馮 磊

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 ，100037，北京//高級(jí)工程師)

城市軌道交通工程從立項(xiàng)到審批，主要經(jīng)歷建設(shè)規(guī)劃、工程可行性研究(以下簡(jiǎn)為“工可”)和初步設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段，隨著每個(gè)階段研究的深入，方案都會(huì)有不同程度的調(diào)整，工程規(guī)模和投資也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。較大的方案調(diào)整和投資變化往往會(huì)給方案上報(bào)和審批帶來(lái)一定的難度，有時(shí)也會(huì)給建設(shè)單位的工程建設(shè)造成一定的被動(dòng)，尤其是在初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)階段，經(jīng)常存在由于工程實(shí)施原因引起方案調(diào)整從而影響建設(shè)工期和批復(fù)概算額度不足等問(wèn)題。

本文以南京地鐵3號(hào)線為例，重點(diǎn)分析設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化在后期工程實(shí)施過(guò)程中起到的舉足輕重的作用，包括如何通過(guò)方案優(yōu)化減少下穿的沿線房屋數(shù)量、減小工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用，如何通過(guò)場(chǎng)段用地的調(diào)整減小工程實(shí)施難度和工期壓力，以及結(jié)合規(guī)劃調(diào)整方案實(shí)現(xiàn)地鐵服務(wù)功能和可實(shí)施性的平衡。

1 南京地鐵3號(hào)線工程概況

南京地鐵3號(hào)線北起林場(chǎng)站，南至秣周東路站，沿線途徑浦口區(qū)、鼓樓區(qū)、玄武區(qū)、秦淮區(qū)和江寧區(qū)，線路全長(zhǎng)約45 km，除起點(diǎn)林場(chǎng)站及林場(chǎng)至星火路站部分區(qū)間采用高架敷設(shè)方式外，其余均采用地下敷設(shè)方式。全線設(shè)站29 座，其中高架站1 座，地下站28 座。采用 A 型車6 輛編組，直流1 500 V 架空接觸網(wǎng)供電，最高運(yùn)營(yíng)速度80 km/h。全線設(shè)林場(chǎng)停車場(chǎng)和秣周車輛段各一座，主變電站兩座，控制中心1 處。3號(hào)線線路走向如圖1所示。

3號(hào)線批復(fù)工程概算297.62 億元，平均造價(jià)指標(biāo)6.63 億元/正線km，于2010年下半年開(kāi)工建設(shè)，2015年4月建成通車試運(yùn)營(yíng)。

2 設(shè)計(jì)過(guò)程回顧

建設(shè)規(guī)劃階段和工可階段，3號(hào)線方案基本相同。線路起自林場(chǎng)站，終點(diǎn)至東大九龍湖校區(qū)站，全線設(shè)28 座車站，設(shè)林場(chǎng)停車場(chǎng)和雙龍街車輛段(自大明路站接軌)各1 座。

圖1 南京地鐵3號(hào)線線路走向示意圖

初步設(shè)計(jì)階段，經(jīng)方案深化和優(yōu)化，針對(duì)建設(shè)規(guī)劃和工可方案主要做了以下幾個(gè)方面的調(diào)整:

(1)林場(chǎng)站站位西移約1.1 km，以更好地服務(wù)于周邊客流及與規(guī)劃城際鐵路對(duì)接;

在此次研究中,對(duì)照組使用了常規(guī)護(hù)理方式,觀察組使用了臨床護(hù)理路徑,對(duì)兩組的護(hù)理情況進(jìn)行對(duì)比分析,經(jīng)過(guò)治療,觀察組的疾病知曉率是90.00%(45/50),治療依從性是92.00%(46/50),對(duì)照組的疾病知曉率是78.00%(39/50),治療依從性是82.00%(41/50),結(jié)果存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.05)。兩組的陽(yáng)性、陰性癥狀經(jīng)過(guò)治療均有所改善,觀察組的改善情況比對(duì)照組突出,結(jié)果存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.05)。

(2)增設(shè)星火路站和秣周東路站，取消位于宏運(yùn)大道站與勝太西路站之間的秦淮路站;

(3)車輛段由雙龍街車輛段調(diào)整至秣周車輛段;

(4)天元西路站至誠(chéng)信大道站區(qū)段由高湖路走廊調(diào)整至清水亭西路走廊。

此外，各具體車站站位及線路走向也根據(jù)方案深化結(jié)果進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，如原雨花門站主變電站調(diào)整至南京南站主變電站。

