成自高鐵城區內選線設計研究

牛建青

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

新建成都至自貢高速鐵路是一條長途客流與城際客流并重的區域性快速客運干線，起點從既有成都東站引出，終點接綿瀘高鐵自貢東站，設計時速350 km（成都東至天府段時速250 km）.正線全長177 km，新建天府、空港、天府機場、資陽西、球溪及威遠6座車站，天府動車所1座［1］.線路在樞紐段穿越了建成區錦江區、在建天府新區及東部新區三個城區范圍，區域內地形、地質條件較為簡單，但控制因素復雜多樣，廣泛分布有環境敏感點、鐵路、公路及大型建（構）筑物.

鐵路選線設計是鐵路項目建設中涉及面廣、科學性高、系統性強的一項多學科核心工作［2］.朱穎［3］對制約高速鐵路選線的主要因素要進行了分析，提出了環保選線、地質選線、資源選線、重大工程優先選址、橫斷面選線的綜合選線理念.張志勤［4］通過分析城市周邊發展態勢對市域鐵路選線的影響，提出選線設計應堅持與城市規劃發展相協調的設計思路.汪時中［5］分析了市域鐵路不同敷設方式對城市規劃、城市環境、城市景觀的影響.沙金碩［6］從影響因素、平縱斷面設計等的角度分析了北京地鐵7號線選線思路.

對于鐵路選線的研究，大多集中在從環保選線、地質選線及資源選線角度進行分析［7］，從城區選線角度分析的較少.而對于城區選線大多集中在市域鐵路、地鐵等領域，涉及到高速鐵路城區選線的研究較少.本文從城區內線路引入徑路及敷設方式、車站選址、規避降低既有鐵路風險、以及處理好與地下構筑物間關系等四個方面，對城區內高速鐵路選線設計進行了分析，總結了一些設計經驗和原則，可供類似項目參考.

1 合理確定城區內線路引入徑路及敷設方式

高速鐵路在城區范圍合理選擇線路徑路及敷設方式，應充分重視環境敏感點、重大建（構）筑物等控制因素對線路方案的影響程度，以及對項目可實施的制約性.選線設計應從契合城市規劃、規避社會風險、保證方案落地等方面入手，將項目可實施性作為方案研究的第一要素及首要前提條件，再進一步結合工程投資等因素綜合選定方案.否則雖然投資節省，但項目推進困難，最終無法落地實施，進而導致方案重新調整、項目推進滯后、勘察設計成本增加等一些不好的后果.成自高鐵在城區內線路引入徑路及敷設方式的選線設計中，很好地貫徹了這一原則，各階段正常推進，項目現已開工建設，工程實施順利.

1.1 線路引入徑路分析

成都東站至天府段線路徑路方案起點自成都樞紐既有成都東站引出，在天府新區合江鎮新建天府站，線路位于成都市錦江區及天府新區范圍，穿行于成都市中心城區，沿線建筑物、交通路網密布；環境敏感點有城市居民聚集區、三圣森林公園、白鷺灣濕地公園等.根據線路走向及上述控制因素，本段線路徑路主要有沿既有鐵路通道方案及沿成自瀘高速公路通道兩個方案，如圖1所示.

圖1 成都東站至天府段線路徑路方案示意圖Fig．1 Schematic diagram of route scheme from Chengdu east railway station to Tianfu station

沿既有鐵路通道方案線路自成都東站引出后主要沿既有貨車外繞鐵路通道前行，線路長度24.5 km.沿成自瀘高速公路通道方案線路自成都東站引出后主要沿成自瀘高速公路前行，線路長度24.1 km.沿成自瀘高速公路通道方案線路兩側建筑物密集（如圖2所示），且成都南聯絡線（連接成都南站）橫穿錦江198綠道、成都國際賽車場，對規劃及環境影響大，涉及的大型建（構）筑物多，方案可實施性較差；沿既有鐵路通道方案沿線相對空闊，對規劃影響較小，工程可實施性強.地方政府也要求采用社會穩定風險較小的沿既有鐵路通道方案，結合工程可實施性、城市規劃及工程投資等因素，確定采用沿既有鐵路通道方案.

圖2 城區方案示意圖Fig．2 Schematic diagram of urban scheme

1.2 線路敷設方式分析

成都東站至三環路段線路位于城市中心地段，周邊敏感點密布，與多條鐵路及城市主干道交叉，且臨近住宅小區，線路附近分布有錦江國際小區高層建筑等多個樓盤，環保、工程安全及社會穩定等風險非常突出.由于控制因素眾多，線路通道唯一、平面位置固定.在平面位置確定的情況下，選線設計時進一步從線路的縱斷面敷設形式做了研究，分別研究了鐵路上跨和鐵路下穿兩個方案，如圖3所示.

圖3 成都東至三環路段間城市中心地段方案示意圖Fig．3 Schematic diagram of urban central section between Chengdu East and Third Ring Road

鐵路上跨方案：線路由成都東站引出以橋梁形式與鐵路東環線并行至成龍大道，折向南上跨成龍大道、成綿樂鐵路、成昆鐵路、東環線、成渝客專成都南聯絡線及三環路，線路長度4.05 km.

