考慮城市外圍區(qū)域特性的城市軌道交通線路選線研究

劉 輝,王海鑫,陳日文

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,廣東 廣州 510010）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市軌道交通的持續(xù)建設(shè)，一線城市中心城區(qū)的軌道交通線路建設(shè)漸趨完善，城市軌道交通線路開始往城市外圍和郊區(qū)延伸發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)外圍組團(tuán)與中心城區(qū)的快速聯(lián)系。

城市的外圍區(qū)域呈現(xiàn)出諸多與中心城區(qū)不同的特點(diǎn)：①由于開發(fā)密度相對(duì)較低，往往是所在城市的生態(tài)功能的重要承載，分布有多處濕地公園，例如成都環(huán)城生態(tài)公園、上海環(huán)城生態(tài)公園帶；②考慮歷史原因，由于已建成區(qū)域缺少規(guī)劃，房屋建筑等分布較為零散無(wú)序；③由于國(guó)內(nèi)軌道交通建設(shè)起步較晚，城市外圍區(qū)域中較好的廊道被鐵路、高等級(jí)公路等先期建成的線性工程占用[1]。

因此，在城市外圍和由中心城區(qū)往郊區(qū)延伸的城市軌道交通線路建設(shè)面臨諸多問(wèn)題。基于此，有必要通過(guò)研究線路路由走向，最大限度地保護(hù)濕地生態(tài)資源（特別是國(guó)家濕地公園）、減少下穿既有房屋建筑、降低對(duì)既有鐵路廊道的影響等，以降低后續(xù)工程實(shí)施、協(xié)調(diào)難度，為軌道交通的順利建設(shè)提供保障[2]。

1 重要控制因素分析

1.1 國(guó)家濕地公園

國(guó)家濕地公園是指經(jīng)國(guó)家濕地主管部門批準(zhǔn)建立的濕地公園，是自然保護(hù)體系的重要組成部分。截至2020年3月底，全國(guó)共建立國(guó)家濕地公園899處。全國(guó)各類濕地公園總數(shù)達(dá)1 600余處。

國(guó)家林業(yè)局印發(fā)的《國(guó)家濕地公園管理辦法》中第十九條規(guī)定，除國(guó)家另有規(guī)定外，國(guó)家濕地公園內(nèi)禁止下列行為[3]（節(jié)選）：（一）開（圍）墾、填埋或者排干濕地。（二）截?cái)酀竦厮础＃ㄈ┢渌茐臐竦丶捌渖鷳B(tài)功能的活動(dòng)。

因此，線站位選擇時(shí)，應(yīng)使車站站位設(shè)置在國(guó)家濕地公園保護(hù)范圍之外，并確保車站的明挖區(qū)域距離濕地保護(hù)范圍有一定凈距，同時(shí)車站的出入口、風(fēng)亭等地面工程均不得占用濕地公園范圍。

1.2 鐵路廊道

城市鐵路廊道是指經(jīng)過(guò)城市的鐵路地段及其兩側(cè)的城市環(huán)境。隨著我國(guó)地鐵隧道建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大量的新建地鐵隧道需要穿越既有鐵路線路。在新建地鐵隧道下穿既有鐵路線路過(guò)程中不可避免地會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，而對(duì)周邊環(huán)境造成一定程度的影響，使既有鐵路線路、周邊地表發(fā)生隆沉變形。過(guò)大的變形會(huì)對(duì)鐵路車輛的運(yùn)營(yíng)造成不利影響，且會(huì)使鐵路機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生一定的附加輪軌作用力，影響地鐵隧道的后期沉降。

因此，當(dāng)城市軌道交通線路下穿既有鐵路，特別是高速鐵路時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)充分的論證并取得鐵路主管部門的同意[4]。

2 線路選線原則

線路選線即通過(guò)對(duì)線路進(jìn)行多個(gè)方案的充分比選，以逐漸完善線路的大致走向、具體的敷設(shè)方法，以基本地確定車站站位和配線等的分布情況；提出線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)出線路的平縱斷面及選定車站的具體位置等[5]。

