朱鵬

摘要 市域快線設(shè)計(jì)時(shí)速快，平均站間距大，區(qū)間隧道長(zhǎng)，連接城市間組團(tuán)，往往會(huì)遇到區(qū)間穿越山嶺地帶的情況，地質(zhì)條件、敷設(shè)方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環(huán)境協(xié)調(diào)等因素均會(huì)影響區(qū)間線路的平、縱斷面設(shè)計(jì)，給選線方案帶來(lái)一定的難度。文章選取正在建設(shè)的武漢市域快線項(xiàng)目，分析長(zhǎng)大區(qū)間穿越復(fù)雜山嶺地帶的控制因素和實(shí)施條件，以路由為切入點(diǎn)，綜合各項(xiàng)因素分析研究得出最優(yōu)選線方案，為類似的軌道交通選線研究提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 市域快線；選線研究；長(zhǎng)大區(qū)間；穿越山嶺

中圖分類號(hào) U223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）05-0026-03

0 引言

市域（郊）鐵路是連接都市圈中心城區(qū)和周邊城鎮(zhèn)組團(tuán)，提供快速度、大運(yùn)量的軌道交通系統(tǒng)[1]，其中城市軌道交通制式的線路又稱為市域快線。地鐵的速度為80～100 km/h，平均站間距約1～2 km，而市域快線的速度為120～160 km/h，平均站間距約3 km以上[2]，市域快線的區(qū)間通常更長(zhǎng)，更易出現(xiàn)區(qū)間穿越山嶺地帶的情況。一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)大區(qū)間穿越山嶺地帶，選線時(shí)通常會(huì)進(jìn)行平面和縱斷面設(shè)計(jì)，綜合考慮地質(zhì)條件、敷設(shè)方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環(huán)境協(xié)調(diào)等因素，進(jìn)行多角度全方位分析。

1 概述

軌道交通19號(hào)線屬于《武漢市城市軌道交通第四期建設(shè)規(guī)劃（2019—2024年）》[3]，是武漢首條設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)到140 km/h的市域快線，平均站間距約4 km，其中花山河站至光谷五路站區(qū)間長(zhǎng)達(dá)6.4 km，盾構(gòu)隧道外徑7.2 m[4]，是全線最長(zhǎng)最大的區(qū)間，主要穿越九峰山地區(qū)，穿越長(zhǎng)度約3.6 km，是典型的長(zhǎng)大區(qū)間穿越山嶺地帶案例，如圖1所示。

2 控制因素介紹

山嶺地帶人煙稀少、構(gòu)建筑物零星分布，除了地貌地質(zhì)條件的直接影響，兼有鐵路線或高壓線通道布設(shè)通過(guò)，選線的復(fù)雜程度大幅提高。

2.1 地質(zhì)條件

地質(zhì)條件是選線考慮的首要因素。九峰山是國(guó)家級(jí)森林公園，占地333公頃，北至武石城際，南至九峰一路，是武漢地區(qū)森林面積最大的綠色資源寶庫(kù)。公園內(nèi)山嶺起伏，且有水庫(kù)。

根據(jù)地質(zhì)勘探調(diào)查分析，區(qū)間穿越山嶺沿線地層為（20a-2）中風(fēng)化泥巖、（20a-1）強(qiáng)風(fēng)化泥巖、（18a）灰?guī)r（存在巖溶）、（17e-2）中風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r、（19）石英砂巖、（13-2）粉質(zhì)黏土夾碎石、（10-1）粉質(zhì)黏土及雜填土，其中的不良地層主要為灰?guī)r和潛在發(fā)育的巖溶，如圖2所示。

2.2 高壓電塔

九峰山地區(qū)布設(shè)220 kV高壓線，主要分布在花山大道兩側(cè)，其中部分上跨道路，是區(qū)間選線的重要影響因素，主要涉及敷設(shè)方式及安全凈距。

2.3 既有鐵路線

在九峰山北側(cè)，武石城際沿東西向走行，運(yùn)行時(shí)速250 km/h，與花山大道采用框架涵形式立交，是區(qū)間選線的重要影響因素，主要涉及穿越節(jié)點(diǎn)及隧道埋深，以盡量減小對(duì)鐵路正常運(yùn)營(yíng)的擾動(dòng)。

