軌道交通建設與城市道路相結合研究

徐 達

(中國鐵路設計集團有限公司,天津 300251)

1 概述

隨著我國經濟的快速發展，城鎮化進程不斷加快，城市規模日益增大，城市的集聚效應日益凸顯，城市群已經成為中國經濟社會發展的重要載體。城市的發展離不開軌道交通的建設，城市內部多以地鐵、輕軌等軌道交通為主[1]。而在縮短市域時空距離上，城際鐵路則承擔著提升城市集群化，推動區域經濟發展的重要作用[2]。地鐵、輕軌與城際鐵路等軌道交通線路基本走向一般沿主要交通走廊，并與城市的發展方向相吻合[3]。城市土地資源有限，征拆費用高昂，并且城市建筑大部分存在樁基，軌道線路敷設一般應盡量避開對地塊的切割[4]。這就促使軌道交通選線時一般沿既有或規劃城市道路敷設。將軌道交通與城市道路共線研究，建設現代化、多層次的綜合交通體系，是目前的發展態勢。為實現這一預期，就需要在規劃、設計、建設過程中，從空間布局、線形匹配、建設時序上，做到統籌考慮，以達到合理布局，空間共享，減少工程浪費，降低大拆大挖對城市交通的影響等目的[5]。根據現行標準、規范，并結合工程實例，對軌道交通建設與城市道路之間的結合進行探討研究。

2 空間結構關系分析

軌道交通沿城市道路敷設，典型的空間結構關系分為：軌道交通沿城市道路地下敷設；軌道交通沿城市道路以高架敷設；軌道交通沿道路地面敷設。應綜合考慮城市環境要求，城市空間布局規劃，以環境適應性、技術可行性與經濟合理性為參考指標進行方案的選取[6]。

2.1 軌道交通沿城市道路地下敷設

軌道交通沿道路地下敷設的空間布局方式，主要考慮了軌道交通對城市環境的影響，在城市建筑密集的主城區或道路兩側有對景觀環保有較高要求的控制地物段多采用這種形式。一般是軌道交通采用盾構或暗挖施工方法在既有城市道路地面下施工。在施工過程中，主要是站點的開挖，以及有樁基的既有城市橋梁的拆復建對城市道路產生影響。待施工完成后，即恢復原貌，這是城市主城區采用較多的一種建設方式。

2.2 軌道交通沿城市道路高架敷設

在城郊區域內，或兩個城市之間，對環境敏感性要求較低，并且符合城市環境功能區劃及相關環境保護標準的要求，同時為了降低工程造價，軌道交通以高架形式沿道路路中或路側敷設。這種方式適合于城市道路建設之初即為后期實施軌道交通預留了建設條件，或軌道交通與城市道路同步規劃同步實施的情況[7]。如果在既有城市道路路中敷設高架橋，道路中分帶寬度不能滿足建設要求，則需要對道路斷面進行拓寬改造。

2.3 軌道交通沿城市道路地面敷設

基于軌道交通不能與城市道路平面交叉的原則(除有軌電車外)，在城市中一般軌道交通不會選擇沿城市道路以路基方式敷設。但是在軌道交通由高架轉為地下的過渡段，會采用路基形式。尤其是軌道交通沿路中敷設，會占用大量道路資源，引起城市道路的較大改造。因此，在選線時應將過渡段落設置于道路兩側有較大拓寬條件的地段，避免道路資源被占壓，形成交通瓶頸。

3 線形技術指標適應性研究

軌道交通和城市道路沿同一走廊帶敷設，兩者相結合的密切程度，線形上能否達到協調共線，對前期交通走廊的選擇，后期道路改造規模、交通疏解難易等有很大的影響[8]。這就需要研究兩者線形技術指標的匹配適應性。

