成自高铁城区内选线设计研究

牛建青

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

新建成都至自贡高速铁路是一条长途客流与城际客流并重的区域性快速客运干线，起点从既有成都东站引出，终点接绵泸高铁自贡东站，设计时速350 km（成都东至天府段时速250 km）.正线全长177 km，新建天府、空港、天府机场、资阳西、球溪及威远6座车站，天府动车所1座［1］.线路在枢纽段穿越了建成区锦江区、在建天府新区及东部新区三个城区范围，区域内地形、地质条件较为简单，但控制因素复杂多样，广泛分布有环境敏感点、铁路、公路及大型建（构）筑物.

铁路选线设计是铁路项目建设中涉及面广、科学性高、系统性强的一项多学科核心工作［2］.朱颖［3］对制约高速铁路选线的主要因素要进行了分析，提出了环保选线、地质选线、资源选线、重大工程优先选址、横断面选线的综合选线理念.张志勤［4］通过分析城市周边发展态势对市域铁路选线的影响，提出选线设计应坚持与城市规划发展相协调的设计思路.汪时中［5］分析了市域铁路不同敷设方式对城市规划、城市环境、城市景观的影响.沙金硕［6］从影响因素、平纵断面设计等的角度分析了北京地铁7号线选线思路.

对于铁路选线的研究，大多集中在从环保选线、地质选线及资源选线角度进行分析［7］，从城区选线角度分析的较少.而对于城区选线大多集中在市域铁路、地铁等领域，涉及到高速铁路城区选线的研究较少.本文从城区内线路引入径路及敷设方式、车站选址、规避降低既有铁路风险、以及处理好与地下构筑物间关系等四个方面，对城区内高速铁路选线设计进行了分析，总结了一些设计经验和原则，可供类似项目参考.

1 合理确定城区内线路引入径路及敷设方式

高速铁路在城区范围合理选择线路径路及敷设方式，应充分重视环境敏感点、重大建（构）筑物等控制因素对线路方案的影响程度，以及对项目可实施的制约性.选线设计应从契合城市规划、规避社会风险、保证方案落地等方面入手，将项目可实施性作为方案研究的第一要素及首要前提条件，再进一步结合工程投资等因素综合选定方案.否则虽然投资节省，但项目推进困难，最终无法落地实施，进而导致方案重新调整、项目推进滞后、勘察设计成本增加等一些不好的后果.成自高铁在城区内线路引入径路及敷设方式的选线设计中，很好地贯彻了这一原则，各阶段正常推进，项目现已开工建设，工程实施顺利.

1.1 线路引入径路分析

成都东站至天府段线路径路方案起点自成都枢纽既有成都东站引出，在天府新区合江镇新建天府站，线路位于成都市锦江区及天府新区范围，穿行于成都市中心城区，沿线建筑物、交通路网密布；环境敏感点有城市居民聚集区、三圣森林公园、白鹭湾湿地公园等.根据线路走向及上述控制因素，本段线路径路主要有沿既有铁路通道方案及沿成自泸高速公路通道两个方案，如图1所示.

图1 成都东站至天府段线路径路方案示意图Fig．1 Schematic diagram of route scheme from Chengdu east railway station to Tianfu station

沿既有铁路通道方案线路自成都东站引出后主要沿既有货车外绕铁路通道前行，线路长度24.5 km.沿成自泸高速公路通道方案线路自成都东站引出后主要沿成自泸高速公路前行，线路长度24.1 km.沿成自泸高速公路通道方案线路两侧建筑物密集（如图2所示），且成都南联络线（连接成都南站）横穿锦江198绿道、成都国际赛车场，对规划及环境影响大，涉及的大型建（构）筑物多，方案可实施性较差；沿既有铁路通道方案沿线相对空阔，对规划影响较小，工程可实施性强.地方政府也要求采用社会稳定风险较小的沿既有铁路通道方案，结合工程可实施性、城市规划及工程投资等因素，确定采用沿既有铁路通道方案.

图2 城区方案示意图Fig．2 Schematic diagram of urban scheme

1.2 线路敷设方式分析

成都东站至三环路段线路位于城市中心地段，周边敏感点密布，与多条铁路及城市主干道交叉，且临近住宅小区，线路附近分布有锦江国际小区高层建筑等多个楼盘，环保、工程安全及社会稳定等风险非常突出.由于控制因素众多，线路通道唯一、平面位置固定.在平面位置确定的情况下，选线设计时进一步从线路的纵断面敷设形式做了研究，分别研究了铁路上跨和铁路下穿两个方案，如图3所示.

图3 成都东至三环路段间城市中心地段方案示意图Fig．3 Schematic diagram of urban central section between Chengdu East and Third Ring Road

铁路上跨方案：线路由成都东站引出以桥梁形式与铁路东环线并行至成龙大道，折向南上跨成龙大道、成绵乐铁路、成昆铁路、东环线、成渝客专成都南联络线及三环路，线路长度4.05 km.