鐵路下穿方案：線路由成都東站引出與鐵路東環線并行，上跨驛都大道后以錦繡隧道下穿成龍大道、成綿樂鐵路、成昆鐵路、東環線、成渝客專成都南聯絡線及三環路，線路長度4.2 km.

本段線路位于繁華街區，環境敏感點較多，尤其是跨過驛都大道后線路走行于錦江國際花園小區與既有鐵路之間（如圖4所示），兩個方案都可以滿足環保要求，但距離較近.經研究，鐵路上跨方案投資較鐵路下穿方案省6億元，但該方案施工及運營對期間周邊居民干擾大，社會穩定風險極高，實施過程中極有可能引起群體事件，可實施性極差，最終確定采用投資高但可實施性好的鐵路下穿方案，同時，通過橫斷面控制，線路盡量緊貼東環鐵路前行，最大限度增大與建筑物的距離.

圖4 錦江國際花園小區關系示意圖Fig．4 Schematic diagram of plane relationship between Jinjiang international city community and existing railway

2 城區內車站設置與城市發展有機結合

樞紐內大型車站選址往往影響著兩端線路走向及工程設置，因此是選線設計的重要研究內容，城區內大型車站選址應與城市規劃相協調，做到和諧統一、相互促進、共同發展［8］；同時，大型車站作為區域內重要的綜合交通樞紐，設計時應堅持“無縫銜接、零換乘”理念做好與其他交通方式的銜接.另外，城市規劃建設有一定的時間局限性，隨著國家及地方政策、外部環境等因素的變化進行調整，所以應堅持“近遠結合”理念.在選線設計時，合理預留一定的條件，以滿足將來發展需要［9］.

2.1 與城市規劃相互協調、有機結合

大型車站的選址應與城市規劃相互協調、有機結合，滿足居民便捷出行需求，提升地方土地價值，相互促進發展，但大型車站占地面積較大，地方政府在進行規劃時，考慮到自身的一些利益，規劃預留的車站用地不一定符合高鐵利益，導致出現高鐵建設工程代價大、運營條件較差等情況，因此大型車站的選址應與城市規劃相互協調、做到和諧統一、相互促進、共同發展.

1）根據成都樞紐總圖規劃，成都樞紐形成成都、成都東、十陵站以及天府、成都南、成都西站“三主三輔”客運站布局，天府站作為樞紐內輔助客運站配合天府新區的建設，服務天府新區旅客出行，輔助成都東站辦理部分動車始發終到及通過作業，地位十分重要.天府新區相關部門在前期規劃階段，已對天府站、地鐵18號、19號線等交通項目進行重點規劃研究，成自高鐵前期研究中進行了充分論證比選，最終確定了既符合地方規劃要求，又滿足鐵路本身要求，并與地鐵18、19號線無縫銜接的天府站位置.

2）根據成都樞紐總圖規劃，在天府站附近新建天府動車運用所.動車所占地面積約2 000畝，按照地方政府最初規劃，動車所選址在三星鎮，該方案動走線以隧道工程穿越龍泉山，與龍泉山斷層兩次小角度相交，巖體破碎，工程風險極大；其次，該方案與東山大道、東風渠、中航油輸油管線等大型構筑物多次交叉；另外該方案動車走行距離長，運營耗能大、費用高、效率低.可見該方案工程代價大、風險高、運輸條件差，缺點非常明顯，不符合鐵路本身的要求，需要調整選址規劃.經過后續多次審查對接工作，天府動車所選址調整為合江鎮.合江鎮站址方案線路長度短，工程投資省、工程風險低，動車走行距離短，耗能低，與其它設施交叉干擾影響小，充分體現了車站選址與地方規劃的協調統一原則.

2.2 預留遠期發展條件

社會經濟在迅速發展，人民群眾對出行需求也越來越高，高鐵路網也在不斷完善，在選線設計過程中應根據地方要求、區域形勢發展等因素合理預留遠期發展條件，滿足將來發展需要.

2.2.1 天府站預留遠期項目引入條件

天府站為成都樞紐輔助客運站，按照近遠期結合的原則分南、北兩個車場布置，按照規劃，近期考慮成自高鐵、成達萬高鐵及天府至朝陽湖鐵路等工程引入南場，遠期考慮成都至三臺城際、成攀城際等鐵路工程引入北場（預留）.另外，天府新區作為成都市未來主要發展的區域，后續可能會有一些新規劃的鐵路項目引入天府站，比如目前地方政府提出的成都外環鐵路，因此，選線設計時確定天府站范圍采用有砟軌道結構，為將來線路引入及車站擴展預留了條件.

2.2.2 設計預留條件，變更增設空港站［10］

地方政府在前期設計階段提出了增設空港站的需求，但出于某種原因，沒有出具正式函件，考慮到增設該站的可能性較大，選線設計階段在對工程條件影響不大的情況下預留了設站平縱斷面條件.成自高鐵開工建設后，成都東部新區成立，政府正式去函相關主管部門請求增設空港站，并承諾全部出資，考慮到東部新城為成都市主要發展區域之一，為滿足城市發展和人民群眾交通出行需求，同意增設該站，由于選線設計時預留了條件，地方增設該站的需求才得以實現.