3.1 平面線形指標匹配

軌道交通與城市道路平面線形主要技術指標由圓曲線、緩和曲線、直線段長度及平縱配合等要素和條件決定[9]。軌道交通的特性決定了直線段更適合其行車的舒適性及維修養護，在平直的城市道路中，兩者相結合沒有問題。因此，平面線形的匹配，取決于兩者的圓曲線半徑能否相匹配，緩和曲線等因素可通過優化調整加以解決。城市道路根據道路等級不同，設計速度為20～100 km/h[10]。城市軌道交通設計最高運行速度一般為80 km/h[11]，隨著城市軌道交通建設由中心向外圍發展，120～160 km/h速度的市域快速軌道交通線路也越來越多[12]。城際鐵路設計速度分為120、160、200 km/h，限速地段設計速度分為60、80、100 km/h[13]。將軌道交通不同設計速度下的最小半徑值，與城市道路不同設計速度下的最小半徑值繪制成平曲線匹配圖，如圖1所示。

圖1 軌道交通與城市道路平曲線匹配曲線

從圖1可以看出，速度60～100 km/h的軌道交通最小圓曲線半徑與相同速度等級下的城市道路設置超高的一般平曲線最小半徑值非常接近，最小半徑在300～650 m。因此，在這個設計速度范圍內，軌道交通與城市道路平曲線具有良好的匹配性。速度在80～160 km/h的軌道交通的圓曲線最小半徑在400～1 500 m，而城市道路在50～100 km/h速度范圍內的不設超高的最小半徑值為400～1 600 m，能夠將軌道交通的最小半徑包含在內。因此，設計速度為80～160 km/h的軌道交通與設計速度為50～100 km/h的城市道路不設超高情況下的平曲線指標匹配良好。城市道路20～40 km/h設計速度下的圓曲線最小半徑較小，與軌道交通匹配性較差，該速度下的城市道路多為支路及次干路。因此，可通過對照線形匹配性，選擇平面線形指標良好的較高等級城市道路作為軌道交通的敷設通道[14]。

3.2 縱斷面指標匹配

城際鐵路正線最大坡度不宜大于20‰，困難條件下經技術經濟比選后不應大于30‰[13]。地鐵正線的最大坡度宜采用30‰，困難地段最大坡度可采用35‰[11]。而城市道路的最大縱坡依據設計速度的不同取值在3%～8%。因此，只有在地形條件平坦的區域，縱坡較小的城市道路段，縱斷面可以與軌道交通較好匹配。而軌道交通可通過調整埋深及高架橋梁高度來調整縱坡，以達到與城市道路的相匹配。

4 城市道路改造研究

4.1 改造主要原則

4.1.1 滿足交通功能需求

軌道交通的建設不應以降低城市道路的通行能力為代價，改造后的道路要滿足其在交通路網中的功能定位[15]。原則上改造后的車道數及行車道寬度等技術指標不低于原道路設計標準，并且改造段落應與整條道路標準協調一致。

4.1.2 結合規劃，注重建設時序

軌道交通建設引起的道路改造，應結合道路遠期規劃一次改造到位，避免反復開挖建設造成工程浪費，并降低對城市交通的影響。與新建道路共線段，宜做到同步設計同步施工。不能同步實施的，兩者應結合設計，預留建設條件[16]。

4.1.3 控制用地，減少拆遷

道路改造應確定合理的斷面形式和適當的規模，盡量控制在道路紅線范圍內。對于部分因軌道交通的引入導致既有紅線范圍無法滿足斷面布設要求時，應充分結合道路兩側用地規劃，確保路側具備紅線拓寬條件，繞避重大拆遷[17]。

4.1.4 交通銜接順暢，確保交通安全

軌道交通沿道路高架段落，特別是小半徑曲線段，應做好線性誘導及安全防護措施；軌道交通高架跨越道路交叉口，針對橋墩布設，做好交通渠化，并應滿足安全停車視距三角形限界要求。做好與交叉道路的有效銜接，設置合理的交通標志標線，確保交通安全[18]。

4.2 工程實例

4.2.1 項目概況

作為杭州都市圈城際網的一條重要線路，某城際鐵路項目起點從杭州某地鐵車站引出，終點連接紹興柯橋區，接入紹興某地鐵線路貫通運營。線路全長20.2 km，共設車站9座，速度目標值為100 km/h，是連接杭州與紹興的快速軌道通道。

本項目在紹興柯橋區約8.5 km長線路，主要沿既有城市主干路群賢路敷設，群賢路既有橫斷面為三幅路形式，為雙向四車道，總寬度為36 m，如圖2所示。

圖2 群賢路現狀橫斷面(單位：m)