2.4 市政道路及高架橋

花山大道是武漢市首條生態(tài)景觀大道，為雙向6～8車(chē)道，在穿越九峰山范圍，由北至南依次采用地面、隧道、高架（與森林大道立交，如圖3所示）、隧道、地面的方式，主要影響了區(qū)間選線的平面位置和隧道埋深。

2.5 其他構(gòu)建筑物

九峰山零星分布有村莊房屋和其他構(gòu)建筑物，如烈士陵園、治安檢查站、動(dòng)物園、林業(yè)科學(xué)研究院等，區(qū)間選線應(yīng)盡量選擇避讓。

3 選線研究

花山河站至光谷五路站區(qū)間長(zhǎng)，沿線控制因素多，為提高選線效率，對(duì)整個(gè)區(qū)間由北至南進(jìn)行分段控制和錨固。

第一段為花山河站至鐵路線范圍，該段難點(diǎn)在于正線與出入線四線立交，之后出入線引入車(chē)輛段，正線繼續(xù)向南下穿鐵路線。為盡量降低對(duì)鐵路線運(yùn)營(yíng)的振動(dòng)影響，區(qū)間線路選擇從框架涵下方穿越，穿越節(jié)點(diǎn)獲得鐵路部門(mén)認(rèn)可，已經(jīng)穩(wěn)定。

第二段為鐵路線至九峰一路范圍，該段為重點(diǎn)研究對(duì)象，在該文進(jìn)行詳細(xì)分析研究。

第三段為九峰一路至光谷五路站范圍，該段基本為土建預(yù)埋段，車(chē)站及部分區(qū)間已與光谷中心城地下空間配套建設(shè)完畢，已經(jīng)穩(wěn)定。

3.1 路由比選

花—光區(qū)間線路穿越山嶺地區(qū)的長(zhǎng)度將近4 km，考慮地質(zhì)條件、敷設(shè)方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環(huán)境協(xié)調(diào)等因素，對(duì)該段進(jìn)行詳細(xì)分析，共研究了3個(gè)方案，如圖4所示。

3.1.1 路由方案一

區(qū)間下穿鐵路線后，轉(zhuǎn)向花山大道西側(cè)，通過(guò)多組曲線避讓高壓線塔，穿越了多處山嶺，如圖4所示。該方案特點(diǎn)如下：

（1）曲線統(tǒng)計(jì)：區(qū)段內(nèi)線路長(zhǎng)約4.11 km，曲線共有7處，最小半徑900 m，滿足速度對(duì)應(yīng)曲線要求。

（2）敷設(shè)方式：區(qū)段采用地下敷設(shè)方式，滿足國(guó)家森林公園對(duì)施工的控制要求，同時(shí)，工法為盾構(gòu)隧道和礦山法，更好地適應(yīng)山嶺地區(qū)巖層多的地質(zhì)特點(diǎn)。

（3）與高壓線的關(guān)系：區(qū)間隧道避讓了高壓線塔，最小凈距約9 m，大于1倍盾徑。

（4）疏散救援：區(qū)間共設(shè)置2處風(fēng)井，滿足通風(fēng)排煙和疏散救援的要求。

（5）投資估算：區(qū)段線路土建投資約5.8億。

3.1.2 路由方案二

區(qū)間下穿鐵路線后，沿花山大道東側(cè)走行，基本與花山大道平行，如圖4所示。該方案特點(diǎn)如下：

（1）曲線統(tǒng)計(jì)：區(qū)段內(nèi)線路長(zhǎng)約4.02 km，曲線共有6處，最小半徑900 m。

（2）敷設(shè)方式：區(qū)段采用地下和明洞段的敷設(shè)方式，明洞段需在地面開(kāi)挖約200 m長(zhǎng)度，對(duì)九峰山樹(shù)林植被存在一定的破壞，與林場(chǎng)管理部門(mén)存在較大協(xié)調(diào)量，工法為盾構(gòu)隧道、礦山法和明挖法。

（3）與高壓線的關(guān)系：區(qū)間隧道避讓了高壓線塔，最小凈距約8 m，大于1倍盾徑。

（4）疏散救援：明洞段位于區(qū)間中部，基本滿足通風(fēng)排煙和疏散救援的要求，但其地勢(shì)較低，且位于樹(shù)木叢林，實(shí)施條件相對(duì)較差。

