轨道交通跨越通航河道线路方案比选研究

耿 飞

(中亿丰建设集团股份有限公司，苏州 215131)

近年来,随着我国城镇化率的上升，城市规模不断扩大，为缓解不断加剧的交通拥堵状况，轨道交通作为新型、绿色、大运量的城市公共交通骨干系统，得到了大力的推广和发展。截至2021年初，全国已有40个城市在建设城市轨道交通工程，其中，北京、上海、广州和深圳已经初步建成轨道交通网络系统。

在南方河网密布的区域，河流及沿线既有桥梁是轨道交通选线的重要控制因素，同时，如需跨越大江大河，还要考虑河流的通航及防洪需求，这就对线路方案的平、纵断面设计造成了限制。同时在沿河分布的城市中，河流两岸一般为城市核心城区，建筑较为密集，设计中需结合城市综合规划，同时考虑对区域其他交通形式的影响和衔接，选取合适的跨河方案，并采用符合实际、合理经济的工程方案(桥梁上跨或隧道下穿)。

本文通过对广东省佛山市顺德区13号线轨道交通跨越容桂水道范围内线路方案的比选研究，分析轨道交通工程跨越通航河道选线的主要控制性因素及影响范围，结合地方综合交通规划及当地防洪、通航规定，合理确定跨河位置及形式，综合确定线路的最优设计方案。需要说明的是，本次的方案研究为可研阶段方案走向及敷设方式比选研究，不涉及后续阶段的方案优化设计研究。

1 选线基本原则

轨道交通设计在选线时应遵守以下原则：

(1) 注重经济性。充分考虑技术标准、行车条件、站位布置、工程实施难度与风险、对交通和环境的影响、拆迁量和工程造价等因素，对线路局部走向、敷设方式及施工方法等进行比较和优化，合理确定各段线路平面布置、车站分布、辅助线设置和敷设方式[1]。

(2) 注重线路选线的可实施性。线、站位选择与沿线规划相结合，力求综合开发利用土地资源，并协调好相关预留工程条件。在收集、掌握基础资料的基础上，充分考虑现有及规划的地面建筑物、地下构筑物、地下管网、工程地质、水文地质等因素对线路位置的影响，线路平面线形设计力求简单顺直、易于实施、避免工程风险。

(3) 注重景观协调性。高架段落结合所处城区位置、道路条件、沿线建筑物分布及其风格特点、城市规划、土地综合开发，注重文化街区、公园广场、生态绿地、河流水域的保护，合理选择高架段落线路高度和平纵线形，为轨道交通乘客、道路交通使用者和沿线居民营造良好的空间感和景观协调性。

2 规划方案概况及区域控制因素分析

2.1 建设规划方案概况

佛山轨道交通13号线作为顺德区内部的补充线，主要功能是为顺德区内部提供交通服务。线路起自伦教，主要沿工业大道、新基北路、规划横八路、碧桂路、龙盘北路、民安路、金桂路、昌明路敷设，途经大良、创智城、顺德区政府、德胜新城、顺风岛，终至广珠城际容桂站。

13号线大致沿碧桂公路—昌明东路—民安路—龙盘北路—碧桂公路—伦教横十三路布设。线路在该段通过顺德区大良新城区，跨越容桂水道，至容桂城区，在容奇大道沿道路向南至容桂站。本文主要对跨越容桂水道及两岸衔接的线路范围进行比选研究。

13号线线路在眉蕉头公园附近设置容奇大道站，之后线路上跨容桂水道，在顺风岛设置顺风岛站；出站后线路向北沿德胜新城中轴线布设，在彩虹路路口设置德胜站，与肇顺南城际接驳；出站后线路折向西北沿民安路布设，在德民路路口设置民安路站；出站后线路折向东进入龙盘北路，之后线路折向北沿碧桂路西侧敷设，在龙盘大桥北侧设置欢乐谷站[2]。线路在欢乐谷站至容奇大道站路段长约5.3 km，跨河范围内建设规划方案线路如图1所示。

