軌道交通跨越通航河道線路方案比選研究

耿 飛

(中億豐建設集團股份有限公司，蘇州 215131)

近年來,隨著我國城鎮化率的上升，城市規模不斷擴大，為緩解不斷加劇的交通擁堵狀況，軌道交通作為新型、綠色、大運量的城市公共交通骨干系統，得到了大力的推廣和發展。截至2021年初，全國已有40個城市在建設城市軌道交通工程，其中，北京、上海、廣州和深圳已經初步建成軌道交通網絡系統。

在南方河網密布的區域，河流及沿線既有橋梁是軌道交通選線的重要控制因素，同時，如需跨越大江大河，還要考慮河流的通航及防洪需求，這就對線路方案的平、縱斷面設計造成了限制。同時在沿河分布的城市中，河流兩岸一般為城市核心城區，建筑較為密集，設計中需結合城市綜合規劃，同時考慮對區域其他交通形式的影響和銜接，選取合適的跨河方案，并采用符合實際、合理經濟的工程方案(橋梁上跨或隧道下穿)。

本文通過對廣東省佛山市順德區13號線軌道交通跨越容桂水道范圍內線路方案的比選研究，分析軌道交通工程跨越通航河道選線的主要控制性因素及影響范圍，結合地方綜合交通規劃及當地防洪、通航規定，合理確定跨河位置及形式，綜合確定線路的最優設計方案。需要說明的是，本次的方案研究為可研階段方案走向及敷設方式比選研究，不涉及后續階段的方案優化設計研究。

1 選線基本原則

軌道交通設計在選線時應遵守以下原則：

(1) 注重經濟性。充分考慮技術標準、行車條件、站位布置、工程實施難度與風險、對交通和環境的影響、拆遷量和工程造價等因素，對線路局部走向、敷設方式及施工方法等進行比較和優化，合理確定各段線路平面布置、車站分布、輔助線設置和敷設方式[1]。

(2) 注重線路選線的可實施性。線、站位選擇與沿線規劃相結合，力求綜合開發利用土地資源，并協調好相關預留工程條件。在收集、掌握基礎資料的基礎上，充分考慮現有及規劃的地面建筑物、地下構筑物、地下管網、工程地質、水文地質等因素對線路位置的影響，線路平面線形設計力求簡單順直、易于實施、避免工程風險。

(3) 注重景觀協調性。高架段落結合所處城區位置、道路條件、沿線建筑物分布及其風格特點、城市規劃、土地綜合開發，注重文化街區、公園廣場、生態綠地、河流水域的保護，合理選擇高架段落線路高度和平縱線形，為軌道交通乘客、道路交通使用者和沿線居民營造良好的空間感和景觀協調性。

2 規劃方案概況及區域控制因素分析

2.1 建設規劃方案概況

佛山軌道交通13號線作為順德區內部的補充線，主要功能是為順德區內部提供交通服務。線路起自倫教，主要沿工業大道、新基北路、規劃橫八路、碧桂路、龍盤北路、民安路、金桂路、昌明路敷設，途經大良、創智城、順德區政府、德勝新城、順風島，終至廣珠城際容桂站。

13號線大致沿碧桂公路—昌明東路—民安路—龍盤北路—碧桂公路—倫教橫十三路布設。線路在該段通過順德區大良新城區，跨越容桂水道，至容桂城區，在容奇大道沿道路向南至容桂站。本文主要對跨越容桂水道及兩岸銜接的線路范圍進行比選研究。

13號線線路在眉蕉頭公園附近設置容奇大道站，之后線路上跨容桂水道，在順風島設置順風島站；出站后線路向北沿德勝新城中軸線布設，在彩虹路路口設置德勝站，與肇順南城際接駁；出站后線路折向西北沿民安路布設，在德民路路口設置民安路站；出站后線路折向東進入龍盤北路，之后線路折向北沿碧桂路西側敷設，在龍盤大橋北側設置歡樂谷站[2]。線路在歡樂谷站至容奇大道站路段長約5.3 km，跨河范圍內建設規劃方案線路如圖1所示。

