地鐵與高鐵并行段若干問題研究

■ 周永健

0 引言

青島地鐵8號線起自膠州北站，終至五四廣場站，是連接青島新機場、北岸城區、東岸城區的軌道交通快速骨干線路，線路全長60．7 km，設站17座（見圖1）。其中膠州北站—大澗站段與濟青高鐵并行，長約20．2 km，其中高架段6．55 km，地下段13．65 km，機場結建工程范圍不在本次研究范圍內（圖1中紅色區域）。該并行段涉及敷設方式、與高鐵合理線間距和過渡段選擇、下穿高鐵等若干問題[1]。

1 敷設方式

線路出機場后，過龍發熱電廠、膠東鎮、大沽河、桃源河，下穿濟青高鐵至大澗站，線路長約8．49 km。考慮到地鐵線路對周邊用地、環境及濟青高鐵的影響，對該段線路敷設方式進行研究[2-3]，具體方案示意見圖2。

方案一：高架方案。線路出膠東國際機場軌道交通結建工程終點后，采用750 m、28．000‰上坡，之后平坡進入膠東鎮站，該站為高架站。出站后，線路基本采用緩坡，過桃源河后500 m、28．000‰下坡，下穿濟青高鐵后至大澗站。

圖1 并行段平面示意圖

圖2 敷設方式方案縱斷面示意圖

方案二：全地下方案。線路出膠東國際機場軌道交通結建工程終點后，采用750 m、14．305‰下坡和600 m、10．000‰上坡進入膠東鎮站，該站為地下二層側式站。出站后，線路分別采用700 m、20．000‰，1 200 m、4．000‰和1 300 m、5．590‰的下坡下穿大沽河、桃源河、濟青高鐵后進入大澗站。

2種方案比選見表1，比選范圍為膠東國際機場結建工程終點至桃源河段，長度約6．55 km。

濟青高鐵此段為高架敷設方式，8號線與濟青高鐵并行，綜合考慮消防疏散、工程投資、工期等因素，推薦采用高架方案。

2 線間距

2.1 地下線間距方案

8號線與濟青高鐵路基段并行，線間距21～23 m，采用MIDAS-GTS進行三維數值計算，位置示意及仿真模型見圖3。

通過三維數值模擬計算結果，濟青高鐵路基路面處沉降變形最大值約為1．89 mm，沉降變形最小值約為1．34 mm，差異沉降值為0．55 mm。三維模型中，路基長度為70 m，差異沉降變化非常小；高鐵路基路面水平方向正向位移最大值約為0．27 mm，負向位移最大值約為0．19 mm。

因此，在工程建設期間，濟青高鐵路基和高架橋樁基礎的水平和豎向位移均滿足《高速鐵路設計規范》關于路基沉降50 mm的要求。

表1 方案比選

圖3 三維數值模擬計算

2.2 高架線間距方案

膠東國際機場軌道交通結建工程終點至大澗站段線路與濟青高鐵基本并行，地鐵和高鐵均為高架，結合主要控制物——軟控裝備產業園情況及《鐵路安全管理條例》《青島市軌道交通建設管理辦法》對并行段方案線間距進行研究。

根據《鐵路安全管理條例》第二十七條規定，鐵路線路兩側應設立鐵路線路安全保護區。鐵路線路安全保護區的范圍，從鐵路線路路堤坡腳、路塹坡頂或鐵路橋梁（含鐵路、道路兩用橋）外側起向外的距離分別為：

（1）城市市區高速鐵路為10 m，其他鐵路為8 m；

（2）城市郊區居民居住區高速鐵路為12 m，其他鐵路為10 m；

（3）村鎮居民居住區高速鐵路為15 m，其他鐵路為12 m；（4）其他地區高速鐵路為20 m，其他鐵路為15 m。根據《青島市軌道交通建設管理辦法》第二十一條規定，設立軌道交通控制保護區范圍包括：地面和高架車站及線路結構外邊線外側30 m內。

根據相關規定，制定以下2個方案。

方案一：與濟青高鐵線間距25 m，局部21m方案。8號線與濟青高鐵線路中心線距離25 m，過軟控裝備產業園線間距21 m，橋梁至橋梁邊緣距離約14 m（見圖4（a））。

該方案滿足《鐵路安全管理條例》“城市郊區居民居住區高速鐵路為12 m”的要求，不滿足《青島市軌道交通建設管理辦法》，8號線橋梁投影未進入軟控裝備產業園范圍內，施工時對軟控裝備產業園基本無影響。

方案二：與濟青高鐵線間距40 m方案。8號線與濟青高鐵線路中心線距離40 m，橋梁至橋梁邊緣距離約32 m（見圖4（b））。

該方案既滿足《鐵路安全管理條例》“村鎮居民居住區高速鐵路為15 m”要求，也符合《青島市軌道交通建設管理辦法》中“軌道交通控制保護區30 m”要求。但線路侵入軟控裝備產業園用地范圍，軟控裝備產業園為上市公司，溝通協調難度較大。