图1 跨河范围内建设规划方案线路

2.2 沿线区域概况

2.2.1 区域地形地貌

工程位于广东省佛山市顺德区(广东省南部)，东连广州市番禺区，北接佛山市禅城区和南海区，西邻江门市新会区，南接中山市，是佛山市与广州市联系的重要核心区域之一。顺德区地处珠江三角洲入海口，地貌单元主要为冲积平原，局部分布低山残丘。地势平坦开阔、起伏不大，地形坡度1°～10°，地面高程一般在0.6～16.0 m，局部残丘如顺峰山，高程可达100 m以上。顺德境内河流纵横，水网交织，沿线地表水系发达，主要水道有西江干流、平洲水道、眉蕉河、南沙河等。河面宽度一般为200～300 m，水深5～10 m。工程经过的河流水道主要为容桂水道、兴顺河、桂畔海及其支流河道小河涌。

2.2.2 区域城市现状

研究区域位于佛山市顺德区新城区，河北岸沿线主要构筑物有顺德区政府、区行政中心、顺德博物馆、嘉信城市花园小区、嘉信帝苑小区、大信新都商业中心、顺德展览中心、中轴景观带、喜来登酒店、保利国际金融中心和保利中悦花园等，区域规划用地类型主要为文化设施用地、商业服务业设施用地、居住用地、水域和公共绿地等。

河南岸区域沿线主要构筑物有眉蕉河水闸、眉蕉河公园、爱立信公司厂房(2层)、泰科电子(8层)、科龙集团仓库(4层)、龙光水悦云天小区(33层)等，区域规划用地类型主要为商业用地、居住用地和公共绿地。河道中有顺风岛，规划为公共绿地。

2.2.3 区域道路情况

由于此次研究工程为跨坐式轨道交通制式，主要为高架方式，因此需对范围内道路进行调研，确定线路敷设条件。研究区域范围内道路主要有龙盘北路、国泰路、民安路、祥和路、昌明路等，道路具体情况如下:

龙盘北路：道路规划红线宽度60 m，双向8车道，四块板形式，两侧各有机非隔离。现状道路红线宽度29 m，双向4车道。

国泰路：规划红线宽度33 m，双向4车道，道路两侧设置绿化带。

民安路：规划红线宽度33 m，双向4车道，道路两侧设置绿化带。

祥和路：规划红线宽度33 m，双向4车道，道路两侧设置绿化带。

昌明路：道路红线宽度36 m，规划为双向6车道，路中绿化带1.0 m，两侧分隔带1.5 m。

2.3 控制性因素

2.3.1 周边建筑

研究线路穿过顺德区新城区域，区行政办公中心、顺德区政府和区行政服务中心、顺德区博物馆、演艺中心等都坐落于此，另有保利金融中心、洲际酒店等企业也在此设有办公地点，同时德胜小学、华侨中学也位于区域内，沿河还分布有万科、喜来登等住宅和酒店建筑。沿线既有建筑物密集，区域人流量较大。河南岸眉蕉河区域西侧有爱立信公司厂房、泰科电子和科龙集团仓库，东侧有龙光水悦小区。区域内以办公、教育、居住区域为主，对环境噪声控制要求较高。本线为高架线路，需要考虑噪声对沿线的环境影响。

2.3.2 中轴景观提升工程

中轴景观提升工程位于顺德新城区，正对顺德区政府大楼，北起德胜广场，南至容桂水道、喜来登酒店旁。该工程由北至南总长约840 m，宽142 m，总面积约11.9万。中轴景观提升工程是顺德新城区最重要的城市景观绿轴之一，其东西两侧均为金融商贸用地。方案如在该处，须考虑高架方案对景观工程影响。

2.3.3 容桂水道

容桂水道位于珠江顺德支流，西南起中山市莺歌嘴，流经容奇，东至顺德区板沙尾，长19 km，流域面积319 km2。该水道航道水深条件良好，为一级航道。航道通航净高18 m，单孔双向通航净宽要求不小于220 m。现状顺风岛南侧为主要通航航道，等级一级；北段为副通航航道，通航净空10 m。由于通航净空及净宽需求，方案设计时需考虑合适的桥位。

2.3.4 眉蕉河水闸

眉蕉河水闸位于顺风岛南侧，容桂水道与眉蕉河交叉口。水闸长约40 m，最高点标高约28 m，为中型水闸。根据《广东省水利工程管理条例》规定：“中型水闸上、下游五十至三百米，两侧宽度三十至五十米”为水利工程管理范围，则方案在该处从水闸一侧通过，需考虑合适的线位绕避减少拆迁和沿线影响。

