市域快線長大區間穿越山嶺地帶選線研究

朱鵬

摘要 市域快線設計時速快，平均站間距大，區間隧道長，連接城市間組團，往往會遇到區間穿越山嶺地帶的情況，地質條件、敷設方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環境協調等因素均會影響區間線路的平、縱斷面設計，給選線方案帶來一定的難度。文章選取正在建設的武漢市域快線項目，分析長大區間穿越復雜山嶺地帶的控制因素和實施條件，以路由為切入點，綜合各項因素分析研究得出最優選線方案，為類似的軌道交通選線研究提供了借鑒和參考。

關鍵詞 市域快線；選線研究；長大區間；穿越山嶺

中圖分類號 U223文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0026-03

0 引言

市域（郊）鐵路是連接都市圈中心城區和周邊城鎮組團，提供快速度、大運量的軌道交通系統[1]，其中城市軌道交通制式的線路又稱為市域快線。地鐵的速度為80～100 km/h，平均站間距約1～2 km，而市域快線的速度為120～160 km/h，平均站間距約3 km以上[2]，市域快線的區間通常更長，更易出現區間穿越山嶺地帶的情況。一般來說，長大區間穿越山嶺地帶，選線時通常會進行平面和縱斷面設計，綜合考慮地質條件、敷設方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環境協調等因素，進行多角度全方位分析。

1 概述

軌道交通19號線屬于《武漢市城市軌道交通第四期建設規劃（2019—2024年）》[3]，是武漢首條設計時速達到140 km/h的市域快線，平均站間距約4 km，其中花山河站至光谷五路站區間長達6.4 km，盾構隧道外徑7.2 m[4]，是全線最長最大的區間，主要穿越九峰山地區，穿越長度約3.6 km，是典型的長大區間穿越山嶺地帶案例，如圖1所示。

2 控制因素介紹

山嶺地帶人煙稀少、構建筑物零星分布，除了地貌地質條件的直接影響，兼有鐵路線或高壓線通道布設通過，選線的復雜程度大幅提高。

2.1 地質條件

地質條件是選線考慮的首要因素。九峰山是國家級森林公園，占地333公頃，北至武石城際，南至九峰一路，是武漢地區森林面積最大的綠色資源寶庫。公園內山嶺起伏，且有水庫。

根據地質勘探調查分析，區間穿越山嶺沿線地層為（20a-2）中風化泥巖、（20a-1）強風化泥巖、（18a）灰巖（存在巖溶）、（17e-2）中風化炭質灰巖、（19）石英砂巖、（13-2）粉質黏土夾碎石、（10-1）粉質黏土及雜填土，其中的不良地層主要為灰巖和潛在發育的巖溶，如圖2所示。

2.2 高壓電塔

九峰山地區布設220 kV高壓線，主要分布在花山大道兩側，其中部分上跨道路，是區間選線的重要影響因素，主要涉及敷設方式及安全凈距。

2.3 既有鐵路線

在九峰山北側，武石城際沿東西向走行，運行時速250 km/h，與花山大道采用框架涵形式立交，是區間選線的重要影響因素，主要涉及穿越節點及隧道埋深，以盡量減小對鐵路正常運營的擾動。

2.4 市政道路及高架橋

花山大道是武漢市首條生態景觀大道，為雙向6～8車道，在穿越九峰山范圍，由北至南依次采用地面、隧道、高架（與森林大道立交，如圖3所示）、隧道、地面的方式，主要影響了區間選線的平面位置和隧道埋深。

2.5 其他構建筑物

九峰山零星分布有村莊房屋和其他構建筑物，如烈士陵園、治安檢查站、動物園、林業科學研究院等，區間選線應盡量選擇避讓。

3 選線研究

花山河站至光谷五路站區間長，沿線控制因素多，為提高選線效率，對整個區間由北至南進行分段控制和錨固。

第一段為花山河站至鐵路線范圍，該段難點在于正線與出入線四線立交，之后出入線引入車輛段，正線繼續向南下穿鐵路線。為盡量降低對鐵路線運營的振動影響，區間線路選擇從框架涵下方穿越，穿越節點獲得鐵路部門認可，已經穩定。

第二段為鐵路線至九峰一路范圍，該段為重點研究對象，在該文進行詳細分析研究。

第三段為九峰一路至光谷五路站范圍，該段基本為土建預埋段，車站及部分區間已與光谷中心城地下空間配套建設完畢，已經穩定。

3.1 路由比選

花—光區間線路穿越山嶺地區的長度將近4 km，考慮地質條件、敷設方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環境協調等因素，對該段進行詳細分析，共研究了3個方案，如圖4所示。