圖1 跨河范圍內建設規劃方案線路

2.2 沿線區域概況

2.2.1 區域地形地貌

工程位于廣東省佛山市順德區(廣東省南部)，東連廣州市番禺區，北接佛山市禪城區和南海區，西鄰江門市新會區，南接中山市，是佛山市與廣州市聯系的重要核心區域之一。順德區地處珠江三角洲入海口，地貌單元主要為沖積平原，局部分布低山殘丘。地勢平坦開闊、起伏不大，地形坡度1°～10°，地面高程一般在0.6～16.0 m，局部殘丘如順峰山，高程可達100 m以上。順德境內河流縱橫，水網交織，沿線地表水系發達，主要水道有西江干流、平洲水道、眉蕉河、南沙河等。河面寬度一般為200～300 m，水深5～10 m。工程經過的河流水道主要為容桂水道、興順河、桂畔海及其支流河道小河涌。

2.2.2 區域城市現狀

研究區域位于佛山市順德區新城區，河北岸沿線主要構筑物有順德區政府、區行政中心、順德博物館、嘉信城市花園小區、嘉信帝苑小區、大信新都商業中心、順德展覽中心、中軸景觀帶、喜來登酒店、保利國際金融中心和保利中悅花園等，區域規劃用地類型主要為文化設施用地、商業服務業設施用地、居住用地、水域和公共綠地等。

河南岸區域沿線主要構筑物有眉蕉河水閘、眉蕉河公園、愛立信公司廠房(2層)、泰科電子(8層)、科龍集團倉庫(4層)、龍光水悅云天小區(33層)等，區域規劃用地類型主要為商業用地、居住用地和公共綠地。河道中有順風島，規劃為公共綠地。

2.2.3 區域道路情況

由于此次研究工程為跨坐式軌道交通制式，主要為高架方式，因此需對范圍內道路進行調研，確定線路敷設條件。研究區域范圍內道路主要有龍盤北路、國泰路、民安路、祥和路、昌明路等，道路具體情況如下:

龍盤北路：道路規劃紅線寬度60 m，雙向8車道，四塊板形式，兩側各有機非隔離。現狀道路紅線寬度29 m，雙向4車道。

國泰路：規劃紅線寬度33 m，雙向4車道，道路兩側設置綠化帶。

民安路：規劃紅線寬度33 m，雙向4車道，道路兩側設置綠化帶。

祥和路：規劃紅線寬度33 m，雙向4車道，道路兩側設置綠化帶。

昌明路：道路紅線寬度36 m，規劃為雙向6車道，路中綠化帶1.0 m，兩側分隔帶1.5 m。

2.3 控制性因素

2.3.1 周邊建筑

研究線路穿過順德區新城區域，區行政辦公中心、順德區政府和區行政服務中心、順德區博物館、演藝中心等都坐落于此，另有保利金融中心、洲際酒店等企業也在此設有辦公地點，同時德勝小學、華僑中學也位于區域內，沿河還分布有萬科、喜來登等住宅和酒店建筑。沿線既有建筑物密集，區域人流量較大。河南岸眉蕉河區域西側有愛立信公司廠房、泰科電子和科龍集團倉庫，東側有龍光水悅小區。區域內以辦公、教育、居住區域為主，對環境噪聲控制要求較高。本線為高架線路，需要考慮噪聲對沿線的環境影響。

2.3.2 中軸景觀提升工程

中軸景觀提升工程位于順德新城區，正對順德區政府大樓，北起德勝廣場，南至容桂水道、喜來登酒店旁。該工程由北至南總長約840 m，寬142 m，總面積約11.9萬。中軸景觀提升工程是順德新城區最重要的城市景觀綠軸之一，其東西兩側均為金融商貿用地。方案如在該處，須考慮高架方案對景觀工程影響。

2.3.3 容桂水道

容桂水道位于珠江順德支流，西南起中山市鶯歌嘴，流經容奇，東至順德區板沙尾，長19 km，流域面積319 km2。該水道航道水深條件良好，為一級航道。航道通航凈高18 m，單孔雙向通航凈寬要求不小于220 m。現狀順風島南側為主要通航航道，等級一級；北段為副通航航道，通航凈空10 m。由于通航凈空及凈寬需求，方案設計時需考慮合適的橋位。

2.3.4 眉蕉河水閘

眉蕉河水閘位于順風島南側，容桂水道與眉蕉河交叉口。水閘長約40 m，最高點標高約28 m，為中型水閘。根據《廣東省水利工程管理條例》規定：“中型水閘上、下游五十至三百米，兩側寬度三十至五十米”為水利工程管理范圍，則方案在該處從水閘一側通過，需考慮合適的線位繞避減少拆遷和沿線影響。

