地铁与高铁并行段若干问题研究

■ 周永健

0 引言

青岛地铁8号线起自胶州北站，终至五四广场站，是连接青岛新机场、北岸城区、东岸城区的轨道交通快速骨干线路，线路全长60．7 km，设站17座（见图1）。其中胶州北站—大涧站段与济青高铁并行，长约20．2 km，其中高架段6．55 km，地下段13．65 km，机场结建工程范围不在本次研究范围内（图1中红色区域）。该并行段涉及敷设方式、与高铁合理线间距和过渡段选择、下穿高铁等若干问题[1]。

1 敷设方式

线路出机场后，过龙发热电厂、胶东镇、大沽河、桃源河，下穿济青高铁至大涧站，线路长约8．49 km。考虑到地铁线路对周边用地、环境及济青高铁的影响，对该段线路敷设方式进行研究[2-3]，具体方案示意见图2。

方案一：高架方案。线路出胶东国际机场轨道交通结建工程终点后，采用750 m、28．000‰上坡，之后平坡进入胶东镇站，该站为高架站。出站后，线路基本采用缓坡，过桃源河后500 m、28．000‰下坡，下穿济青高铁后至大涧站。

图1 并行段平面示意图

图2 敷设方式方案纵断面示意图

方案二：全地下方案。线路出胶东国际机场轨道交通结建工程终点后，采用750 m、14．305‰下坡和600 m、10．000‰上坡进入胶东镇站，该站为地下二层侧式站。出站后，线路分别采用700 m、20．000‰，1 200 m、4．000‰和1 300 m、5．590‰的下坡下穿大沽河、桃源河、济青高铁后进入大涧站。

2种方案比选见表1，比选范围为胶东国际机场结建工程终点至桃源河段，长度约6．55 km。

济青高铁此段为高架敷设方式，8号线与济青高铁并行，综合考虑消防疏散、工程投资、工期等因素，推荐采用高架方案。

2 线间距

2.1 地下线间距方案

8号线与济青高铁路基段并行，线间距21～23 m，采用MIDAS-GTS进行三维数值计算，位置示意及仿真模型见图3。

通过三维数值模拟计算结果，济青高铁路基路面处沉降变形最大值约为1．89 mm，沉降变形最小值约为1．34 mm，差异沉降值为0．55 mm。三维模型中，路基长度为70 m，差异沉降变化非常小；高铁路基路面水平方向正向位移最大值约为0．27 mm，负向位移最大值约为0．19 mm。

因此，在工程建设期间，济青高铁路基和高架桥桩基础的水平和竖向位移均满足《高速铁路设计规范》关于路基沉降50 mm的要求。

表1 方案比选

图3 三维数值模拟计算

2.2 高架线间距方案

胶东国际机场轨道交通结建工程终点至大涧站段线路与济青高铁基本并行，地铁和高铁均为高架，结合主要控制物——软控装备产业园情况及《铁路安全管理条例》《青岛市轨道交通建设管理办法》对并行段方案线间距进行研究。

根据《铁路安全管理条例》第二十七条规定，铁路线路两侧应设立铁路线路安全保护区。铁路线路安全保护区的范围，从铁路线路路堤坡脚、路堑坡顶或铁路桥梁（含铁路、道路两用桥）外侧起向外的距离分别为：

（1）城市市区高速铁路为10 m，其他铁路为8 m；

（2）城市郊区居民居住区高速铁路为12 m，其他铁路为10 m；

（3）村镇居民居住区高速铁路为15 m，其他铁路为12 m；（4）其他地区高速铁路为20 m，其他铁路为15 m。根据《青岛市轨道交通建设管理办法》第二十一条规定，设立轨道交通控制保护区范围包括：地面和高架车站及线路结构外边线外侧30 m内。

根据相关规定，制定以下2个方案。

方案一：与济青高铁线间距25 m，局部21m方案。8号线与济青高铁线路中心线距离25 m，过软控装备产业园线间距21 m，桥梁至桥梁边缘距离约14 m（见图4（a））。

该方案满足《铁路安全管理条例》“城市郊区居民居住区高速铁路为12 m”的要求，不满足《青岛市轨道交通建设管理办法》，8号线桥梁投影未进入软控装备产业园范围内，施工时对软控装备产业园基本无影响。

方案二：与济青高铁线间距40 m方案。8号线与济青高铁线路中心线距离40 m，桥梁至桥梁边缘距离约32 m（见图4（b））。

该方案既满足《铁路安全管理条例》“村镇居民居住区高速铁路为15 m”要求，也符合《青岛市轨道交通建设管理办法》中“轨道交通控制保护区30 m”要求。但线路侵入软控装备产业园用地范围，软控装备产业园为上市公司，沟通协调难度较大。