3.1.1 路由方案一

區間下穿鐵路線后，轉向花山大道西側，通過多組曲線避讓高壓線塔，穿越了多處山嶺，如圖4所示。該方案特點如下：

（1）曲線統計：區段內線路長約4.11 km，曲線共有7處，最小半徑900 m，滿足速度對應曲線要求。

（2）敷設方式：區段采用地下敷設方式，滿足國家森林公園對施工的控制要求，同時，工法為盾構隧道和礦山法，更好地適應山嶺地區巖層多的地質特點。

（3）與高壓線的關系：區間隧道避讓了高壓線塔，最小凈距約9 m，大于1倍盾徑。

（4）疏散救援：區間共設置2處風井，滿足通風排煙和疏散救援的要求。

（5）投資估算：區段線路土建投資約5.8億。

3.1.2 路由方案二

區間下穿鐵路線后，沿花山大道東側走行，基本與花山大道平行，如圖4所示。該方案特點如下：

（1）曲線統計：區段內線路長約4.02 km，曲線共有6處，最小半徑900 m。

（2）敷設方式：區段采用地下和明洞段的敷設方式，明洞段需在地面開挖約200 m長度，對九峰山樹林植被存在一定的破壞，與林場管理部門存在較大協調量，工法為盾構隧道、礦山法和明挖法。

（3）與高壓線的關系：區間隧道避讓了高壓線塔，最小凈距約8 m，大于1倍盾徑。

（4）疏散救援：明洞段位于區間中部，基本滿足通風排煙和疏散救援的要求，但其地勢較低，且位于樹木叢林，實施條件相對較差。

（5）投資估算：區段線路土建投資約5.1億。

3.1.3 路由方案三

區間下穿鐵路線后，沿花山大道東側走行，通過多組曲線選擇地勢起伏相對平緩的地段，穿越了多處山嶺，如圖4所示。該方案特點如下：

（1）曲線統計：區段內線路長約4.32 km，曲線共有6處，最小半徑800 m，線形明顯扭曲。

（2）敷設方式：區段采用地下敷設方式，工法為盾構隧道和礦山法。

（3）與居民區的關系：區間線路穿越了森林大道北側的密集居民區，帶來一定的拆遷協調難度。

（4）疏散救援：區間共設置2處風井，滿足通風排煙和疏散救援的要求，但北側區間風井位于水庫泄洪區范圍，存在一定的淹沒倒灌風險。

（5）投資估算：區段線路土建投資約6.1億。

3.2 方案比選

考慮環評意見，九峰山森林公園為武漢地區唯一的國家級森林公園，明洞段將會對自然景觀、植被、地形地貌、動植物等均造成一定影響，與第四輪規劃環評階段敷設方式不一致（規劃環評階段為地下敷設方式），且變化趨勢為環境惡化的方向，建議采用于環境更優的地下敷設方式。經過方案比選，綜合考慮實施風險和實施條件、與林場管理部門以及居民區的拆遷協調，方案一具有便于應急疏散、對沿線控制性因素影響小、對規劃環評影響小的優點，且線路條件相對較好、投資相對較省。各方案比選詳見表1。

4 結論

軌道交通的線路選線工作是地鐵設計的“龍頭”[5]，長大區間線路的選線方案更是制約全線設計的關鍵一環，該文以武漢19號線穿越山嶺地帶的長大區間為工程背景，從地質條件、敷設方式、線路條件、疏散救援、工程投資、環境協調等角度出發[6]，分析了項目的特點以及控制條件，提出較為合理的路由及對應的整體方案。

（1）應充分考慮山嶺不良地層帶來的影響，如花崗巖等難以盾構掘進的地層、溶洞等需要特殊處理的地層，并結合工法特點綜合考慮實施條件和工程造價。

（2）遇到鐵路線和高壓線塔，區間應結合敷設方式，盡量保證安全凈距滿足鐵路部門和電力部門的相關要求，盡量減少相互之間的影響和干擾。

（3）基于疏散救援的需求，長大區間的中間風井是必不可少的，應結合行車牽引和通風排煙的模擬結果，確定合理的平面位置。

此外，山嶺地帶對環境保護和評價的要求相對較多，如基本農田范圍線的避讓、對林木植被的保護等，考慮環評的一票否決權，應予以充分重視和落實。

參考文獻

[1]《交通強國建設綱要》編寫組. 交通強國建設綱要[M]. 北京：人民交通出版社， 2020.

[2]陳劍偉. 市域快速軌道系統交直流制式比選研究[J]. 鐵道工程學報， 2020（2）： 86-90+97.

[3]武文卿. 國家發展改革委批復武漢市城市軌道交通第四期建設規劃[J]. 中國招標， 2019（7）： 4-5.

[4]中鐵第四勘察設計院集團有限公司. 武漢市軌道交通19號線工程總體設計研究報告（2019）[R]. 武漢：中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 2019.

[5]徐振廷. 城市軌道交通線路選線設計[J]. 交通科技， 2009（S1）： 96-98.

[6]沙金碩. 城市軌道交通線路選線設計思路探究[J]. 鐵道建筑技術， 2021（4）： 48-51.