3 方案比選研究

3.1 方案跨河通道可行性分析

根據線路選線原則及沿線區域分析研究，結合沿線規劃、現狀、客流集散點分布情況、道路條件、景觀、工程投資及地方意見等因素，研究了沿觀綠路高架方案、沿國泰路高架方案、沿民安路高架方案及沿祥和路地下方案等4個主要跨河通道方案。歡樂谷至容奇大道區域各線路方案如圖2所示。

圖2 歡樂谷至容奇大道區域各線路方案

方案一：沿觀綠路高架方案

線路出歡樂谷站后，上跨龍盤大橋后向南，沿觀綠路走行，于天華路與觀綠路交叉口設天華路站，跨興順河后沿路繼續向南，在保利廣場設站，跨越容桂水道，在順風島設站，繼續跨水道后沿容奇大道南側向西，設西河公園站。線路跨越眉蕉河后向南，至容奇大道站。

方案二：沿國泰路高架方案

線路出歡樂谷站后，上跨龍盤大橋折向西，沿龍盤北路、國泰路走行，于國泰路與德民路交叉口設行政中心高架站，于國泰路與興業路交叉口處設德勝高架站，后沿國泰路繼續向南至順風島設站，沿島向西南跨河后，于容奇大道北側設容奇大道站，之后上跨容奇大道沿昌明路路中走行。

方案三：沿民安路高架方案

線路出歡樂谷站后，上跨龍盤大橋折向西，沿龍盤北路、民安路走行，于民安路與德民路交叉口北側設民安路高架站，后沿民安路向南，跨興順河后折向金桂路設德勝高架站，繼續向南至順風島設站，跨過容桂水道后，沿眉蕉河水閘外走行，于眉蕉河公園內敷設，之后折向南，于容奇大道北側設容奇大道站，出站后上跨容奇大道沿昌明路路中走行。

方案四：沿祥和路地下方案

線路出歡樂谷站后，上跨龍盤大橋折向西，沿龍盤北路路側走行，在路側綠地轉入地下，之后下穿龍盤北路，沿祥和路在德勝小學附近設德勝站，之后繼續沿祥和路向南，在興業路設站，線路以隧道形式下穿容桂水道后，繼續下穿容奇大道后折向東，在道路南側從地下轉入高架，最后上跨道路至昌明路設站。

歡樂谷至容奇大道區域線路方案比較如表1所示。

表1 歡樂谷至容奇大道區域線路方案比較

(續表)

由表1可知，沿觀綠路高架方案和沿國泰路高架方案跨河道橋位不能滿足《內河通航標準》(GB 50139—2014)的要求，可行性較差；且沿國泰路高架方案沿線周邊環境敏感點較多，環評風險較大，線路走行順風島長度較長，不利于島嶼內開發。沿觀綠路高架方案跨河橋梁長度較長、造價較高。綜上，以上兩個方案的跨河通道工程可行性較差，暫不考慮。

沿祥和路跨河方案可分為高架和地埋兩種方案，跨河通道在原有順德區城市道路規劃中為預留公路跨河通道，因此在研究方案時，對兩種敷設方式進行研究。高架方案設橋跨越容桂水道，橋位距離現有橋最小距離950 m，不滿足《內河通航標準》(GB 50139—2014)的要求，且因通航航道凈高要求，橋兩側引橋較長，如果為節省投資及兼顧公路規劃需求，設置橋梁為公鐵合建橋，則橋梁兩側引橋過長，無法與兩岸沿河主要公路直接連接；如采用地埋方案，則可將公路跨河下穿隧道與軌道交通隧道合建以節省投資。因此綜合比選后，在沿祥和路跨河方案中采用下穿隧道形式。沿民安路高架方案工程可實施性較好、環境敏感區域相對較少、高架線路投資較少，與建設規劃路由及敷設方式一致，工程可行性較高。

根據以上跨河通路分析，對沿民安路高架方案與沿祥和路地下方案進行進一步深入比選研究，選擇最佳方案。

3.2 方案施工工法分析

根據跨河通道分析，結合建設規劃，對原有沿祥和路地下方案進行分析優化研究，減少地下段長度，結合其他研究方案，提升客流吸引，對沿祥和路地下方案進行調整，同時對地下方案跨河工法進行分析研究。

