市域快线长大区间穿越山岭地带选线研究

朱鹏

摘要 市域快线设计时速快，平均站间距大，区间隧道长，连接城市间组团，往往会遇到区间穿越山岭地带的情况，地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等因素均会影响区间线路的平、纵断面设计，给选线方案带来一定的难度。文章选取正在建设的武汉市域快线项目，分析长大区间穿越复杂山岭地带的控制因素和实施条件，以路由为切入点，综合各项因素分析研究得出最优选线方案，为类似的轨道交通选线研究提供了借鉴和参考。

关键词 市域快线；选线研究；长大区间；穿越山岭

中图分类号 U223文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）05-0026-03

0 引言

市域（郊）铁路是连接都市圈中心城区和周边城镇组团，提供快速度、大运量的轨道交通系统[1]，其中城市轨道交通制式的线路又称为市域快线。地铁的速度为80～100 km/h，平均站间距约1～2 km，而市域快线的速度为120～160 km/h，平均站间距约3 km以上[2]，市域快线的区间通常更长，更易出现区间穿越山岭地带的情况。一般来说，长大区间穿越山岭地带，选线时通常会进行平面和纵断面设计，综合考虑地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等因素，进行多角度全方位分析。

1 概述

轨道交通19号线属于《武汉市城市轨道交通第四期建设规划（2019—2024年）》[3]，是武汉首条设计时速达到140 km/h的市域快线，平均站间距约4 km，其中花山河站至光谷五路站区间长达6.4 km，盾构隧道外径7.2 m[4]，是全线最长最大的区间，主要穿越九峰山地区，穿越长度约3.6 km，是典型的长大区间穿越山岭地带案例，如图1所示。

2 控制因素介绍

山岭地带人烟稀少、构建筑物零星分布，除了地貌地质条件的直接影响，兼有铁路线或高压线通道布设通过，选线的复杂程度大幅提高。

2.1 地质条件

地质条件是选线考虑的首要因素。九峰山是國家级森林公园，占地333公顷，北至武石城际，南至九峰一路，是武汉地区森林面积最大的绿色资源宝库。公园内山岭起伏，且有水库。

根据地质勘探调查分析，区间穿越山岭沿线地层为（20a-2）中风化泥岩、（20a-1）强风化泥岩、（18a）灰岩（存在岩溶）、（17e-2）中风化炭质灰岩、（19）石英砂岩、（13-2）粉质黏土夹碎石、（10-1）粉质黏土及杂填土，其中的不良地层主要为灰岩和潜在发育的岩溶，如图2所示。

2.2 高压电塔

九峰山地区布设220 kV高压线，主要分布在花山大道两侧，其中部分上跨道路，是区间选线的重要影响因素，主要涉及敷设方式及安全净距。

2.3 既有铁路线

在九峰山北侧，武石城际沿东西向走行，运行时速250 km/h，与花山大道采用框架涵形式立交，是区间选线的重要影响因素，主要涉及穿越节点及隧道埋深，以尽量减小对铁路正常运营的扰动。

2.4 市政道路及高架桥

花山大道是武汉市首条生态景观大道，为双向6～8车道，在穿越九峰山范围，由北至南依次采用地面、隧道、高架（与森林大道立交，如图3所示）、隧道、地面的方式，主要影响了区间选线的平面位置和隧道埋深。

2.5 其他构建筑物

九峰山零星分布有村庄房屋和其他构建筑物，如烈士陵园、治安检查站、动物园、林业科学研究院等，区间选线应尽量选择避让。

3 选线研究

花山河站至光谷五路站区间长，沿线控制因素多，为提高选线效率，对整个区间由北至南进行分段控制和锚固。

第一段为花山河站至铁路线范围，该段难点在于正线与出入线四线立交，之后出入线引入车辆段，正线继续向南下穿铁路线。为尽量降低对铁路线运营的振动影响，区间线路选择从框架涵下方穿越，穿越节点获得铁路部门认可，已经稳定。

第二段为铁路线至九峰一路范围，该段为重点研究对象，在该文进行详细分析研究。

第三段为九峰一路至光谷五路站范围，该段基本为土建预埋段，车站及部分区间已与光谷中心城地下空间配套建设完毕，已经稳定。

3.1 路由比选

花—光区间线路穿越山岭地区的长度将近4 km，考虑地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等因素，对该段进行详细分析，共研究了3个方案，如图4所示。