2種方案比選見表2，比選范圍為膠東國際機場結建工程終點至大澗站前。

經過對2種方案的比選，推薦選擇方案一。

2.3 施工安全研究

與濟青高鐵并行段高架長約6．55 km，并行范圍長，考慮高鐵正在建設，沉降要求嚴格，施工期間鉆機、吊機作業等勢必對高鐵產生影響，按照鉆機、吊機施工機械傾覆、旋轉等可能侵入既有高鐵箱梁梁體或影響接觸網安全進行分析，以確定合理的線間距[4]。

圖4 濟青高鐵與8號線軟控裝備產業園范圍示意圖

表2 方案比選

鉆機作業時，鉆機大臂長17 m，鉆頭高1．5 m，鉆頭距離地面1．5 m，鉆機作業時總高度為20 m，旋轉半徑為4 m。鉆桿傾覆時，若考慮2 m安全距離，則相鄰線最小線間距需要25 m。鉆機作業示意見圖5。

吊機作業時，鋼筋籠長16．5 m，吊索長5 m，鋼筋籠距離地面1 m，終起吊高度為23 m。吊機作業示意見圖6。

施工時可能發生以下情況：

（1）吊索斷裂，鋼筋籠從吊機掉落下來向既有高鐵傾覆；

（2）吊機失穩，吊桿向既有高鐵傾覆。

鋼筋籠傾覆和吊機失穩吊桿傾覆2種情況的傾覆曲線，以鋼筋籠傾覆最為不利，考慮起吊高度、鋼筋籠吊裝位置等變化因素，鋼筋籠傾覆時增加2 m安全距離，線間距取25 m，可確保并行段基礎施工時高鐵的運營安全。

3 過渡段位置選擇

8號線在膠州北站—膠東鎮段基本與濟青高鐵并行，出機場范圍后，線路抬升，由地下轉為高架敷設，在龍發熱電廠內設置過渡段，與濟青高鐵保持一致。龍發熱電廠規劃搬遷，但尚無搬遷計劃，考慮到過渡段對龍發熱電廠設備區的影響，研究比選地下方案（見圖7）。

方案一：過渡段在龍發熱電廠內。線路與濟青高鐵并行，過渡段起點與濟青高鐵過渡段起點基本保持一致，在電廠廠房下，線路過機場預埋段終點后，采用28‰的上坡，連續爬坡800 m，提升高度約23 m，至高架段。

方案二：下穿龍發熱電廠。線路與濟青高鐵并行，過渡段起點晚于濟青高鐵過渡段起點，過結建工程終點后采用300 m、10‰的下坡，過龍發熱電廠廠房區域后，線路采用28‰的上坡，連續爬坡800 m，提升高度約23 m，在204國道前抬升至高架段。

方案一中8號線過渡段在濟青高鐵過渡段西側，長度小于濟青高鐵，對地塊的影響較小；方案二過渡段南移，范圍超出濟青高鐵過渡段范圍，對地塊影響范圍更長，且切斷既有川一路。推薦采用方案一。

4 下穿濟青高鐵位置比選

青島地鐵8號線在正陽西路段需下穿濟青高鐵，對下穿方案進行比選（見圖8）。

圖5 鉆機作業示意圖

圖6 吊機作業示意圖

方案一：下穿濟青高鐵橋梁段（見圖9）。線路過桃源河后，由高架轉入地下，采用R500 m曲線下穿濟青高鐵橋梁段，之后再以R800 m曲線繼續沿正陽西路敷設至大澗站。

方案二：下穿濟青高鐵路基段方案（見圖10）。線路過桃源河后，由高架轉入地下，采用R800 m的曲線下穿濟青高鐵路基段道岔區，之后再沿正陽西路敷設至大澗站。

方案一采用2個曲線下穿濟青高鐵，相比方案二線路長度縮短約200 m，考慮方案二后期運營對變電所和高鐵道岔區均有影響，因此推薦采用方案一。

5 結論與建議

（1）與鐵路并行段敷設方式的比選，需結合環境、占地、工期、拆遷、投資等方面進行綜合比選，選取最優方案；

（2）地鐵與高鐵并行段間距的選擇需考慮《鐵路安全管理條例》等相關規定，同時需考慮橋梁及施工期間鉆機、吊機等對高鐵的影響；

圖7 過龍發熱電廠方案示意圖

圖8 下穿濟青高鐵方案示意圖

圖9 下穿濟青高鐵橋梁段方案橫斷面圖

圖10 下穿濟青高鐵路基段方案示意圖

（3）線路方案需減少對濟青高鐵及既有建筑的影響，過渡段的選擇需減少對周邊地塊及既有道路的影響；

（4）下穿高鐵盡量避免下穿路基段，避開道岔區，減少后期運營對高鐵路基沉降的影響；

（5）與高鐵并行段，地鐵工期盡量與高鐵匹配，建議同期施工。

[1] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司．青島市地鐵8號線工程可行性研究報告[R]．天津，2016．

[2] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司．青島地鐵8號線與濟青高鐵并行段專題研究報告[R]．天津，2016．

[3] 孔惠惠，蘇梅．鐵路樞紐客運線路共線段通過能力研究[J]．中國鐵路，2017(9)：63-67．

[4] 劉佳．高速鐵路橋梁并行地段的線間距研究[J]．鐵道建筑，2014(2)：5-7．