（5）投資估算：區(qū)段線路土建投資約5.1億。

3.1.3 路由方案三

區(qū)間下穿鐵路線后，沿花山大道東側(cè)走行，通過(guò)多組曲線選擇地勢(shì)起伏相對(duì)平緩的地段，穿越了多處山嶺，如圖4所示。該方案特點(diǎn)如下：

（1）曲線統(tǒng)計(jì)：區(qū)段內(nèi)線路長(zhǎng)約4.32 km，曲線共有6處，最小半徑800 m，線形明顯扭曲。

（2）敷設(shè)方式：區(qū)段采用地下敷設(shè)方式，工法為盾構(gòu)隧道和礦山法。

（3）與居民區(qū)的關(guān)系：區(qū)間線路穿越了森林大道北側(cè)的密集居民區(qū)，帶來(lái)一定的拆遷協(xié)調(diào)難度。

（4）疏散救援：區(qū)間共設(shè)置2處風(fēng)井，滿足通風(fēng)排煙和疏散救援的要求，但北側(cè)區(qū)間風(fēng)井位于水庫(kù)泄洪區(qū)范圍，存在一定的淹沒(méi)倒灌風(fēng)險(xiǎn)。

（5）投資估算：區(qū)段線路土建投資約6.1億。

3.2 方案比選

考慮環(huán)評(píng)意見(jiàn)，九峰山森林公園為武漢地區(qū)唯一的國(guó)家級(jí)森林公園，明洞段將會(huì)對(duì)自然景觀、植被、地形地貌、動(dòng)植物等均造成一定影響，與第四輪規(guī)劃環(huán)評(píng)階段敷設(shè)方式不一致（規(guī)劃環(huán)評(píng)階段為地下敷設(shè)方式），且變化趨勢(shì)為環(huán)境惡化的方向，建議采用于環(huán)境更優(yōu)的地下敷設(shè)方式。經(jīng)過(guò)方案比選，綜合考慮實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)施條件、與林場(chǎng)管理部門(mén)以及居民區(qū)的拆遷協(xié)調(diào)，方案一具有便于應(yīng)急疏散、對(duì)沿線控制性因素影響小、對(duì)規(guī)劃環(huán)評(píng)影響小的優(yōu)點(diǎn)，且線路條件相對(duì)較好、投資相對(duì)較省。各方案比選詳見(jiàn)表1。

4 結(jié)論

軌道交通的線路選線工作是地鐵設(shè)計(jì)的“龍頭”[5]，長(zhǎng)大區(qū)間線路的選線方案更是制約全線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)，該文以武漢19號(hào)線穿越山嶺地帶的長(zhǎng)大區(qū)間為工程背景，從地質(zhì)條件、敷設(shè)方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環(huán)境協(xié)調(diào)等角度出發(fā)[6]，分析了項(xiàng)目的特點(diǎn)以及控制條件，提出較為合理的路由及對(duì)應(yīng)的整體方案。

（1）應(yīng)充分考慮山嶺不良地層帶來(lái)的影響，如花崗巖等難以盾構(gòu)掘進(jìn)的地層、溶洞等需要特殊處理的地層，并結(jié)合工法特點(diǎn)綜合考慮實(shí)施條件和工程造價(jià)。

（2）遇到鐵路線和高壓線塔，區(qū)間應(yīng)結(jié)合敷設(shè)方式，盡量保證安全凈距滿足鐵路部門(mén)和電力部門(mén)的相關(guān)要求，盡量減少相互之間的影響和干擾。

（3）基于疏散救援的需求，長(zhǎng)大區(qū)間的中間風(fēng)井是必不可少的，應(yīng)結(jié)合行車(chē)牽引和通風(fēng)排煙的模擬結(jié)果，確定合理的平面位置。

此外，山嶺地帶對(duì)環(huán)境保護(hù)和評(píng)價(jià)的要求相對(duì)較多，如基本農(nóng)田范圍線的避讓、對(duì)林木植被的保護(hù)等，考慮環(huán)評(píng)的一票否決權(quán)，應(yīng)予以充分重視和落實(shí)。

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