城市快速軌道交通敷設(shè)方式經(jīng)濟(jì)性與適應(yīng)性研究

劉建紅

(中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司，200070，上海//教授級高級工程師)

城市快速軌道交通是連接城市主城區(qū)與近郊城區(qū)的軌道交通線路，線路一般都較長。城市快速軌道交通的建設(shè)特點：一是沿線城市化密度逐漸降低，或者呈現(xiàn)節(jié)點狀分布；二是線路一般選擇沿主干路、快速路通道敷設(shè)，道路橫斷面較寬；三是建設(shè)場地條件優(yōu)越，沿線能夠提供預(yù)制梁場等大型臨時場地。針對這些特點，在敷設(shè)方式選擇時，就可以考慮更多地采用橋梁方式。

城市軌道交通的敷設(shè)形式有地下線、地面線和高架線等3種。一般的敷設(shè)形式選擇原則是：地下線主要應(yīng)用于繁華市區(qū)地段，同時兼顧人防功能。地面線是在處理過的路基之上直接敷設(shè)軌道的，通常設(shè)置于空曠地帶；具有施工簡單、造價低的優(yōu)點；但是對地塊切割比較嚴(yán)重，不利于城市后期的發(fā)展與規(guī)劃。高架線主要適用于市區(qū)近郊線路或市區(qū)到衛(wèi)星城、開發(fā)區(qū)、機(jī)場等的線路。

筆者在參與成都軌道交通10號線二期方案研究過程中發(fā)現(xiàn)，由于10號線周邊開發(fā)強(qiáng)度不斷提高，因此，在線路敷設(shè)方式選擇時，沿線地方政府部門仍然希望選擇地下線作為首選的推薦方式。理由是橋梁會對城市造成切割，并且存在景觀和環(huán)境的負(fù)面影響。但是，由此造成投資大量增加也應(yīng)高度重視。公共交通本身具有公益性和普及性的特點，財務(wù)收益狀況一般較差，在當(dāng)前我國大力發(fā)展公共交通和軌道交通的背景下，對于城市快速軌道交通而言，如果一味追求高標(biāo)準(zhǔn)、全地下的建設(shè)模式，會給地方和國家財力造成大量負(fù)擔(dān)。因此，在城市快速軌道交通建設(shè)中，需要在確定一般敷設(shè)原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)線路、橋梁的特點，結(jié)合周邊環(huán)境、地塊規(guī)劃以及施工組織，進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計，同時采取有效措施降低高架橋梁對城市景觀與周邊環(huán)境的影響，改變以往認(rèn)為橋梁切割城市、不利環(huán)境、不利景觀的觀點，讓橋梁與城市發(fā)展，與城市環(huán)境相協(xié)調(diào)，讓橋梁成為風(fēng)景。城市快速軌道交通線路采用高架敷設(shè)方式，能夠降低工程投資、縮短工期，同時還能夠降低施工風(fēng)險，建成后更新改造也相對容易，從而使軌道交通的發(fā)展更具有可持續(xù)性。

1 工程實例

成都軌道交通10號線二期工程由空港二站引出，以地下線形式進(jìn)入雙流西站；然后逐漸出地面，以地面線下穿成貴高鐵后，沿既有大件路走行；跨越金馬河后，逐漸進(jìn)入地下區(qū)間，終到南河路站。該線設(shè)有高大路停車場。全長27 km，如圖1所示。

圖1 成都軌道交通10號線二期工程線站位布置示意圖

1. 1 線路敷設(shè)方式

本線為連接市郊城區(qū)的快速軌道交通線，主要服務(wù)于雙流組團(tuán)、新津組團(tuán)及新津縣城區(qū)。國內(nèi)同等功能定位下的軌道交通線路高架敷設(shè)方式見表1。

表1 國內(nèi)軌道交通線高架敷設(shè)方式統(tǒng)計表

根據(jù)城市快速軌道交通線路的特點，對成都軌道交通10號線敷設(shè)方式影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析:

1) 沿線的規(guī)劃統(tǒng)一性。由圖1可知，本線由北至南依次串聯(lián)空港新城、雙流西客運(yùn)樞紐、勝利鎮(zhèn)、花源新城、花橋新城、新津城區(qū)；除首尾段外，線路均在城鎮(zhèn)郊區(qū)穿越，環(huán)境影響因素小。

