃和鐵路總圖規(guī)劃是線路方案研究要考慮的重要因素。

2機場段線路方案研究

2.1　規(guī)劃條件

(1)新鄭機場規(guī)劃

本段線路位于新鄭機場航空港區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)，港區(qū)及機場規(guī)劃對線路走向、站址選擇具有重要影響。新鄭國際機場位于鄭州市南部，距市區(qū)32 km，目前已為4E級國際機場，既有航站樓一座(T1航站樓)，總面積12萬m2，機位26個，現(xiàn)有跑道1條，全長3 400 m。根據(jù)《鄭州新鄭國際機場總體規(guī)劃》，預測新鄭機場近期2020年完成旅客吞吐量2 700萬人，貨物吞吐量58萬t，遠期2030年旅客吞吐量6 000萬人，貨物吞吐量200萬t。新鄭機場除現(xiàn)有1條跑道外，另規(guī)劃有4條跑道。近期結(jié)合第二跑道的建設在現(xiàn)有航站樓東側(cè)建設新航站樓T2，遠期在T1航站樓對側(cè)新建T3航站樓。本項目需以地下線穿越機場并在機場換乘中心GTC下建設地下車站。

(2)鐵路樞紐總圖格局

隨著京廣、徐蘭客運專線的建設，鄭州樞紐客運系統(tǒng)在既有鄭州站的基礎上新建鄭州東客運站，與既有鄭州站形成“東西并列”的兩個客運站格局。規(guī)劃鄭州至機場城際鐵路分別從鄭州站、鄭州東站引出后南下至新鄭國際機場，并進一步向南延伸至許昌。

2.2　線路方案比選

本線線路呈南北走向，而機場跑道呈東西走向。由于鐵路走向和機場跑道走向不一致，要滿足鐵路順直地引入機場，必然要下穿飛機跑道，但下穿跑道又面臨許多技術難點和風險，故對鐵路垂直下穿跑道方案和平行機場跑道引入方案兩方案進行了研究比選(圖1)。

圖1　機場段線路方案示意

方案1:垂直下穿跑道引入機場方案

本方案線路自比較起點C1K27+000引出，上跨南水北調(diào)工程后，下鉆入地引入新鄭國際機場，在機場換乘中心GTC下設地下車站，下穿機場跑道后爬升至地面至比較終點C1K53+486.60，線路長度為26.487 km。受線路最大坡度、飛行區(qū)障礙物限制條件、車站設置等條件限制，下穿既有跑道下線路最大埋深24 m，隧道覆土厚度15 m。

(1)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

機場線下穿新鄭機場跑道段，其主要地層有粉砂、粉土、粉質(zhì)黏土、細砂；地下水類型屬于第四系松散巖類孔隙水，主要含水層為粉砂、細砂和粉土層，地下水位埋深3.2～6.4 m，水位高程為142.75～148.63 m。隧道穿越既有跑道段覆土厚約15 m，處于細砂層中。

(2)跑道變形控制標準

在不停航條件下進行飛行區(qū)地下穿越施工，必須嚴格控制跑道和滑行道道面的沉降以保證飛機正常運營。按照《國際民航公約附件十四》(第3版)，道面沉降控制標準為：跑道道面相鄰兩個坡度的變化不大于1.5%，從一個坡度過渡到另一個坡度最小曲率半徑為30 000 m;滑行道道面從一個坡度過渡到另一個坡度最小曲率半徑為3 000 m?？紤]地基曲率半徑與道面曲率半徑的差別，確定新鄭機場場道地基的沉降控制標準為地基不協(xié)調(diào)變形變坡率不大于1.5‰。