3.1.1 路由方案一

区间下穿铁路线后，转向花山大道西侧，通过多组曲线避让高压线塔，穿越了多处山岭，如图4所示。该方案特点如下：

（1）曲线统计：区段内线路长约4.11 km，曲线共有7处，最小半径900 m，满足速度对应曲线要求。

（2）敷设方式：区段采用地下敷设方式，满足国家森林公园对施工的控制要求，同时，工法为盾构隧道和矿山法，更好地适应山岭地区岩层多的地质特点。

（3）与高压线的关系：区间隧道避让了高压线塔，最小净距约9 m，大于1倍盾径。

（4）疏散救援：区间共设置2处风井，满足通风排烟和疏散救援的要求。

（5）投资估算：区段线路土建投资约5.8亿。

3.1.2 路由方案二

区间下穿铁路线后，沿花山大道东侧走行，基本与花山大道平行，如图4所示。该方案特点如下：

（1）曲线统计：区段内线路长约4.02 km，曲线共有6处，最小半径900 m。

（2）敷设方式：区段采用地下和明洞段的敷设方式，明洞段需在地面开挖约200 m长度，对九峰山树林植被存在一定的破坏，与林场管理部门存在较大协调量，工法为盾构隧道、矿山法和明挖法。

（3）与高压线的关系：区间隧道避让了高压线塔，最小净距约8 m，大于1倍盾径。

（4）疏散救援：明洞段位于区间中部，基本满足通风排烟和疏散救援的要求，但其地势较低，且位于树木丛林，实施条件相对较差。

（5）投资估算：区段线路土建投资约5.1亿。

3.1.3 路由方案三

区间下穿铁路线后，沿花山大道东侧走行，通过多组曲线选择地势起伏相对平缓的地段，穿越了多处山岭，如图4所示。该方案特点如下：

（1）曲线统计：区段内线路长约4.32 km，曲线共有6处，最小半径800 m，线形明显扭曲。

（2）敷设方式：区段采用地下敷设方式，工法为盾构隧道和矿山法。

（3）与居民区的关系：区间线路穿越了森林大道北侧的密集居民区，带来一定的拆迁协调难度。

（4）疏散救援：区间共设置2处风井，满足通风排烟和疏散救援的要求，但北侧区间风井位于水库泄洪区范围，存在一定的淹没倒灌风险。

（5）投资估算：区段线路土建投资约6.1亿。

3.2 方案比选

考虑环评意见，九峰山森林公园为武汉地区唯一的国家级森林公园，明洞段将会对自然景观、植被、地形地貌、动植物等均造成一定影响，与第四輪规划环评阶段敷设方式不一致（规划环评阶段为地下敷设方式），且变化趋势为环境恶化的方向，建议采用于环境更优的地下敷设方式。经过方案比选，综合考虑实施风险和实施条件、与林场管理部门以及居民区的拆迁协调，方案一具有便于应急疏散、对沿线控制性因素影响小、对规划环评影响小的优点，且线路条件相对较好、投资相对较省。各方案比选详见表1。

4 结论

轨道交通的线路选线工作是地铁设计的“龙头”[5]，长大区间线路的选线方案更是制约全线设计的关键一环，该文以武汉19号线穿越山岭地带的长大区间为工程背景，从地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等角度出发[6]，分析了项目的特点以及控制条件，提出较为合理的路由及对应的整体方案。

（1）应充分考虑山岭不良地层带来的影响，如花岗岩等难以盾构掘进的地层、溶洞等需要特殊处理的地层，并结合工法特点综合考虑实施条件和工程造价。

（2）遇到铁路线和高压线塔，区间应结合敷设方式，尽量保证安全净距满足铁路部门和电力部门的相关要求，尽量减少相互之间的影响和干扰。

（3）基于疏散救援的需求，长大区间的中间风井是必不可少的，应结合行车牵引和通风排烟的模拟结果，确定合理的平面位置。

此外，山岭地带对环境保护和评价的要求相对较多，如基本农田范围线的避让、对林木植被的保护等，考虑环评的一票否决权，应予以充分重视和落实。

参考文献

[1]《交通强国建设纲要》编写组. 交通强国建设纲要[M]. 北京：人民交通出版社， 2020.

[2]陈剑伟. 市域快速轨道系统交直流制式比选研究[J]. 铁道工程学报， 2020（2）： 86-90+97.

[3]武文卿. 国家发展改革委批复武汉市城市轨道交通第四期建设规划[J]. 中国招标， 2019（7）： 4-5.

[4]中铁第四勘察设计院集团有限公司. 武汉市轨道交通19号线工程总体设计研究报告（2019）[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司， 2019.

[5]徐振廷. 城市轨道交通线路选线设计[J]. 交通科技， 2009（S1）： 96-98.

[6]沙金硕. 城市轨道交通线路选线设计思路探究[J]. 铁道建筑技术， 2021（4）： 48-51.