铁路下穿方案：线路由成都东站引出与铁路东环线并行，上跨驿都大道后以锦绣隧道下穿成龙大道、成绵乐铁路、成昆铁路、东环线、成渝客专成都南联络线及三环路，线路长度4.2 km.

本段线路位于繁华街区，环境敏感点较多，尤其是跨过驿都大道后线路走行于锦江国际花园小区与既有铁路之间（如图4所示），两个方案都可以满足环保要求，但距离较近.经研究，铁路上跨方案投资较铁路下穿方案省6亿元，但该方案施工及运营对期间周边居民干扰大，社会稳定风险极高，实施过程中极有可能引起群体事件，可实施性极差，最终确定采用投资高但可实施性好的铁路下穿方案，同时，通过横断面控制，线路尽量紧贴东环铁路前行，最大限度增大与建筑物的距离.

图4 锦江国际花园小区关系示意图Fig．4 Schematic diagram of plane relationship between Jinjiang international city community and existing railway

2 城区内车站设置与城市发展有机结合

枢纽内大型车站选址往往影响着两端线路走向及工程设置，因此是选线设计的重要研究内容，城区内大型车站选址应与城市规划相协调，做到和谐统一、相互促进、共同发展［8］；同时，大型车站作为区域内重要的综合交通枢纽，设计时应坚持“无缝衔接、零换乘”理念做好与其他交通方式的衔接.另外，城市规划建设有一定的时间局限性，随着国家及地方政策、外部环境等因素的变化进行调整，所以应坚持“近远结合”理念.在选线设计时，合理预留一定的条件，以满足将来发展需要［9］.

2.1 与城市规划相互协调、有机结合

大型车站的选址应与城市规划相互协调、有机结合，满足居民便捷出行需求，提升地方土地价值，相互促进发展，但大型车站占地面积较大，地方政府在进行规划时，考虑到自身的一些利益，规划预留的车站用地不一定符合高铁利益，导致出现高铁建设工程代价大、运营条件较差等情况，因此大型车站的选址应与城市规划相互协调、做到和谐统一、相互促进、共同发展.

1）根据成都枢纽总图规划，成都枢纽形成成都、成都东、十陵站以及天府、成都南、成都西站“三主三辅”客运站布局，天府站作为枢纽内辅助客运站配合天府新区的建设，服务天府新区旅客出行，辅助成都东站办理部分动车始发终到及通过作业，地位十分重要.天府新区相关部门在前期规划阶段，已对天府站、地铁18号、19号线等交通项目进行重点规划研究，成自高铁前期研究中进行了充分论证比选，最终确定了既符合地方规划要求，又满足铁路本身要求，并与地铁18、19号线无缝衔接的天府站位置.

2）根据成都枢纽总图规划，在天府站附近新建天府动车运用所.动车所占地面积约2 000亩，按照地方政府最初规划，动车所选址在三星镇，该方案动走线以隧道工程穿越龙泉山，与龙泉山断层两次小角度相交，岩体破碎，工程风险极大；其次，该方案与东山大道、东风渠、中航油输油管线等大型构筑物多次交叉；另外该方案动车走行距离长，运营耗能大、费用高、效率低.可见该方案工程代价大、风险高、运输条件差，缺点非常明显，不符合铁路本身的要求，需要调整选址规划.经过后续多次审查对接工作，天府动车所选址调整为合江镇.合江镇站址方案线路长度短，工程投资省、工程风险低，动车走行距离短，耗能低，与其它设施交叉干扰影响小，充分体现了车站选址与地方规划的协调统一原则.

2.2 预留远期发展条件

社会经济在迅速发展，人民群众对出行需求也越来越高，高铁路网也在不断完善，在选线设计过程中应根据地方要求、区域形势发展等因素合理预留远期发展条件，满足将来发展需要.

2.2.1 天府站预留远期项目引入条件

天府站为成都枢纽辅助客运站，按照近远期结合的原则分南、北两个车场布置，按照规划，近期考虑成自高铁、成达万高铁及天府至朝阳湖铁路等工程引入南场，远期考虑成都至三台城际、成攀城际等铁路工程引入北场（预留）.另外，天府新区作为成都市未来主要发展的区域，后续可能会有一些新规划的铁路项目引入天府站，比如目前地方政府提出的成都外环铁路，因此，选线设计时确定天府站范围采用有砟轨道结构，为将来线路引入及车站扩展预留了条件.

2.2.2 设计预留条件，变更增设空港站［10］

地方政府在前期设计阶段提出了增设空港站的需求，但出于某种原因，没有出具正式函件，考虑到增设该站的可能性较大，选线设计阶段在对工程条件影响不大的情况下预留了设站平纵断面条件.成自高铁开工建设后，成都东部新区成立，政府正式去函相关主管部门请求增设空港站，并承诺全部出资，考虑到东部新城为成都市主要发展区域之一，为满足城市发展和人民群众交通出行需求，同意增设该站，由于选线设计时预留了条件，地方增设该站的需求才得以实现.