(3)施工安全風險

地下工程近距離穿越已運營的地道、隧道和其他地下和地面構(gòu)筑物有許多成功的例子，但由基坑開挖和盾構(gòu)推進引起地面沉降而導致道路開裂、地面建筑物傾斜并出現(xiàn)裂縫的情況時有發(fā)生。由于飛行區(qū)的特殊性及其嚴格的安全控制要求，飛行區(qū)地下穿越工程在施工中一般不允許中止機場跑道的正常運營，不允許對現(xiàn)有設施造成較大的影響。如果由地下穿越引起地表沉降過大甚至道面開裂的情況在機場跑道和滑行道上產(chǎn)生，引起的后果是很嚴重的。在機場飛行區(qū)地下穿越施工，需要采用先進的施工工藝和監(jiān)測技術，制定嚴格的施工管理和控制措施，將事故出現(xiàn)的概率降低到民航部門要求的二百萬分之一以下。因此垂直下穿機場跑道方案的施工的安全風險是很大的。

地下穿越機場跑道是一件極其復雜、風險系數(shù)很高的工程，目前世界上只有極少數(shù)大機場在跑道下實施過地下穿越工程。北京首都機場于2004年在 L形滑行道下修建地下服務車道，采用頂部鋼管棚預支護+箱涵頂進施工，該工程施工過程中雖然沒有中斷滑行道運營，但是也造成了局部道面開裂。 上海市軌道交通 2 號線西延伸工程，下穿機場新建西滑行道、西站坪、西航站樓后至虹橋東站。區(qū)間隧道覆土最小厚度為11.3 m，選用土壓平衡盾構(gòu)機施工，在穿越虹橋機場新建滑行道區(qū)域時，出現(xiàn)了滑行道區(qū)域地表沉降過大的情況，個別區(qū)域基層面發(fā)生開裂，采取了補救措施后有所改善。

目前國外在機場跑道(滑行道)下實施地下穿越工程的有：蘇格蘭愛丁堡機場鐵路線地下穿越跑道工程(頂管法施工)；美國杜勒斯國際機場旅客捷運系統(tǒng)(新奧法施工)，以及德國斯圖加特機場工程(噴射混凝土施工)等。個別機場在運營條件下實施地下穿越過程中也發(fā)生過一些安全事故，為控制安全風險，下穿飛機跑道工程都傾向于在飛機停航或休航后施工。

方案2:平行跑道引入機場方案

本方案線路自比較起點CK27+000引出，上跨南水北調(diào)工程后，沿四港聯(lián)動大道東側(cè)下鉆入地并折向東， 沿迎賓路在T1航站樓北側(cè)機場換乘中心GTC下設地下車站，出站后線路折向西南繞避機場跑道，出T1助航燈光帶后爬升至地面，跨京珠高速公路、石武客運專線沿既有京廣線引入新鄭北站至比較終點CK56+027.68，線路長度為29.088 km。

平行機場跑道引入機場方案和垂直下穿機場跑道引入機場方案的工程投資比較見表1。

表1　方案工程投資比較

2.3　推薦意見

經(jīng)綜合研究分析，垂直下穿機場跑道方案在技術上是成立的，工程投資也較省，但施工安全風險很大；平行跑道方案施工及運營安全風險小，與機場換乘中心GTC結(jié)合較好，旅客換乘方便。因此，推薦平行跑道引入機場方案。

3實施方案調(diào)整

3.1　規(guī)劃條件變化

(1)航空港經(jīng)濟綜合實驗區(qū)規(guī)劃批復

2013年3月7日，國務院正式批復了《鄭州航空港經(jīng)濟綜合實驗區(qū)發(fā)展規(guī)劃(2013～2025年)》，確定實驗區(qū)是鄭汴一體化區(qū)域的核心組成部分，包括鄭州航空港、綜合保稅區(qū)和周邊產(chǎn)業(yè)園區(qū)。到2025年，綜合實驗區(qū)建成航空貨郵吞吐量300萬t左右的“大樞紐”；形成航空高端制造業(yè)主營業(yè)務收入超過10 000億元的“大產(chǎn)業(yè)”；建成進出口額達到2000億美元的現(xiàn)代化航空“大都市”，成為引領中原經(jīng)濟區(qū)發(fā)展、服務全國、連通世界的開放高地。實驗區(qū)規(guī)劃面積415 km2，規(guī)劃以空港為核心，面積54 km2，北區(qū)毗鄰鄭州主城，為城市綜合性服務區(qū)，面積98.5 km2、居住人口140萬人；東區(qū)為臨港型商展交易區(qū)，面積92.8 km2；南部高端制造業(yè)集聚區(qū)面積170.5 km2。鄭州航空港綜合實驗區(qū)與鄭州中心城區(qū)“兩核聯(lián)動、協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2)鄭州樞紐總圖格局調(diào)整