3 針對(duì)工程可實(shí)施性的方案優(yōu)化案例分析

南京地鐵3號(hào)線穿越主城中心區(qū)，沿線建成度高，建筑物密集，工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，且3號(hào)線工期較為緊張，工程投資壓力較大。如何在設(shè)計(jì)過(guò)程中有的放矢地針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行方案調(diào)整和優(yōu)化，是設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

3.1 調(diào)整平面線形，減少受影響的房屋數(shù)量

3號(hào)線設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要針對(duì)原工可方案在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了平面線形調(diào)整，以減少下穿和受影響的房屋數(shù)量，進(jìn)而減少拆遷工程量及降低施工難度，增加工程可實(shí)施性。

3.1.1 合理選擇斜穿地塊的線路曲線半徑

為盡量減少線路從地下斜穿地塊時(shí)受影響的建筑物的數(shù)量，線路選線和設(shè)計(jì)時(shí)一般采取不低于全線最小曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)的較小平面曲線半徑，以達(dá)到線路線形和對(duì)沿線地塊及建筑物影響的相對(duì)平衡。以3號(hào)線九龍湖站站后區(qū)間為例，3號(hào)線線路在出九龍湖站后，沿清水亭西路向東，在雙龍大道路口右轉(zhuǎn)進(jìn)入雙龍大道路中，線路斜穿拐角地塊并需要下穿多棟既有建筑物。在3號(hào)線設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)該處曲線半徑進(jìn)行了350 m 和400 m 的方案比選。在采用350 m 曲線半徑的情況下，區(qū)間線路少侵入地塊約25 m，少下穿3 棟既有建筑物(建筑物面積達(dá)23 510 m2)。350 m 半徑雖然為全線最小曲線半徑，但由于全線有多處350 m 半徑的曲線，因此并沒(méi)有降低全線的線路標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)綜合比較分析，最終選擇采用350 m 的曲線半徑(見(jiàn)圖2)，以減少線路下穿建筑物數(shù)量，避免可能引起的建筑物拆遷。

圖2 南京地鐵3號(hào)線九龍湖站后區(qū)間線路優(yōu)化

3.1.2 局部困難地段適當(dāng)增加線路曲線數(shù)量

線路選線過(guò)程中，有條件時(shí)線路應(yīng)盡量布置在較寬的道路內(nèi)，以減小對(duì)道路兩側(cè)用地和建筑物的影響。但受線網(wǎng)規(guī)劃及相關(guān)外部條件的制約，部分地段不可避免地會(huì)沿著較窄的道路敷設(shè)，如果道路線形較為曲折，且道路兩側(cè)建筑物較為密集，退讓道路紅線較少，則勢(shì)必會(huì)引起地鐵線形平順性與兩側(cè)建筑物拆遷(或下穿建筑物)的矛盾。該種情況下，選線時(shí)不能一味追求線路線形的平順性，而是應(yīng)該根據(jù)外部條件綜合考慮。

以3號(hào)線雨花門站至卡子門站區(qū)間為例，工可研究階段，線路出雨花門站后，采用一處500 m 半徑的曲線下穿晨光路西側(cè)雨花村住宅小區(qū)，然后再拐回晨光路。該方案線形相對(duì)較為順直，但需要直接下穿10 棟5～7 層的住宅樓。雖然所下穿建筑物均為淺基礎(chǔ)形式，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)不存在與建筑物基礎(chǔ)的直接矛盾，但由于區(qū)間采用直接下穿方式，在盾構(gòu)施工和后期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)等對(duì)居民較為不利的負(fù)面影響。根據(jù)相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，此類方案一般會(huì)受到沿線居民的強(qiáng)烈反對(duì)，甚至?xí)l(fā)生現(xiàn)場(chǎng)阻攔施工及上訪等引發(fā)社會(huì)不穩(wěn)定因素的情況。

為此，設(shè)計(jì)單位對(duì)該區(qū)間線形進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，由原方案的一組曲線調(diào)整為半徑分別為1 000 m 和350 m 的兩組曲線，如圖3所示。調(diào)整后線形雖然較原方案稍差，但區(qū)間線路基本位于道路紅線內(nèi)，避免了線路直接下穿居民樓，極大地減小了工程實(shí)施難度和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 南京地鐵3號(hào)線晨光路段線路優(yōu)化