3 從源頭防范降低既有鐵路風險

3.1 設計原則

城區樞紐內存在接軌既有站、與既有線交叉或并行等涉及既有線情況，堅持安全風險防范，保證既有鐵路結構安全及運營安全是涉及既有線時選線設計的基本原則［11］.

選線設計階段是項目風險防范的源頭，從源頭開展識別風險、規避風險、防范風險工作是做好風險控制的根本保證，可以從根本上最大限度地降低工程風險［12］.成自高鐵在成都東站至三環路段下穿既有鐵路選線設計中，首先對存在的風險類型進行了分析判識，進而通過線路平縱斷面的逐步優化、深化設計，將既有線結構對運營安全主要風險進行了規避，從根本上減少對既有橋梁設施的影響，將施工風險降到最低.

3.2 下穿既有鐵路風險防范

成都東至三環路段下穿成渝成都南下行聯絡線，下穿隧道采用盾構法施工.原初設方案下穿段對4個橋墩采用預應力混凝土托換梁的方案，設置4根Φ1.5 m或Φ1.8 m鉆孔樁，對既有橋墩進行加固或托換.

考慮到采用樁基托換方案施工過程中既有鐵路可能出現較大下沉變形，導致既有線限速運營或停運，存在較大的風險，于是對下穿既有線段線路平縱斷面進一步優化.優化后線路全部避開了橋墩，調整在既有橋孔間通過，以規避對既有線結構和運營安全的影響，如圖5所示.

圖5 錦繡隧道下穿鐵路段平面優化情況Fig．5 Plane optimization diagram of Jinxiu tunnel underpass railway section

縱斷面坡度調整后情況，設置兩個連續900 m長度坡段，采用30‰坡度下壓標高約3～5 m，增加了埋深間距，軌面距既有橋墩樁底垂向間距最小約19 m，如圖6所示.

圖6 錦繡隧道下穿鐵路段縱斷面優化情況（單位：m）Fig．6 Schematic diagram of longitudinal section optimization of Jinxiu tunnel underpass railway section（unit：m）

優化后線路深埋通過，取消5個既有橋墩樁基托換工程，增大了與既有橋墩間距，雖然縮小了成龍路公路橋橋墩間距，但該工點通過增強工程措施后風險可控.所以通過選線設計階段方案逐步優化，總體上極大地降低了下穿既有鐵路風險.

4 處理好與城區內建（構）筑物的關系

城區內高速公路、鐵路、高壓輸電線路、軍事區、學校、大型廠企、油氣管線、電力廊道、給排水管線等構筑物密集分布.特別是一些大型、高等級構筑物是城區選線設計的重要控制因素［13］，有時決定著線路方案是否可行，所以工程選線設計時必須處理好鄰近、交叉及并行構筑物之間關系，在滿足相關技術規范的前提下盡可能繞避，無法繞避時以較小的工程代價予以解決，包括遷改、設涵洞跨越、設置防護等措施.

成自高鐵穿越了成都三環路內城市建成區、正在建設的成都市天府新區以及規劃建設的東部新區，城市面貌日新月異，地下分布著大量構筑物及管線，規劃建設的項目越來越多，地鐵建設也突飛猛進，這些都是制約方案的重要因素.尤其是地下建（構）筑物具有一定的隱蔽性，選線設計時處理不好相互之間的關系，可能會造成高鐵線路改線、管線構筑物遷改代價巨大等嚴重后果.針對如此復雜的外部環境，成自高鐵在選線設計階段從以下兩方面開展了工作：一是全面掌握地下構筑物資料，做到不遺漏.與政府規劃部門以及軌道公司、燃氣、通信等主管部門進行充分的對接，請各部門把管轄范圍內涉及到的資料提供齊全，并以函件、會議紀要等形式形成正式依據；二是制定科學合理的方案，處理好相互之間關系.掌握相關行業的規范、規定，確定科學合理的交叉、并行段設計方案及工程措施，并委托相關專業評估單位進行安全評估.成自高鐵城區段開工建設已有兩年多，施工進展順利，目前土建工程基本完成，沒有發生因為地下構筑物、管線遺漏或相互關系處理不當引起的問題.

5 結論

高速鐵路引入城區內選線設計是一項涉及面廣、綜合性強、科學性高的工作.堅持項目可實施性的基本原則，合理確定線路引入徑路及敷設方式；車站選址應與地方規劃相協調，堅持“近遠結合”理念，為將來發展預留條件；在與既有鐵路相鄰近、交叉地段，堅持從源頭防范風險理念［14］，選線設計中做好方案優化工作，從根本上最大限度降低既有鐵路施工運營風險.另外要處理好與大型建構筑物的關系［15］，特別是地下隱蔽性構筑物，確保方案合理可行.本文從以上幾方面對成自高鐵城區內選線設計進行了梳理分析，總結了一些設計經驗和原則，可供類似項目參考.