隨著《鄭州航空港經(jīng)濟綜合實驗區(qū)發(fā)展規(guī)劃(2013～2025年)》的批復，鄭焦、鄭開、鄭機、鄭洛等城際鐵路以及鄭太、鄭濟、鄭萬、鄭合等高速鐵路引入鄭州樞紐，為滿足區(qū)域客運需求，避免樞紐內(nèi)點線能力不匹配的矛盾，需在鄭州和鄭州東兩大客運中心的基礎上，在鄭州航空港經(jīng)濟綜合實驗區(qū)規(guī)劃新建鄭州南輔助客站，形成“兩主一輔”客站的新格局，城際、普速客運系統(tǒng)既可相互獨立、又可連為一體，形成多種交通方式有機銜接的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐。鄭州東站辦理高速列車的始發(fā)終到及通過作業(yè)，鄭州站辦理普速列車的始發(fā)終到及通過作業(yè)，兩站同時辦理城際列車的始發(fā)終到作業(yè)；鄭州南站為樞紐輔助客站，主要辦理鄭萬、鄭合鐵路高速列車的到發(fā)作業(yè)，鄭州南輔助客站同時還是城際鐵路的中心站，辦理各方向城際列車的始發(fā)終到和通過作業(yè)。

3.2　實施方案調(diào)整

隨著《鄭州航空港經(jīng)濟綜合實驗區(qū)發(fā)展規(guī)劃(2013~2025年)》的批復以及鄭州鐵路樞紐總圖格局的調(diào)整，根據(jù)河南省人民政府“豫政函〔2014〕75號”《河南省人民政府關于調(diào)整鄭州至機場城際鐵路線路方案的函》，將本項目機場段的線路方案在平行引入機場方案的基礎上進行局部調(diào)整，將新鄭機場地下站以南段的線路調(diào)整為向東引入鄭州南站城際車場，見圖2。

圖2　機場段線路方案調(diào)整示意

4結(jié)語

受機場跑道方向、機場規(guī)劃以及鐵路樞紐總圖規(guī)劃的影響，本項目引入機場段線路方案復雜。本文綜合考慮城市和鐵路樞紐總圖規(guī)劃條件，從技術、經(jīng)濟、運營安全等多方面進行比選，推薦平行機場跑道引入機場方案。從本項目實施方案來看，推薦平行跑道方案是基本合理的。

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Study on Alignment of Inter-city Railway between Zhengzhou and Xinzheng Airport

QIAO Jun-fei

(China Railway Engineering Consultation Group Co.， Ltd.， Beijing 100055， China)

Abstract：The inter-city railway between zhengzhou and xinzheng airport is located in the territory of Zhengzhou in henan province， going through Erqi district， the economic and technological development zone of zhengzhou city and Xinzheng city. Because of the limits of Zhengzhou railway hub planning， airport planning and related railways， highways， and the south-north water transfer project， the proposed inter-city railway is very complex. According to the city planning， airport planning， the adjustment of Ahengzhou railway hub planning， it is determined to employ parallel runways into the airport and extend to Zhengzhou South Station based on the analysis and comparison with respect to technology， economy and operation safety.

Key words：Inter-city railway; Airport; Plan study

作者簡介：喬俊飛(1970—)，男，高級工程師，1992年畢業(yè)于上海鐵道學院鐵道工程專業(yè)，工學學士。

收稿日期：2015-05-25； 修回日期：2015-07-07

中圖分類號：U212.32

文獻標識碼：ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.01.011

文章編號：1004-2954(2016)01-0052-03