3.1.3 適當(dāng)減小線間距，減小對(duì)兩側(cè)建筑物影響

地鐵線路尤其是骨干線路一般敷設(shè)于城市中心區(qū)和老城區(qū)，沿線建筑物較為密集，部分道路紅線較窄。在這種情況下，線路應(yīng)盡量敷設(shè)于道路紅線內(nèi)，以減小對(duì)兩側(cè)建筑物的影響。但有時(shí)道路兩側(cè)的建筑物退讓道路紅線較少或沒(méi)有退讓，甚至部分建筑物位于道路紅線內(nèi)(即道路紅線尚未完全實(shí)現(xiàn)規(guī)劃)，此時(shí)，可結(jié)合沿線地質(zhì)條件，采取適當(dāng)減小線間距的方式來(lái)減小盾構(gòu)區(qū)間施工期間對(duì)周邊建筑物的影響。

在3號(hào)線所沿太平南路段，道路紅線寬度僅約33 m，且兩側(cè)建筑物年代較為久遠(yuǎn)，大部分沒(méi)有退讓紅線或位于道路紅線內(nèi)，為盡量減小施工和運(yùn)營(yíng)期間對(duì)沿線的影響，減少沿線建筑物的拆遷，設(shè)計(jì)單位采取了適當(dāng)增加曲線數(shù)量和減小區(qū)間線間距(約11 m)的方法，使區(qū)間線路沒(méi)有直接下穿路側(cè)建筑物，從而避免了可能的建筑物拆遷，如圖4所示。

圖4 南京地鐵3號(hào)線太平南路段線路優(yōu)化

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，通過(guò)上述線形調(diào)整，與工可階段方案相比，實(shí)施方案少下穿房屋約25 棟，一方面減少了可能的大量拆遷費(fèi)用，另一方面也避免了大量的工程實(shí)施矛盾，對(duì)工程的順利推進(jìn)起到了積極的作用。

3.2 調(diào)整場(chǎng)段位置，減小拆遷費(fèi)用及工期壓力

地鐵車輛段和停車場(chǎng)占地面積較大，在段場(chǎng)位置選擇時(shí)，應(yīng)盡量避免將其設(shè)置在有大量建筑物的地塊內(nèi)，以減小拆遷費(fèi)用和工期壓力。

在工可方案中，3號(hào)線車輛段位于京滬高鐵、繞城公路和寧溧路所夾地塊內(nèi)，從大明路站接軌。在3號(hào)線初步設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)單位通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)，雙龍街車輛段地塊用地范圍內(nèi)有大量民宅和廠房，多為1～3 層建筑物，拆遷工程量較大，拆遷面積約17 萬(wàn)m2。且拆遷范圍內(nèi)不僅有大量工廠，還涉及三個(gè)村莊，拆遷難度大、周期長(zhǎng)?？紤]到3號(hào)線需在2014年下半年(原計(jì)劃)通車試運(yùn)營(yíng)，在工期壓力較為緊張的條件下，雙龍街車輛段用地范圍內(nèi)的拆遷進(jìn)度極有可能成為3號(hào)線能否按期通車的決定性因素。

而在3號(hào)線工可報(bào)告專家評(píng)審意見(jiàn)中，專家認(rèn)為雙龍車輛段段址并不理想:一是段址離接軌站較遠(yuǎn)，出入段線長(zhǎng)度近3.5 km，對(duì)運(yùn)營(yíng)不利;二是段址地塊狹窄、拆遷量大，總圖布置比較困難，也將影響作業(yè);三是車輛段位于全線線路中部約1/3 處，收發(fā)車距離較長(zhǎng)，使用較為不便。設(shè)計(jì)單位對(duì)雙龍街車輛段的位置進(jìn)行了詳細(xì)的研究和方案比選，最終提出將雙龍街車輛段調(diào)整至線路端部基本沒(méi)有拆遷的秣周車輛段段址，不僅減少了大量的工程拆遷，減少了工期和工程投資，也使功能更趨合理。

此外，在3號(hào)線原設(shè)計(jì)方案中，終點(diǎn)位于秣周車輛段北側(cè)的東大九龍湖校區(qū)站，考慮到新的車輛段用地距離終點(diǎn)站較遠(yuǎn)(約1.8 km)，設(shè)計(jì)單位結(jié)合車輛段新址將3號(hào)線終點(diǎn)延伸一站至秣周東路站，同時(shí)設(shè)置八字線出入線，解決了列車調(diào)頭問(wèn)題，可減少輪對(duì)偏磨、降低運(yùn)營(yíng)成本。調(diào)整后的終點(diǎn)站秣周東路站周邊規(guī)劃有大片住宅用地和部分商業(yè)用地，且部分住宅用地已開(kāi)工建設(shè)，因此，線路延伸設(shè)站后，也有利于服務(wù)車站周邊的客流，有效地與周邊規(guī)劃進(jìn)行銜接。