線路選線要綜合考慮國(guó)土空間規(guī)劃、各分區(qū)的規(guī)劃總體布局及城市的具體空間結(jié)構(gòu)形態(tài)、用地布局和規(guī)劃，尤其是要研究線路與各外圍片區(qū)規(guī)劃、重要基礎(chǔ)設(shè)施及公共服務(wù)設(shè)施、風(fēng)景名勝區(qū)等銜接的可行性。其中，山、水、林、田、湖、海以及行政區(qū)劃等，也是限制線路走向的重要因素。

線路方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選要考慮較多因素，例如線路技術(shù)條件、客流情況、房屋拆遷情況、管線遷改的比較、既有道路的遷改和交通便道比較、施工工法比較以及對(duì)地塊的影響比較等因素[6]。

3 線路比選案例分析

該文選取某一線城市的一條城市軌道交通地鐵快線，其最高設(shè)計(jì)速度為100 km/h，為全地下敷設(shè)線路，功能定位為城市外圍區(qū)域快速直達(dá)城市中心區(qū)的地鐵快線。

該文比選研究的線路位于城市外圍區(qū)域，距離主城中心區(qū)約30 km。該區(qū)域?yàn)槔铣菂^(qū)，區(qū)域東側(cè)有國(guó)家濕地公園一處；區(qū)域內(nèi)村民房較為密集，房屋建筑等分布較為零散無(wú)序；區(qū)域的西側(cè)分布有鐵路廊道（含普速鐵路、高速鐵路和城際鐵路），是一個(gè)較為典型的區(qū)域。

3.1 路由走向分析

3.1.1 方案一

線路出CZ-1站后，繼續(xù)沿既有公路向北行進(jìn)，在路口北側(cè)設(shè)CZ-2站與規(guī)劃地鐵L1線換乘；下穿公園后轉(zhuǎn)入既有道路，在路口西側(cè)設(shè)CZ-3站；后沿既有道路西行，下穿普速鐵路（1處）、高速鐵路（1處）、城際鐵路（1處）后折向北，接入CZ-4站（國(guó)鐵樞紐站點(diǎn)），見圖1。沿線周邊規(guī)劃主要為居住、商業(yè)、教育科研用地，現(xiàn)狀為村民房、居住區(qū)、公園和學(xué)校。

圖1 方案一線路走向示意圖

3.1.2 方案二

線路出CZ-1站后，沿既有道路向西行進(jìn)，在路口北側(cè)設(shè)CZ-2站；出站后下穿普速鐵路（1處）、高速鐵路（1處）、城際鐵路（1處）后折向北，接入CZ-4站國(guó)鐵樞紐站點(diǎn)，見圖2。沿線周邊規(guī)劃主要為居住、交通樞紐用地和綠地，現(xiàn)狀為村民房。

圖2 方案二線路走向示意圖

3.2 實(shí)施條件分析

3.2.1 車站

方案一：設(shè)置CZ-2站和CZ-3站。

CZ-2主體結(jié)構(gòu)設(shè)置在現(xiàn)狀道路東側(cè)規(guī)劃綠地中。主體結(jié)構(gòu)施工期間需臨時(shí)局部廢除村民下穿通道（約600 m2），主體結(jié)構(gòu)施工完成后還建該下穿通道；附屬施工期間需拆除3棟4～5層村民自建房屋（約1 000 m2）。車站周邊環(huán)境相對(duì)較好，施工條件便利。

CZ-3站位于既有道路交叉路口西側(cè)。站點(diǎn)周邊現(xiàn)狀主要為住宅區(qū)和學(xué)校，現(xiàn)狀道路寬度僅為13 m，車站建設(shè)需拆遷住宅小區(qū)，拆遷面積約為3.6萬(wàn)m2。另外受場(chǎng)地限制原因，車站建設(shè)需要封閉道路，進(jìn)行區(qū)域交通疏解。

方案二：設(shè)置CZ-2站。

CZ-2站位于規(guī)劃道路上，現(xiàn)狀為密集的村民房。車站主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)位置現(xiàn)狀均為既有房屋，拆遷量約2.3萬(wàn)m2，拆遷工程量大，實(shí)施條件相對(duì)較差。