2) 對地塊的切割程度和城市發(fā)展的影響。由于地面線、高架線沿既有道路路中走線敷設(shè)方式，因此對城市地塊的切割影響均較??；而且這種敷設(shè)方式還能最大程度避免新征用地、房屋拆遷，同時能夠最大限度地滿足城市發(fā)展的要求。

3) 施工便利性、工程投資。在工程投資上，高架線具有很大的優(yōu)勢。同時，利用既有道路敷設(shè)高架線也大大有利于工程機(jī)械的施工。從而能極大的加快工期，滿足快速成網(wǎng)、盡早投入運(yùn)營、改善交通出行的實際需求。

由以上因素可知，成都軌道交通10號線應(yīng)優(yōu)先選擇地上線路。以下對地面線、高架線兩種敷設(shè)方式進(jìn)行論述。

1. 2 線路平面

根據(jù)現(xiàn)狀道路路幅情況，需研究線路沿路中、半路中、路側(cè)等3種平面布置形式的優(yōu)劣，并進(jìn)行合理選擇。圖2為現(xiàn)狀道路橫斷面圖。圖3～5為3種高架敷設(shè)方案圖。

圖2 現(xiàn)狀大件路新津縣界內(nèi)橫斷面布置

圖4 高架線敷設(shè)方案道路半路中布置圖

圖5 高架線敷設(shè)方案道路路側(cè)布置圖

高架線路中敷設(shè)方案，設(shè)置軌道交通橋墩后，路幅總寬度不變(仍為54.5 m)，壓縮主輔車道綠化帶寬度各1 m，加大中央綠化帶寬度2 m；高架線半路中敷設(shè)方案，主輔車道綠化帶需拓寬1.5 m，即道路路幅需拓寬1.5 m，拓寬后為56 m；高架線路側(cè)敷設(shè)方案方案，需根據(jù)軌道交通占地面積新征用地，同時對線路上的建筑進(jìn)行拆遷。

現(xiàn)狀大件路兩側(cè)均有大量民房、住宅小區(qū)、高壓線、別墅區(qū)等，若選擇路側(cè)方案則存在大量征地拆遷，工程難度大，投資規(guī)模大。因此，結(jié)合現(xiàn)狀大件路路幅寬度及路幅布置，選擇大件路路中走行方案。

1. 3 全高架方案

根據(jù)現(xiàn)狀大件路路幅布置，在中間分隔帶設(shè)置軌道交通橋梁結(jié)構(gòu)，將中央分隔帶改造為5 m寬度，將主輔車道分隔帶寬度各壓縮1 m，道路總寬度不變。

結(jié)合橋梁橫斷面設(shè)計，按照道路建筑限界確定橋梁高度[5]，并兼顧景觀高跨比1…3，從而確定線路縱斷面設(shè)計。

總體而言，全高架方案優(yōu)點明顯。充分利用現(xiàn)狀道路路幅，避免大量新征用地、拆遷；采用高架線敷設(shè)，可以節(jié)省較多工程投資；采用高架、地面雙層交通方式，互不干擾，土地利用率高；橫向市政道路可從軌道交通下方穿越，無任何改造工程及費用。弊端主要是高架方案對周邊環(huán)境和景觀有一定影響，但采取減振降噪措施后可以滿足環(huán)境保護(hù)相關(guān)要求。

1. 4 半高架方案

沿大件路路中敷設(shè)，結(jié)合現(xiàn)狀橫向市政道路，在十字交叉地采用高架結(jié)構(gòu)形式，在其余地段沿路中采用路基敷設(shè)。

半高架方案的缺點主要有：線路起伏較大，乘車舒適性差，景觀效果差；路口設(shè)置高架，其余地段按照路基處理，節(jié)約造價，能滿足近期城市發(fā)展要求，對遠(yuǎn)期地塊協(xié)同發(fā)展存在制約因素；路基段路幅需要進(jìn)行拓寬，引起道路兩側(cè)征地、拆遷量較大。適用條件主要為橫向道路較少的情況。

1. 5 地面方案

沿大件路走行段按照路中地面線走行，設(shè)置地面站,與地面道路交叉時，橫向道路按照立交方式穿越。橫向道路可采用下穿立交橋形式或者是上跨軌道交通立交橋形式。

地面方案優(yōu)點主要有：路基方案施工簡單，軌道交通工程造價低；現(xiàn)狀大件路上方幾處高壓線不需升遷，工程協(xié)調(diào)難度小，減小工程遷改費用。產(chǎn)生的影響主要有：橫向市政道路需由現(xiàn)狀平交改為立交，工程投資大；路基占用現(xiàn)狀大件路路基寬度12 m，大件路需兩側(cè)拓寬，產(chǎn)生相應(yīng)的征地拆遷費用。適用條件主要為兩側(cè)建筑較少、道路拓寬影響因素小的情況。