3 方案比选研究

3.1 方案跨河通道可行性分析

根据线路选线原则及沿线区域分析研究，结合沿线规划、现状、客流集散点分布情况、道路条件、景观、工程投资及地方意见等因素，研究了沿观绿路高架方案、沿国泰路高架方案、沿民安路高架方案及沿祥和路地下方案等4个主要跨河通道方案。欢乐谷至容奇大道区域各线路方案如图2所示。

图2 欢乐谷至容奇大道区域各线路方案

方案一：沿观绿路高架方案

线路出欢乐谷站后，上跨龙盘大桥后向南，沿观绿路走行，于天华路与观绿路交叉口设天华路站，跨兴顺河后沿路继续向南，在保利广场设站，跨越容桂水道，在顺风岛设站，继续跨水道后沿容奇大道南侧向西，设西河公园站。线路跨越眉蕉河后向南，至容奇大道站。

方案二：沿国泰路高架方案

线路出欢乐谷站后，上跨龙盘大桥折向西，沿龙盘北路、国泰路走行，于国泰路与德民路交叉口设行政中心高架站，于国泰路与兴业路交叉口处设德胜高架站，后沿国泰路继续向南至顺风岛设站，沿岛向西南跨河后，于容奇大道北侧设容奇大道站，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

线路出欢乐谷站后，上跨龙盘大桥折向西，沿龙盘北路、民安路走行，于民安路与德民路交叉口北侧设民安路高架站，后沿民安路向南，跨兴顺河后折向金桂路设德胜高架站，继续向南至顺风岛设站，跨过容桂水道后，沿眉蕉河水闸外走行，于眉蕉河公园内敷设，之后折向南，于容奇大道北侧设容奇大道站，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

线路出欢乐谷站后，上跨龙盘大桥折向西，沿龙盘北路路侧走行，在路侧绿地转入地下，之后下穿龙盘北路，沿祥和路在德胜小学附近设德胜站，之后继续沿祥和路向南，在兴业路设站，线路以隧道形式下穿容桂水道后，继续下穿容奇大道后折向东，在道路南侧从地下转入高架，最后上跨道路至昌明路设站。

欢乐谷至容奇大道区域线路方案比较如表1所示。

表1 欢乐谷至容奇大道区域线路方案比较

(续表)

由表1可知，沿观绿路高架方案和沿国泰路高架方案跨河道桥位不能满足《内河通航标准》(GB 50139—2014)的要求，可行性较差；且沿国泰路高架方案沿线周边环境敏感点较多，环评风险较大，线路走行顺风岛长度较长，不利于岛屿内开发。沿观绿路高架方案跨河桥梁长度较长、造价较高。综上，以上两个方案的跨河通道工程可行性较差，暂不考虑。

沿祥和路跨河方案可分为高架和地埋两种方案，跨河通道在原有顺德区城市道路规划中为预留公路跨河通道，因此在研究方案时，对两种敷设方式进行研究。高架方案设桥跨越容桂水道，桥位距离现有桥最小距离950 m，不满足《内河通航标准》(GB 50139—2014)的要求，且因通航航道净高要求，桥两侧引桥较长，如果为节省投资及兼顾公路规划需求，设置桥梁为公铁合建桥，则桥梁两侧引桥过长，无法与两岸沿河主要公路直接连接；如采用地埋方案，则可将公路跨河下穿隧道与轨道交通隧道合建以节省投资。因此综合比选后，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实施性较好、环境敏感区域相对较少、高架线路投资较少，与建设规划路由及敷设方式一致，工程可行性较高。

根据以上跨河通路分析，对沿民安路高架方案与沿祥和路地下方案进行进一步深入比选研究，选择最佳方案。

3.2 方案施工工法分析

根据跨河通道分析，结合建设规划，对原有沿祥和路地下方案进行分析优化研究，减少地下段长度，结合其他研究方案，提升客流吸引，对沿祥和路地下方案进行调整，同时对地下方案跨河工法进行分析研究。