2种方案比选见表2，比选范围为胶东国际机场结建工程终点至大涧站前。

经过对2种方案的比选，推荐选择方案一。

2.3 施工安全研究

与济青高铁并行段高架长约6．55 km，并行范围长，考虑高铁正在建设，沉降要求严格，施工期间钻机、吊机作业等势必对高铁产生影响，按照钻机、吊机施工机械倾覆、旋转等可能侵入既有高铁箱梁梁体或影响接触网安全进行分析，以确定合理的线间距[4]。

图4 济青高铁与8号线软控装备产业园范围示意图

表2 方案比选

钻机作业时，钻机大臂长17 m，钻头高1．5 m，钻头距离地面1．5 m，钻机作业时总高度为20 m，旋转半径为4 m。钻杆倾覆时，若考虑2 m安全距离，则相邻线最小线间距需要25 m。钻机作业示意见图5。

吊机作业时，钢筋笼长16．5 m，吊索长5 m，钢筋笼距离地面1 m，终起吊高度为23 m。吊机作业示意见图6。

施工时可能发生以下情况：

（1）吊索断裂，钢筋笼从吊机掉落下来向既有高铁倾覆；

（2）吊机失稳，吊杆向既有高铁倾覆。

钢筋笼倾覆和吊机失稳吊杆倾覆2种情况的倾覆曲线，以钢筋笼倾覆最为不利，考虑起吊高度、钢筋笼吊装位置等变化因素，钢筋笼倾覆时增加2 m安全距离，线间距取25 m，可确保并行段基础施工时高铁的运营安全。

3 过渡段位置选择

8号线在胶州北站—胶东镇段基本与济青高铁并行，出机场范围后，线路抬升，由地下转为高架敷设，在龙发热电厂内设置过渡段，与济青高铁保持一致。龙发热电厂规划搬迁，但尚无搬迁计划，考虑到过渡段对龙发热电厂设备区的影响，研究比选地下方案（见图7）。

方案一：过渡段在龙发热电厂内。线路与济青高铁并行，过渡段起点与济青高铁过渡段起点基本保持一致，在电厂厂房下，线路过机场预埋段终点后，采用28‰的上坡，连续爬坡800 m，提升高度约23 m，至高架段。

方案二：下穿龙发热电厂。线路与济青高铁并行，过渡段起点晚于济青高铁过渡段起点，过结建工程终点后采用300 m、10‰的下坡，过龙发热电厂厂房区域后，线路采用28‰的上坡，连续爬坡800 m，提升高度约23 m，在204国道前抬升至高架段。

方案一中8号线过渡段在济青高铁过渡段西侧，长度小于济青高铁，对地块的影响较小；方案二过渡段南移，范围超出济青高铁过渡段范围，对地块影响范围更长，且切断既有川一路。推荐采用方案一。

4 下穿济青高铁位置比选

青岛地铁8号线在正阳西路段需下穿济青高铁，对下穿方案进行比选（见图8）。

图5 钻机作业示意图

图6 吊机作业示意图

方案一：下穿济青高铁桥梁段（见图9）。线路过桃源河后，由高架转入地下，采用R500 m曲线下穿济青高铁桥梁段，之后再以R800 m曲线继续沿正阳西路敷设至大涧站。

方案二：下穿济青高铁路基段方案（见图10）。线路过桃源河后，由高架转入地下，采用R800 m的曲线下穿济青高铁路基段道岔区，之后再沿正阳西路敷设至大涧站。

方案一采用2个曲线下穿济青高铁，相比方案二线路长度缩短约200 m，考虑方案二后期运营对变电所和高铁道岔区均有影响，因此推荐采用方案一。

5 结论与建议

（1）与铁路并行段敷设方式的比选，需结合环境、占地、工期、拆迁、投资等方面进行综合比选，选取最优方案；

（2）地铁与高铁并行段间距的选择需考虑《铁路安全管理条例》等相关规定，同时需考虑桥梁及施工期间钻机、吊机等对高铁的影响；

图7 过龙发热电厂方案示意图

图8 下穿济青高铁方案示意图

图9 下穿济青高铁桥梁段方案横断面图

图10 下穿济青高铁路基段方案示意图

（3）线路方案需减少对济青高铁及既有建筑的影响，过渡段的选择需减少对周边地块及既有道路的影响；

（4）下穿高铁尽量避免下穿路基段，避开道岔区，减少后期运营对高铁路基沉降的影响；

（5）与高铁并行段，地铁工期尽量与高铁匹配，建议同期施工。

[1] 铁道第三勘察设计院集团有限公司．青岛市地铁8号线工程可行性研究报告[R]．天津，2016．

[2] 铁道第三勘察设计院集团有限公司．青岛地铁8号线与济青高铁并行段专题研究报告[R]．天津，2016．

[3] 孔惠惠，苏梅．铁路枢纽客运线路共线段通过能力研究[J]．中国铁路，2017(9)：63-67．

[4] 刘佳．高速铁路桥梁并行地段的线间距研究[J]．铁道建筑，2014(2)：5-7．