圖5 秣周車輛段段址及秣周東路站周邊規(guī)劃示意圖

車輛段位置調(diào)整后，與工可方案相比，線路延伸約2.5 km，增加一座地下車站秣周東路站，車輛段出入線分別從秣周東路站前和秣周東路站—東大九龍湖校區(qū)站區(qū)間接軌，成“八字線”布置。調(diào)整后方案在滿足車輛掉頭、減少輪緣偏磨、方便收發(fā)車功能的同時(shí)，也更有效服務(wù)了車站周邊客流;雖然線路延伸后增加工程投資約6.5 億元，但卻減少房屋拆遷費(fèi)近16 億元，綜合投資節(jié)省近10 億元，且有利于加快工程實(shí)施進(jìn)度。

3.3 優(yōu)化線路走廊，減小實(shí)施矛盾

合理的設(shè)計(jì)方案可有效降低工程實(shí)施矛盾和投資。在線路選線過(guò)程中，區(qū)間線路應(yīng)盡量躲避沿線建、構(gòu)筑物，并保持合理的避讓距離;車站范圍應(yīng)綜合考慮臨時(shí)施工用地、管線改移空間，以及車站寬度、出入口和風(fēng)亭布置條件等因素，以避免后續(xù)施工期間對(duì)臨近風(fēng)險(xiǎn)源尤其是臨近建筑物的影響。

以3號(hào)線天元西路站至誠(chéng)信大道站線路方案(見(jiàn)圖6)為例，在工可方案中，線路出天元西路站后左轉(zhuǎn)至高湖路，在高湖路、馬浦街路口設(shè)高湖路站，出站后線路右轉(zhuǎn)至雙龍大道，然后沿雙龍大道向南至誠(chéng)信大道站?？傮w設(shè)計(jì)單位在初步設(shè)計(jì)過(guò)程中，認(rèn)為高湖路寬度僅15 m，周邊多為廠房、別墅，環(huán)境閉塞，客流稀少，且由于道路狹窄，實(shí)施條件較差，管線無(wú)處改移。同時(shí)，線路出天元西路站后，在拐向高湖路轉(zhuǎn)彎處需下穿多處樓房，實(shí)施難度和工程風(fēng)險(xiǎn)極大。因此，初步設(shè)計(jì)中總體設(shè)計(jì)單位提出該段路由改走清水亭西路的方案:線路出天元西路站后沿利源路向南，在牛首山河前左轉(zhuǎn)，下穿牛首山河和九龍湖公園后拐向清水亭西路，設(shè)九龍湖站，然后線路在雙龍大道前右轉(zhuǎn)，接原方案走廊。與原方案相比，新方案外部矛盾較少，區(qū)間下穿樓房較少;新站位周邊規(guī)劃用地性質(zhì)多為住宅和教育、科研用地，客流吸引條件較好;站位周邊場(chǎng)地較為開(kāi)闊，工程實(shí)施條件較好。最終，經(jīng)與地鐵公司及規(guī)劃部門溝通，確定將該方案作為工程實(shí)施方案，最大程度減小了工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 天元西路站至誠(chéng)信大道站區(qū)段方案比選示意圖

3.4 對(duì)接規(guī)劃，達(dá)到功能與實(shí)施性的平衡

一個(gè)工程方案的優(yōu)劣，不光要看方案的工程可實(shí)施性，還要注重方案與規(guī)劃對(duì)接的合理性，二者缺一不可。例如，工程實(shí)施條件好、難度小，但可能存在與規(guī)劃不吻合或不協(xié)調(diào)之處;方案與規(guī)劃銜接較好，但可能存在工程實(shí)施難度較大、工程代價(jià)較高等問(wèn)題。因此，在具體工程實(shí)踐中需綜合考慮，達(dá)到二者的平衡。