3.2.2 區(qū)間

方案一：CZ-2站至CZ-3站區(qū)間下穿跨濕地公園大橋樁基及橋臺(tái)，多處需要樁基托換，其中跨濕地公園大橋匝道橋處樁基托換處于濕地公園內(nèi)，需要圍堰施工。CZ-2站至CZ-3站區(qū)間大段下穿河涌及人工湖，存在施工風(fēng)險(xiǎn)性。CZ-3站至CZ-4站區(qū)間下穿職業(yè)技術(shù)學(xué)院宿舍樓，存在施工風(fēng)險(xiǎn)。CZ-2站至CZ-3站區(qū)間連續(xù)下穿普速鐵路（1處）、高速鐵路（1處）、城際鐵路（1處）的路基橋涵；與城際鐵路橋涵樁基沖突，需要托換多根既有樁基。高速鐵路對(duì)沉降損害極其敏感，相關(guān)段地質(zhì)為灰?guī)r上覆砂層，涉鐵段工程實(shí)施難度大：

（1）橋涵底板受損：結(jié)構(gòu)受力降低25%，需受力補(bǔ)償措施。

（2）MJS豎向加固：橋涵凈空4 m，施工受限。

（3）施工場(chǎng)地：周圍可用場(chǎng)地較少，影響施工。

方案二：CZ-1站至CZ-2站區(qū)間下穿跨涌橋及高架橋樁，有多處需要樁基托換。CZ-2站至CZ-4站區(qū)間側(cè)穿普速鐵路（1處）、高速鐵路（1處）、城際鐵路（1處）橋樁，與橋樁最小距離1.4 m。高速鐵路（1處）對(duì)沉降損害極其敏感，盾構(gòu)施工時(shí)需進(jìn)行隔離保護(hù)，降低對(duì)鐵路橋樁的影響。CZ-2站至CZ-4站區(qū)間下穿多處民房，盾構(gòu)施工時(shí)對(duì)地面沉降要求較高；下穿職業(yè)技術(shù)學(xué)院宿舍樓及教學(xué)樓，存在施工風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 綜合比選

綜合比較可知（表1和圖3），方案一的CZ-3站拆遷量較大，且需要區(qū)域疏解，實(shí)施難度大，而方案二取消了CZ-3站，不僅降低了工程難度，也減少了工程投資；方案二區(qū)間側(cè)穿普速鐵路（1處）、高速鐵路（1處）、城際鐵路（1處）高架橋段橋樁，而方案一連續(xù)下穿普速鐵路（1處）、高速鐵路（1處）、城際鐵路（1處）路基橋涵，同時(shí)與城際鐵路（1處）橋涵樁基沖突，方案二涉鐵段的協(xié)調(diào)難度和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)方案一較小。此外，方案一下穿國(guó)家濕地公園，協(xié)調(diào)難度較大，同時(shí)區(qū)間下穿大橋匝道橋處樁基。因此，考慮CZ-3站較難實(shí)施、區(qū)間涉鐵風(fēng)險(xiǎn)及下穿國(guó)家級(jí)濕地公園等因素，將方案二作為推薦方案。

圖3 方案一和方案二線路走向示意圖

表1 CZ-1站至CZ-4站段線站位比選比較表

方案二可最大限度地保護(hù)國(guó)家濕地公園、減少拆遷既有房屋建筑、降低對(duì)既有鐵路廊道的影響等[6]，可為后續(xù)軌道交通的順利建設(shè)提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。

4 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通作為大型的線性工程，其建設(shè)受到諸多因素的影響[7]。該文針對(duì)城市外圍和郊區(qū)的城市軌道交通線路，在穿越國(guó)家濕地公園、鐵路廊道、密集村民房的情況下，綜合考慮線路技術(shù)條件、客流吸引條件、與鐵路廊道的關(guān)系、與國(guó)家濕地公園的關(guān)系、工程實(shí)施條件、投資情況等因素，深入比選線路路由走向方案。最后，總結(jié)出線路選線要盡量實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境不被破壞、鐵路廊道少被影響、既有建筑物少被拆遷的目標(biāo)。