3 从源头防范降低既有铁路风险

3.1 设计原则

城区枢纽内存在接轨既有站、与既有线交叉或并行等涉及既有线情况，坚持安全风险防范，保证既有铁路结构安全及运营安全是涉及既有线时选线设计的基本原则［11］.

选线设计阶段是项目风险防范的源头，从源头开展识别风险、规避风险、防范风险工作是做好风险控制的根本保证，可以从根本上最大限度地降低工程风险［12］.成自高铁在成都东站至三环路段下穿既有铁路选线设计中，首先对存在的风险类型进行了分析判识，进而通过线路平纵断面的逐步优化、深化设计，将既有线结构对运营安全主要风险进行了规避，从根本上减少对既有桥梁设施的影响，将施工风险降到最低.

3.2 下穿既有铁路风险防范

成都东至三环路段下穿成渝成都南下行联络线，下穿隧道采用盾构法施工.原初设方案下穿段对4个桥墩采用预应力混凝土托换梁的方案，设置4根Φ1.5 m或Φ1.8 m钻孔桩，对既有桥墩进行加固或托换.

考虑到采用桩基托换方案施工过程中既有铁路可能出现较大下沉变形，导致既有线限速运营或停运，存在较大的风险，于是对下穿既有线段线路平纵断面进一步优化.优化后线路全部避开了桥墩，调整在既有桥孔间通过，以规避对既有线结构和运营安全的影响，如图5所示.

图5 锦绣隧道下穿铁路段平面优化情况Fig．5 Plane optimization diagram of Jinxiu tunnel underpass railway section

纵断面坡度调整后情况，设置两个连续900 m长度坡段，采用30‰坡度下压标高约3～5 m，增加了埋深间距，轨面距既有桥墩桩底垂向间距最小约19 m，如图6所示.

图6 锦绣隧道下穿铁路段纵断面优化情况（单位：m）Fig．6 Schematic diagram of longitudinal section optimization of Jinxiu tunnel underpass railway section（unit：m）

优化后线路深埋通过，取消5个既有桥墩桩基托换工程，增大了与既有桥墩间距，虽然缩小了成龙路公路桥桥墩间距，但该工点通过增强工程措施后风险可控.所以通过选线设计阶段方案逐步优化，总体上极大地降低了下穿既有铁路风险.

4 处理好与城区内建（构）筑物的关系

城区内高速公路、铁路、高压输电线路、军事区、学校、大型厂企、油气管线、电力廊道、给排水管线等构筑物密集分布.特别是一些大型、高等级构筑物是城区选线设计的重要控制因素［13］，有时决定着线路方案是否可行，所以工程选线设计时必须处理好邻近、交叉及并行构筑物之间关系，在满足相关技术规范的前提下尽可能绕避，无法绕避时以较小的工程代价予以解决，包括迁改、设涵洞跨越、设置防护等措施.

成自高铁穿越了成都三环路内城市建成区、正在建设的成都市天府新区以及规划建设的东部新区，城市面貌日新月异，地下分布着大量构筑物及管线，规划建设的项目越来越多，地铁建设也突飞猛进，这些都是制约方案的重要因素.尤其是地下建（构）筑物具有一定的隐蔽性，选线设计时处理不好相互之间的关系，可能会造成高铁线路改线、管线构筑物迁改代价巨大等严重后果.针对如此复杂的外部环境，成自高铁在选线设计阶段从以下两方面开展了工作：一是全面掌握地下构筑物资料，做到不遗漏.与政府规划部门以及轨道公司、燃气、通信等主管部门进行充分的对接，请各部门把管辖范围内涉及到的资料提供齐全，并以函件、会议纪要等形式形成正式依据；二是制定科学合理的方案，处理好相互之间关系.掌握相关行业的规范、规定，确定科学合理的交叉、并行段设计方案及工程措施，并委托相关专业评估单位进行安全评估.成自高铁城区段开工建设已有两年多，施工进展顺利，目前土建工程基本完成，没有发生因为地下构筑物、管线遗漏或相互关系处理不当引起的问题.

5 结论

高速铁路引入城区内选线设计是一项涉及面广、综合性强、科学性高的工作.坚持项目可实施性的基本原则，合理确定线路引入径路及敷设方式；车站选址应与地方规划相协调，坚持“近远结合”理念，为将来发展预留条件；在与既有铁路相邻近、交叉地段，坚持从源头防范风险理念［14］，选线设计中做好方案优化工作，从根本上最大限度降低既有铁路施工运营风险.另外要处理好与大型建构筑物的关系［15］，特别是地下隐蔽性构筑物，确保方案合理可行.本文从以上几方面对成自高铁城区内选线设计进行了梳理分析，总结了一些设计经验和原则，可供类似项目参考.