基于多控制因素的市域（郊）线线路比选方案研究

冯 翀 吕洁婷

1. 武汉光谷建设投资有限公司 湖北 武汉 430000

2. 中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北 武汉 430000

随着城市总体规划往城市外围拓展，配套的远郊轨道交通随之增加，穿越非建设区的区间越发多见[1]。在城市轨道交通的建设过程当中，线路设计是整个工程的核心与灵魂，线路的设计与选择直接决定了项目的工程造价、社会经济效益，地铁线路设计是地铁设计当中最重要的前期工作，对于后续的设计、施工、运营及投资都有深远的影响[2-4]。因此，在地铁建设的早期，需对线路设计方案进行优化，通过对比分析，在多组方案中找出最优方案，为后期建设阶段打下坚实的基础。

本研究对于同时具有多种困难条件的复杂线路区间，在综合考虑规划与现状、控制因素、工程地质、施工方法、工程造价等诸多因素的基础上进行方案比选设计，并最终获得经济合理、技术可行的线路方案。

1 线路概况

某线是一条贯穿城市的南北向市域骨架线，线路长36.5km，其中高架段17.40km，明洞长0.25km，U型槽段0.61km，地下段18.19km，设站11座（含预留站1座），其中高架站5座（含预留站1座），地下站6座，换乘站2座，设车辆段1座，预留停车场1座，共需主变2处，利用既有主变1处，新建主变1处。利用既有控制中心，全线速度目标值为120km/h，采用A型车6辆编组，已于2020年开工建设，计划2024年全线通车。

其中，某区段线路途经了规划的生态绿化区，该区域现状为以散布的村落、农田、绿地为主。地势起伏较大，最大高差达37米。另外，该区域复杂控制因素多，主要有高铁及铁路编组站、500KV高压线、敏感区、燃气管线、高速公路等。

2 控制因素分析

2.1 铁路及规划快速道路网

（1）铁路：合武铁路设计时速为250km/h；郑武高铁设计时速为350km/h。（2）快速道路网：绕城高速为双向四车道，设计时速120公里；国道为一级公路，双向四车道；规划快速路道路红线宽60m，双向六车道。

线路在穿越铁路时需充分考虑穿越角度和净空、净距等要求，在上跨快速道路网时，需满足道路净空要求；另外，郑武高铁和合武铁路在该段相距较近，桥梁孔跨未对孔布设，线路在依次下穿合武左线、郑武双线、合武右线时，需满足与其净距和净空要求，选择合理可行的穿越位置为本段线路的研究重点。

2.2 高压线及燃气管线

木泉线500KV、孝张线220KV、环张线220KV、环横线110KV、香环线220KV。

该区段高压线分布众多，线路尽量绕避高压线，无法绕避的高压线采取升塔或迁改等措施。考虑500KV的高压线迁改困难，本次重点研究线路在平面上避开其铁塔，在纵断面上采取下穿方式，并保证轨面与其距离16m以上。

综合以上控制因素，本次研究了四个穿越方案。

图1 控制因素分布图

3 线路设计原则

为了实现将本工程建设成功能可靠、安全可控、与周边环境协调、保证安全、经济和效益高度统一的节约型、环保型地铁的目标，在满足相关规范要求的基础上[5,6]，基于相关文献本工程设计提出如下四点基本的设计原则[7,8]：

（1）线路位置及车站分布符合城市总体规划和城市轨道交通线网规划的要求。

（2）线路平面应在满足功能的前提下因地制宜，优先选择较大的曲线半径。在工程投资增加不大的情况下线型力求顺直。

（3）车站设置应与轨道交通网、城市道路网及公共交通网相结合，串联大型客流集散点，方便与地面公交的换乘，提高城市公共交通体系的运营服务水平，发挥轨道交通在城市公共交通中的骨干作用；

（4）线路的敷设方式应结合道路断面，考虑线路对环境及景观的影响和规划的要求进行比选。

4 线路方案比选研究

4.1 中部下穿高铁方案（U型槽下穿）

该方案线路长10.785km（U型槽：1km；桥梁：9.785km）；敷设方式为高架+地面；与高铁桥墩最小净距4.4m；与高铁交角为70°；在国道西侧地块内预留远期设站条件。

图2 中部下穿高铁方案（U型槽下穿）纵断面及剖面图

4.2 中部下穿高铁方案（盾构下穿）

该方案线路长10.785km（地下段：3.7km；U型槽：0.35km；桥梁：6.735km）；敷设方式为高架+地下；与高铁桥墩最小净距4.4m；与高铁交角为70°；在国道西侧地块内预留远期设站条件。

图3 中部下穿高铁方案（盾构下穿）纵断面及剖面图

4.3 东侧下穿高铁方案

该方案线路长10.905km（U型槽：1km；桥梁：9.905km）；敷设方式为高架+地面；与高铁桥墩最小净距5m；与高铁交角为75°；在国道东侧地块内预留远期设站条件；线路与国道间的净空不满足，国道需改移。

图4 东侧下穿高铁方案纵断面及剖面图

4.4 西侧上跨高铁方案

该方案线路长10.56km，线路顺直；敷设方式为高架，与高铁交角为30°；远期预留车站离国道较远，对国道西侧地块客流吸引较差。同时该方案上跨高铁，协调难度大。

图5 西侧上跨高铁方案纵断面及剖面图

综合分析，中部下穿高铁方案（U型槽下穿）方案合理，下穿500kv高压线满足净距要求，高压线无需迁改；靠近318国道设站，客流吸引较好，故本次予以推荐。

表1 穿越高铁方案比较表

5 结论及建议

（1）本研究中推荐方案充分考虑线型条件、穿越控制因素条件、征地拆迁、经济性、工程重难点以及对规划的影响等对线路施工、运营等重要判断指标的影响。

（2）推荐的线路平面具有客流条件好、工程造价低、对敏感设施进行了避让等优点，通过对纵断面的合理设计确保了在高落差的地形条件下旅客的舒适性。

（3）上跨铁路编组为本段线路的关键控制因素，建议桥梁设计时采用线外悬臂挂篮现浇-转体合龙的施工形式以最大程度的减小地铁施工对高铁线路运营所产生的影响。