地下方案跨河根據工法不同，可以分為沉管和盾構兩種類型，由于跨河位置有公路規劃通道，因此此次設計方案均為公軌合建方案。沉管方案、盾構方案跨水道縱斷面示意如圖3、圖4所示。其中公軌合建沉管隧道沉管長度為710 m， 斷面形式為矩形框架，埋深較淺，公路與軌道在同一平面，公路可與河兩岸德勝中路、容奇大道等主要道路連通；公軌合建盾構隧道長度約880 m，斷面形式為15.2 m大直徑盾構，受地質條件影響埋深較深，同時軌道與公路不在同一平面，公路因埋深原因無法與河兩岸主要交通道路連通。因此，綜合考慮，地下方案采用沉管過河。沉管隧道橫斷面示意如圖5所示，盾構隧道橫斷面示意如圖6所示。

圖3 沉管方案跨水道縱斷面示意

圖4 盾構方案跨水道縱斷面示意

圖5 沉管隧道橫斷面示意

圖6 盾構隧道橫斷面示意

3.3 方案比選研究

對沿民安路高架方案和沿祥和路地下方案兩個方案進一步深入對比分析研究如下：

沿民安路高架方案：線路出歡樂谷站后，上跨龍盤大橋折向西，沿龍盤北路、民安路走行，于民安路與德民路交叉口北側設民安路高架站，后沿民安路向南，跨興順河后折向金桂路設德勝高架站，繼續向南至順風島設站，跨過容桂水道后，沿眉蕉河水閘外走行，于眉蕉河公園內敷設，之后折向南，于容奇大道北側設容奇大道站，出站后上跨容奇大道沿昌明路路中走行。

沿祥和路地下方案：線路出歡樂谷站后，上跨龍盤大橋折向西，沿龍盤北路、國泰路走行，于國泰路與德民路交叉口設行政中心高架站，線路跨越興順河后折向西，沿河岸敷設，同時線路轉入地下，在順德學校站設置德勝站，之后線路沿祥和路地下敷設，設站祥和路站，線路以隧道形式下穿容桂水道后，繼續下穿容奇大道后折向東，在道路南側從地下轉入高架，最后上跨道路至昌明路設站。

對方案進行對比分析研究，如表2所示。線路方案比選平面示意如圖7所示。

表2 線路方案比較

圖7 線路方案比選平面示意

可以看出，沿祥和路地下方案距離較短，客流覆蓋較好，隧道通過河道對防洪通航影響小，共建段軌道交通投資較小，但線路在順風島不設站，不利于島嶼開發，且線路沿線分布學校等環境敏感點，同時，線路與目前報審建設規劃敷設方式不一致，線路調整段落占全線長度的35%，有調整建設規劃的風險，需要與規劃單位溝通后再確定方案可行性。沿民安路高架方案為全高架方案，客流覆蓋較好[5]，沿線環境敏感點較少，線路走向及敷設方式符合《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014)的要求，但是還需根據通航及防洪要求調整橋位，且高架線路對中軸景觀帶有一定影響。綜合考慮，目前暫推薦采用沿民安路高架方案，后續應繼續對方案進行優化設計。

4 總結

在軌道交通工程設計中，線路專業作為設計的總體專業，在地鐵設計中起著牽一發而動全身的龍頭作用，具有總體性、綜合性等特點。在線路設計中，對于影響線路方案設計的主要控制性因素，如沿線大江大河、沿線道路交通現狀、沿線建構筑物、地下結構、沿線土地規劃、客流分布、環保需求、景觀要求、工程實施條件等因素[6]，應當收集詳細的工程地質和水文地質資料、交通及規劃資料、環保調查報告、客流報告等材料，進行綜合比選分析，明確影響線路方案走向的主要因素。

本文研究發現，在跨越大的通航河道時，通航河道須滿足通航、防洪要求，對河道上構筑物要求較高[7]，同時城市內合適的跨河通道有限，存在公路和軌道交通利用過河通道沖突。因此，在線路設計中首先需要對線路跨河通道進行可行性研究，根據跨河位置的不同通道對線路方案進行各個控制性因素綜合比選，剔除不合理或者工程實施困難的方案。而后，應當根據跨河采用的不同形式(橋梁上跨或隧道下穿)，研究方案的合理性，確定跨越河道的合理施工工法。最后對排除后的剩余方案進行經濟及控制因素綜合比選分析，確定最終的線路方案。同時綜合設計、施工、運營等各方面影響因素，并積極與各市政部門對接，確定科學合理、技術可行、經濟環保、有利于運營的線路方案。規劃單位在建設規劃中，也應對規劃方案跨越通航河道的重點工程、困難地段進行深入的比選研究，保證規劃方案的合理性與可行性[8]，避免后續設計修改。