工可方案中，3號(hào)線起點(diǎn)站位于國(guó)鐵林場(chǎng)站附近，站后接林場(chǎng)停車場(chǎng)，車站和出入線位于既有泰花路附近(見(jiàn)圖7)，與泰花路的矛盾以及工程實(shí)施難度均較小。在初步設(shè)計(jì)方案中，考慮到原林場(chǎng)站周邊客流吸引條件相對(duì)較差，且站位與規(guī)劃城際走廊相隔較遠(yuǎn)，不利于后期城際站與地鐵站的換乘，為此結(jié)合規(guī)劃將林場(chǎng)站西移約1.1 km，使其更靠近規(guī)劃城際走廊(見(jiàn)圖8)。雖然方案調(diào)整后需大范圍對(duì)既有泰花路進(jìn)行改移，沿線實(shí)施矛盾有所增大，但新站位與規(guī)劃城際鐵路結(jié)合得更好，且周邊客流吸引條件也較好，因此新方案更加合理，功能更為完善，真正達(dá)到了功能與可實(shí)施性的結(jié)合與平衡。同時(shí)，林場(chǎng)站站位調(diào)整后，距原方案中下一站東大成賢學(xué)院站約3.6 km，區(qū)間長(zhǎng)度較長(zhǎng)，結(jié)合星火路路口周邊規(guī)劃用地性質(zhì)，在星火路路口增設(shè)星火路站。

圖7 林場(chǎng)站站位工可方案示意圖

圖8 林場(chǎng)站站位實(shí)施方案示意圖

同樣，取消秦淮路站也是設(shè)計(jì)單位綜合考慮車站周邊以工業(yè)和教育科研為主的規(guī)劃用地性質(zhì)、前后站間距，以及車站周邊規(guī)劃市政高架橋、河道和管線等的工程實(shí)施性等因素后達(dá)到的功能和實(shí)施性平衡的結(jié)果，由于篇幅關(guān)系，在此不再贅述。

4 優(yōu)化要點(diǎn)和階段分析

綜上所述，為盡量減少工程規(guī)模和工程投資的變化給方案上報(bào)、審批和實(shí)施帶來(lái)的影響，在方案研究過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)可實(shí)施性的分析，著重注意對(duì)沿線建筑物的影響分析以及在規(guī)劃層面的對(duì)接。建筑物的影響范圍或拆遷量的大小會(huì)直接影響工程投資規(guī)模，而建筑物的拆遷是制約工程能否如期完工的重要因素之一，也是關(guān)系社會(huì)穩(wěn)定和民生利益的重要因素。由于工程拆遷而造成投資規(guī)?；蚬こ谭桨篙^大調(diào)整的案例時(shí)有發(fā)生，因此，應(yīng)加強(qiáng)方案優(yōu)化，盡量避讓沿線建筑物，減少工程拆遷量;對(duì)于占地面積較大的場(chǎng)段等設(shè)施用地，應(yīng)盡量避免占用既有建筑物較多的地塊。同時(shí)，與沿線規(guī)劃的對(duì)接對(duì)于方案的穩(wěn)定至關(guān)重要，只有與規(guī)劃充分對(duì)接，達(dá)到功能與實(shí)施性的平衡，在后期實(shí)施階段方案才不至于有較大調(diào)整甚至“翻車”的可能性。

從設(shè)計(jì)階段來(lái)講，應(yīng)盡量在總體設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段完成相關(guān)的方案優(yōu)化。一方面，工可階段由于研究深度有限，方案尚不能完全落地，存在一定的變化和調(diào)整可能性，而總體設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段，隨著沿線建、構(gòu)筑物等基礎(chǔ)資料的收集以及與沿線規(guī)劃等部門的充分對(duì)接，方案研究逐步深入，在該階段基本上可以達(dá)到穩(wěn)定方案的目的;另一方面，初步設(shè)計(jì)概算作為初步設(shè)計(jì)文件和政府投資項(xiàng)目批復(fù)文件的主要內(nèi)容，概算額度應(yīng)力求準(zhǔn)確并留有一定的余量，以避免后期的概算調(diào)整，這也要求在初步設(shè)計(jì)以后應(yīng)盡量避免較大的方案調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，除了軌道交通設(shè)計(jì)方案本身的合理性之外，工程可實(shí)施性也是需關(guān)注的一個(gè)方面。本文以南京地鐵3號(hào)線設(shè)計(jì)方案優(yōu)化為例，簡(jiǎn)要介紹了設(shè)計(jì)方案優(yōu)化在工程實(shí)施的順利推進(jìn)過(guò)程中起到的作用及優(yōu)化要點(diǎn)和階段，希望能為南京軌道交通后續(xù)項(xiàng)目及國(guó)內(nèi)其他城市類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和工程管理提供一些思路。

［1］GB 50157 ―2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.南京地鐵3號(hào)線工程可行性研究報(bào)告［R］.武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2010.

［3］北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)有限公司.南京地鐵3號(hào)線工程初步設(shè)計(jì)［R］.北京:北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)有限公司，2010.

［4］朱悅明，佘才高，楊秀仁.地鐵工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐-南京地鐵工程設(shè)計(jì)總結(jié)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2013.