1. 6 方案綜合比選

由表2可見：3種方案均為可行方案，其中全高架方案總投資最少，主要由于征地、拆遷、橫向道路、道路拓寬等費用較低。綜合考慮到線路經(jīng)過地段為鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)段，道路兩側(cè)受高架產(chǎn)生的環(huán)境影響相對較小，最終采用路中全高架方案。與地下方案相比較，節(jié)約投資近60億元，同時建設(shè)工期加快。全線設(shè)置2座預(yù)制梁場，在沒有投入過多大型設(shè)備的情況下，本線橋梁于2017年3月開工，2018年12月完成全線橋梁貫通，建設(shè)工期僅僅21個月。

表2 成都軌道交通10號線不同線路敷設(shè)方案投資綜合比較表 萬元

1.7 高架線路相關(guān)優(yōu)化措施

1) 與沿線道路及規(guī)劃的可靠銜接?？紤]到高架橋梁橋墩布設(shè)對地面既有及規(guī)劃道路的影響，設(shè)計過程中需要進(jìn)行全過程的有效對接，落實道路路幅布置，深化關(guān)鍵節(jié)點方案。特別是對于交叉口區(qū)域，應(yīng)充分考慮車輛轉(zhuǎn)彎曲線與橋墩的位置關(guān)系，合理布置橋墩位置。不需要一味加大孔跨，這樣會造成橋梁高度和橋墩尺寸的增加，反而造成更多的負(fù)面影響。

2) 采取多種措施減少施工干擾。一是采用預(yù)制架設(shè)的施工工藝，減少現(xiàn)場作業(yè)時間，降低支架施工對地面交通的干擾。對于島式車站引起的架橋機(jī)無法過站問題，在施工過程中采用臨時支架方式，保證架橋機(jī)連續(xù)過站作業(yè)，為全線預(yù)制架設(shè)創(chuàng)造了有利條件。二是施工期間采用有效的交通疏解方式，充分利用地面道路寬度和周邊道路，靈活設(shè)計交通導(dǎo)改，增設(shè)臨時通行車道，細(xì)化施工圍擋。今后還可以采用下部結(jié)構(gòu)預(yù)制化的方式，進(jìn)一步降低對城市交通和環(huán)境的影響。

3) 減振降噪設(shè)計。隨著減振降噪技術(shù)的日趨進(jìn)步，如減振型鋼軌、扣件、彈性浮置板道床，以及橋梁聲屏障、吸聲性屏體的研究和應(yīng)用，高架噪聲帶來的負(fù)面影響得到極大改善。

4) 景觀設(shè)計。隨著橋梁美學(xué)的不斷發(fā)展，結(jié)合梁、墩造型，設(shè)計與自然和諧共生的美好建筑，高架成為城市中的一道風(fēng)景線。乘客在旅行過程中能夠欣賞沿線的風(fēng)景物貌而舒緩身心。

2 結(jié)語

城市軌道交通工程是資金耗費巨大的系統(tǒng)工程，不同的敷設(shè)方式造成的工程投資、工期、后期運(yùn)營費用等差異巨大。因此，需結(jié)合具體工程環(huán)境、城市規(guī)劃等因素進(jìn)行整體評判，選擇最優(yōu)的敷設(shè)方式。

1) 高架結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點顯而易見，如：能根據(jù)規(guī)劃調(diào)整預(yù)留多個橫向通道，且無需增加軌道交通投資；而且大城市地下空間極限開發(fā)所帶來的高投入、通風(fēng)環(huán)境差等缺點越來越突出。因此，結(jié)合工程投資、工程造價等因素綜合分析，城市快速軌道交通線路宜采用以高架為主的線路敷設(shè)方式。

2) 高架敷設(shè)時，具體是采用部分高架方案還是采用全高架方案應(yīng)結(jié)合工程位置處現(xiàn)狀建筑、地塊規(guī)劃、交通組織、遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃等多種因素綜合考慮。

3) 高架結(jié)構(gòu)設(shè)計時需綜合考慮景觀、振動噪聲、對地塊的影響等進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計。

4) 地上線與既有道路的平面相對關(guān)系需進(jìn)行詳細(xì)分析后進(jìn)行合理選擇。