地下方案跨河根据工法不同，可以分为沉管和盾构两种类型，由于跨河位置有公路规划通道，因此此次设计方案均为公轨合建方案。沉管方案、盾构方案跨水道纵断面示意如图3、图4所示。其中公轨合建沉管隧道沉管长度为710 m， 断面形式为矩形框架，埋深较浅，公路与轨道在同一平面，公路可与河两岸德胜中路、容奇大道等主要道路连通；公轨合建盾构隧道长度约880 m，断面形式为15.2 m大直径盾构，受地质条件影响埋深较深，同时轨道与公路不在同一平面，公路因埋深原因无法与河两岸主要交通道路连通。因此，综合考虑，地下方案采用沉管过河。沉管隧道横断面示意如图5所示，盾构隧道横断面示意如图6所示。

图3 沉管方案跨水道纵断面示意

图4 盾构方案跨水道纵断面示意

图5 沉管隧道横断面示意

图6 盾构隧道横断面示意

3.3 方案比选研究

对沿民安路高架方案和沿祥和路地下方案两个方案进一步深入对比分析研究如下：

沿民安路高架方案：线路出欢乐谷站后，上跨龙盘大桥折向西，沿龙盘北路、民安路走行，于民安路与德民路交叉口北侧设民安路高架站，后沿民安路向南，跨兴顺河后折向金桂路设德胜高架站，继续向南至顺风岛设站，跨过容桂水道后，沿眉蕉河水闸外走行，于眉蕉河公园内敷设，之后折向南，于容奇大道北侧设容奇大道站，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：线路出欢乐谷站后，上跨龙盘大桥折向西，沿龙盘北路、国泰路走行，于国泰路与德民路交叉口设行政中心高架站，线路跨越兴顺河后折向西，沿河岸敷设，同时线路转入地下，在顺德学校站设置德胜站，之后线路沿祥和路地下敷设，设站祥和路站，线路以隧道形式下穿容桂水道后，继续下穿容奇大道后折向东，在道路南侧从地下转入高架，最后上跨道路至昌明路设站。

对方案进行对比分析研究，如表2所示。线路方案比选平面示意如图7所示。

表2 线路方案比较

图7 线路方案比选平面示意

可以看出，沿祥和路地下方案距离较短，客流覆盖较好，隧道通过河道对防洪通航影响小，共建段轨道交通投资较小，但线路在顺风岛不设站，不利于岛屿开发，且线路沿线分布学校等环境敏感点，同时，线路与目前报审建设规划敷设方式不一致，线路调整段落占全线长度的35%，有调整建设规划的风险，需要与规划单位沟通后再确定方案可行性。沿民安路高架方案为全高架方案，客流覆盖较好[5]，沿线环境敏感点较少，线路走向及敷设方式符合《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)的要求，但是还需根据通航及防洪要求调整桥位，且高架线路对中轴景观带有一定影响。综合考虑，目前暂推荐采用沿民安路高架方案，后续应继续对方案进行优化设计。

4 总结

在轨道交通工程设计中，线路专业作为设计的总体专业，在地铁设计中起着牵一发而动全身的龙头作用，具有总体性、综合性等特点。在线路设计中，对于影响线路方案设计的主要控制性因素，如沿线大江大河、沿线道路交通现状、沿线建构筑物、地下结构、沿线土地规划、客流分布、环保需求、景观要求、工程实施条件等因素[6]，应当收集详细的工程地质和水文地质资料、交通及规划资料、环保调查报告、客流报告等材料，进行综合比选分析，明确影响线路方案走向的主要因素。

本文研究发现，在跨越大的通航河道时，通航河道须满足通航、防洪要求，对河道上构筑物要求较高[7]，同时城市内合适的跨河通道有限，存在公路和轨道交通利用过河通道冲突。因此，在线路设计中首先需要对线路跨河通道进行可行性研究，根据跨河位置的不同通道对线路方案进行各个控制性因素综合比选，剔除不合理或者工程实施困难的方案。而后，应当根据跨河采用的不同形式(桥梁上跨或隧道下穿)，研究方案的合理性，确定跨越河道的合理施工工法。最后对排除后的剩余方案进行经济及控制因素综合比选分析，确定最终的线路方案。同时综合设计、施工、运营等各方面影响因素，并积极与各市政部门对接，确定科学合理、技术可行、经济环保、有利于运营的线路方案。规划单位在建设规划中，也应对规划方案跨越通航河道的重点工程、困难地段进行深入的比选研究，保证规划方案的合理性与可行性[8]，避免后续设计修改。