群賢路遠期規劃為雙向六車道，橫斷面總寬為42 m，采用四幅路形式，如圖3所示。

圖3 群賢路遠期規劃橫斷面(單位：m)

4.2.2 空間關系分析

在紹興市郊區段，城際鐵路沿群賢路路側的城市綠帶以高架形式敷設。從圖4可以看出，在郊區段，城際線位兩側綠地農田較多，零散分布著工廠企業，區域內環境敏感性較低，城際鐵路的高架建設不會對本區域范圍內造成空間及環境上的較大切割。并且沿路側綠帶高架敷設，既不會引起較大拆遷，又可降低工程造價，節省投資，是十分經濟合理的空間布設方式。

圖4 城際鐵路高架敷設典型段落平面示意

線路進入市區段后，由圖5可以看出，在市區區域范圍內，線路兩側密集分布商業區、居民聚集區、公園濕地、廣場劇院等。從環評角度對線路的環境可行性進行論證，高架敷設產生的噪聲、振動等對自然環境、生活環境、城市生態景觀造成較大不利影響[19]。結合城市的整體發展態勢，高架會對城市整體空間進行切割，對城市建筑景觀產生不利影響，不利于城市發展。因此，確定本段落內線路適宜沿道路地下敷設的方式。

圖5 城際鐵路地下敷設典型段落平面示意

綜上所述，城際鐵路在沿群賢路敷設過程中，既考慮了經濟合理性，同時又結合了城市的空間發展規劃。空間關系分段設置合理，技術上可行。

4.2.3 線形匹配關系

經過對城際鐵路與群賢路線形情況對照，在并行段，群賢路圓曲線最小半徑為450 m，最大半徑值為2 000 m，具體情況如表1所示。

表1 城際鐵路與城市道路曲線半徑匹配關系

由表1可知，城際鐵路曲線線形指標采用值，能夠與群賢路較好匹配。群賢路曲線半徑450 m處，雖然不能滿足城際鐵路相匹配的最小半徑500 m的要求，但此處為地下段，城際線位可適當偏離道路線位中心線，不會對道路及兩側建筑物產生影響。群賢路所處地勢平坦，無較大縱坡，能夠滿足鐵路縱斷面的適應性要求。因此，無論是沿群賢路路側綠帶高架敷設，還是沿路中高架敷設，以及沿路地下敷設，城際鐵路從平面和縱斷面上都能夠與城市道路較好的擬合，線形匹配良好，不會造成較大的征拆。

4.2.4 道路改造方案

湖安路至寶業路段，軌道交通由路側高架轉為沿路中高架敷設，需對既有道路進行改造。結合遠期規劃，直接將道路橫斷面拓寬至44 m，軌道交通高架敷設在4 m寬的中分帶上，城市道路拓寬為雙向六車道，改造后斷面形式如圖6所示。

圖6 群賢路與城際鐵路高架相結合橫斷面(單位：m)

寶業路至小佐路段，為軌道交通的入地過渡段。此段軌道交通占用道路寬度約16 m，需對道路兩側進行較大拓寬。既有道路兩側為城市綠帶，存在拓寬條件，改造后道路斷面形式如圖7所示。

圖7 城際鐵路U槽段群賢路橫斷面(單位：m)

改造后的道路平面如圖8所示。

圖8 群賢路改造典型段落平面

5 結語

為有效利用城市土地與空間資源，軌道交通建設應沿城市主要交通走廊敷設，并且要與城市的發展方向相吻合，這點可以作為前期規劃和可行性研究中確定線路走向的主要參考點。

軌道交通沿城市道路采用高架、地下、地面敷設方式的選擇，應建立在對道路兩側城市環境要求及城市空間布局規劃充分調研的基礎上，以環境適應性、技術可行性、經濟合理性為判斷指標，分段確定合理的空間關系。

為降低對城市道路及周邊環境的影響，控制道路改造規模，降低工程實施難度，軌道交通與城市道路兩者應具有較好的線形適應性。本文提出了以技術指標匹配性為參考指標，進行線路走向選擇的方法。并在實際工程中通過對城市道路平縱指標的分析，指導軌道交通線形指標的選取，從而得出兩者適宜的線形匹配關系，減小了征拆，提高了經濟效益。