馮 翀 呂潔婷

1. 武漢光谷建設投資有限公司 湖北 武漢 430000

2. 中鐵第四勘察設計院集團有限公司 湖北 武漢 430000

隨著城市總體規(guī)劃往城市外圍拓展，配套的遠郊軌道交通隨之增加，穿越非建設區(qū)的區(qū)間越發(fā)多見[1]。在城市軌道交通的建設過程當中，線路設計是整個工程的核心與靈魂，線路的設計與選擇直接決定了項目的工程造價、社會經(jīng)濟效益，地鐵線路設計是地鐵設計當中最重要的前期工作，對于后續(xù)的設計、施工、運營及投資都有深遠的影響[2-4]。因此，在地鐵建設的早期，需對線路設計方案進行優(yōu)化，通過對比分析，在多組方案中找出最優(yōu)方案，為后期建設階段打下堅實的基礎。

本研究對于同時具有多種困難條件的復雜線路區(qū)間，在綜合考慮規(guī)劃與現(xiàn)狀、控制因素、工程地質(zhì)、施工方法、工程造價等諸多因素的基礎上進行方案比選設計，并最終獲得經(jīng)濟合理、技術可行的線路方案。

1 線路概況

某線是一條貫穿城市的南北向市域骨架線，線路長36.5km，其中高架段17.40km，明洞長0.25km，U型槽段0.61km，地下段18.19km，設站11座（含預留站1座），其中高架站5座（含預留站1座），地下站6座，換乘站2座，設車輛段1座，預留停車場1座，共需主變2處，利用既有主變1處，新建主變1處。利用既有控制中心，全線速度目標值為120km/h，采用A型車6輛編組，已于2020年開工建設，計劃2024年全線通車。

其中，某區(qū)段線路途經(jīng)了規(guī)劃的生態(tài)綠化區(qū)，該區(qū)域現(xiàn)狀為以散布的村落、農(nóng)田、綠地為主。地勢起伏較大，最大高差達37米。另外，該區(qū)域復雜控制因素多，主要有高鐵及鐵路編組站、500KV高壓線、敏感區(qū)、燃氣管線、高速公路等。

2 控制因素分析

2.1 鐵路及規(guī)劃快速道路網(wǎng)

（1）鐵路：合武鐵路設計時速為250km/h；鄭武高鐵設計時速為350km/h。（2）快速道路網(wǎng)：繞城高速為雙向四車道，設計時速120公里；國道為一級公路，雙向四車道；規(guī)劃快速路道路紅線寬60m，雙向六車道。

線路在穿越鐵路時需充分考慮穿越角度和凈空、凈距等要求，在上跨快速道路網(wǎng)時，需滿足道路凈空要求；另外，鄭武高鐵和合武鐵路在該段相距較近，橋梁孔跨未對孔布設，線路在依次下穿合武左線、鄭武雙線、合武右線時，需滿足與其凈距和凈空要求，選擇合理可行的穿越位置為本段線路的研究重點。

2.2 高壓線及燃氣管線

木泉線500KV、孝張線220KV、環(huán)張線220KV、環(huán)橫線110KV、香環(huán)線220KV。

該區(qū)段高壓線分布眾多，線路盡量繞避高壓線，無法繞避的高壓線采取升塔或遷改等措施?？紤]500KV的高壓線遷改困難，本次重點研究線路在平面上避開其鐵塔，在縱斷面上采取下穿方式，并保證軌面與其距離16m以上。

綜合以上控制因素，本次研究了四個穿越方案。

圖1 控制因素分布圖

3 線路設計原則

為了實現(xiàn)將本工程建設成功能可靠、安全可控、與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)、保證安全、經(jīng)濟和效益高度統(tǒng)一的節(jié)約型、環(huán)保型地鐵的目標，在滿足相關規(guī)范要求的基礎上[5,6]，基于相關文獻本工程設計提出如下四點基本的設計原則[7,8]：

（1）線路位置及車站分布符合城市總體規(guī)劃和城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的要求。

（2）線路平面應在滿足功能的前提下因地制宜，優(yōu)先選擇較大的曲線半徑。在工程投資增加不大的情況下線型力求順直。

（3）車站設置應與軌道交通網(wǎng)、城市道路網(wǎng)及公共交通網(wǎng)相結(jié)合，串聯(lián)大型客流集散點，方便與地面公交的換乘，提高城市公共交通體系的運營服務水平，發(fā)揮軌道交通在城市公共交通中的骨干作用；

（4）線路的敷設方式應結(jié)合道路斷面，考慮線路對環(huán)境及景觀的影響和規(guī)劃的要求進行比選。

4 線路方案比選研究

4.1 中部下穿高鐵方案（U型槽下穿）

該方案線路長10.785km（U型槽：1km；橋梁：9.785km）；敷設方式為高架+地面；與高鐵橋墩最小凈距4.4m；與高鐵交角為70°；在國道西側(cè)地塊內(nèi)預留遠期設站條件。

圖2 中部下穿高鐵方案（U型槽下穿）縱斷面及剖面圖

4.2 中部下穿高鐵方案（盾構下穿）

該方案線路長10.785km（地下段：3.7km；U型槽：0.35km；橋梁：6.735km）；敷設方式為高架+地下；與高鐵橋墩最小凈距4.4m；與高鐵交角為70°；在國道西側(cè)地塊內(nèi)預留遠期設站條件。

圖3 中部下穿高鐵方案（盾構下穿）縱斷面及剖面圖

4.3 東側(cè)下穿高鐵方案

該方案線路長10.905km（U型槽：1km；橋梁：9.905km）；敷設方式為高架+地面；與高鐵橋墩最小凈距5m；與高鐵交角為75°；在國道東側(cè)地塊內(nèi)預留遠期設站條件；線路與國道間的凈空不滿足，國道需改移。

圖4 東側(cè)下穿高鐵方案縱斷面及剖面圖

4.4 西側(cè)上跨高鐵方案

該方案線路長10.56km，線路順直；敷設方式為高架，與高鐵交角為30°；遠期預留車站離國道較遠，對國道西側(cè)地塊客流吸引較差。同時該方案上跨高鐵，協(xié)調(diào)難度大。

圖5 西側(cè)上跨高鐵方案縱斷面及剖面圖

綜合分析，中部下穿高鐵方案（U型槽下穿）方案合理，下穿500kv高壓線滿足凈距要求，高壓線無需遷改；靠近318國道設站，客流吸引較好，故本次予以推薦。

表1 穿越高鐵方案比較表

5 結(jié)論及建議

（1）本研究中推薦方案充分考慮線型條件、穿越控制因素條件、征地拆遷、經(jīng)濟性、工程重難點以及對規(guī)劃的影響等對線路施工、運營等重要判斷指標的影響。

（2）推薦的線路平面具有客流條件好、工程造價低、對敏感設施進行了避讓等優(yōu)點，通過對縱斷面的合理設計確保了在高落差的地形條件下旅客的舒適性。

（3）上跨鐵路編組為本段線路的關鍵控制因素，建議橋梁設計時采用線外懸臂掛籃現(xiàn)澆-轉(zhuǎn)體合龍的施工形式以最大程度的減小地鐵施工對高鐵線路運營所產(chǎn)生的影響。