轨道交通建设与城市道路相结合研究

徐 达

(中国铁路设计集团有限公司,天津 300251)

1 概述

随着我国经济的快速发展，城镇化进程不断加快，城市规模日益增大，城市的集聚效应日益凸显，城市群已经成为中国经济社会发展的重要载体。城市的发展离不开轨道交通的建设，城市内部多以地铁、轻轨等轨道交通为主[1]。而在缩短市域时空距离上，城际铁路则承担着提升城市集群化，推动区域经济发展的重要作用[2]。地铁、轻轨与城际铁路等轨道交通线路基本走向一般沿主要交通走廊，并与城市的发展方向相吻合[3]。城市土地资源有限，征拆费用高昂，并且城市建筑大部分存在桩基，轨道线路敷设一般应尽量避开对地块的切割[4]。这就促使轨道交通选线时一般沿既有或规划城市道路敷设。将轨道交通与城市道路共线研究，建设现代化、多层次的综合交通体系，是目前的发展态势。为实现这一预期，就需要在规划、设计、建设过程中，从空间布局、线形匹配、建设时序上，做到统筹考虑，以达到合理布局，空间共享，减少工程浪费，降低大拆大挖对城市交通的影响等目的[5]。根据现行标准、规范，并结合工程实例，对轨道交通建设与城市道路之间的结合进行探讨研究。

2 空间结构关系分析

轨道交通沿城市道路敷设，典型的空间结构关系分为：轨道交通沿城市道路地下敷设；轨道交通沿城市道路以高架敷设；轨道交通沿道路地面敷设。应综合考虑城市环境要求，城市空间布局规划，以环境适应性、技术可行性与经济合理性为参考指标进行方案的选取[6]。

2.1 轨道交通沿城市道路地下敷设

轨道交通沿道路地下敷设的空间布局方式，主要考虑了轨道交通对城市环境的影响，在城市建筑密集的主城区或道路两侧有对景观环保有较高要求的控制地物段多采用这种形式。一般是轨道交通采用盾构或暗挖施工方法在既有城市道路地面下施工。在施工过程中，主要是站点的开挖，以及有桩基的既有城市桥梁的拆复建对城市道路产生影响。待施工完成后，即恢复原貌，这是城市主城区采用较多的一种建设方式。

2.2 轨道交通沿城市道路高架敷设

在城郊区域内，或两个城市之间，对环境敏感性要求较低，并且符合城市环境功能区划及相关环境保护标准的要求，同时为了降低工程造价，轨道交通以高架形式沿道路路中或路侧敷设。这种方式适合于城市道路建设之初即为后期实施轨道交通预留了建设条件，或轨道交通与城市道路同步规划同步实施的情况[7]。如果在既有城市道路路中敷设高架桥，道路中分带宽度不能满足建设要求，则需要对道路断面进行拓宽改造。

2.3 轨道交通沿城市道路地面敷设

基于轨道交通不能与城市道路平面交叉的原则(除有轨电车外)，在城市中一般轨道交通不会选择沿城市道路以路基方式敷设。但是在轨道交通由高架转为地下的过渡段，会采用路基形式。尤其是轨道交通沿路中敷设，会占用大量道路资源，引起城市道路的较大改造。因此，在选线时应将过渡段落设置于道路两侧有较大拓宽条件的地段，避免道路资源被占压，形成交通瓶颈。

3 线形技术指标适应性研究

轨道交通和城市道路沿同一走廊带敷设，两者相结合的密切程度，线形上能否达到协调共线，对前期交通走廊的选择，后期道路改造规模、交通疏解难易等有很大的影响[8]。这就需要研究两者线形技术指标的匹配适应性。

3.1 平面线形指标匹配

轨道交通与城市道路平面线形主要技术指标由圆曲线、缓和曲线、直线段长度及平纵配合等要素和条件决定[9]。轨道交通的特性决定了直线段更适合其行车的舒适性及维修养护，在平直的城市道路中，两者相结合没有问题。因此，平面线形的匹配，取决于两者的圆曲线半径能否相匹配，缓和曲线等因素可通过优化调整加以解决。城市道路根据道路等级不同，设计速度为20～100 km/h[10]。城市轨道交通设计最高运行速度一般为80 km/h[11]，随着城市轨道交通建设由中心向外围发展，120～160 km/h速度的市域快速轨道交通线路也越来越多[12]。城际铁路设计速度分为120、160、200 km/h，限速地段设计速度分为60、80、100 km/h[13]。将轨道交通不同设计速度下的最小半径值，与城市道路不同设计速度下的最小半径值绘制成平曲线匹配图，如图1所示。

图1 轨道交通与城市道路平曲线匹配曲线

从图1可以看出，速度60～100 km/h的轨道交通最小圆曲线半径与相同速度等级下的城市道路设置超高的一般平曲线最小半径值非常接近，最小半径在300～650 m。因此，在这个设计速度范围内，轨道交通与城市道路平曲线具有良好的匹配性。速度在80～160 km/h的轨道交通的圆曲线最小半径在400～1 500 m，而城市道路在50～100 km/h速度范围内的不设超高的最小半径值为400～1 600 m，能够将轨道交通的最小半径包含在内。因此，设计速度为80～160 km/h的轨道交通与设计速度为50～100 km/h的城市道路不设超高情况下的平曲线指标匹配良好。城市道路20～40 km/h设计速度下的圆曲线最小半径较小，与轨道交通匹配性较差，该速度下的城市道路多为支路及次干路。因此，可通过对照线形匹配性，选择平面线形指标良好的较高等级城市道路作为轨道交通的敷设通道[14]。

3.2 纵断面指标匹配

城际铁路正线最大坡度不宜大于20‰，困难条件下经技术经济比选后不应大于30‰[13]。地铁正线的最大坡度宜采用30‰，困难地段最大坡度可采用35‰[11]。而城市道路的最大纵坡依据设计速度的不同取值在3%～8%。因此，只有在地形条件平坦的区域，纵坡较小的城市道路段，纵断面可以与轨道交通较好匹配。而轨道交通可通过调整埋深及高架桥梁高度来调整纵坡，以达到与城市道路的相匹配。

4 城市道路改造研究

4.1 改造主要原则

4.1.1 满足交通功能需求

轨道交通的建设不应以降低城市道路的通行能力为代价，改造后的道路要满足其在交通路网中的功能定位[15]。原则上改造后的车道数及行车道宽度等技术指标不低于原道路设计标准，并且改造段落应与整条道路标准协调一致。

4.1.2 结合规划，注重建设时序

轨道交通建设引起的道路改造，应结合道路远期规划一次改造到位，避免反复开挖建设造成工程浪费，并降低对城市交通的影响。与新建道路共线段，宜做到同步设计同步施工。不能同步实施的，两者应结合设计，预留建设条件[16]。

4.1.3 控制用地，减少拆迁

道路改造应确定合理的断面形式和适当的规模，尽量控制在道路红线范围内。对于部分因轨道交通的引入导致既有红线范围无法满足断面布设要求时，应充分结合道路两侧用地规划，确保路侧具备红线拓宽条件，绕避重大拆迁[17]。

4.1.4 交通衔接顺畅，确保交通安全

轨道交通沿道路高架段落，特别是小半径曲线段，应做好线性诱导及安全防护措施；轨道交通高架跨越道路交叉口，针对桥墩布设，做好交通渠化，并应满足安全停车视距三角形限界要求。做好与交叉道路的有效衔接，设置合理的交通标志标线，确保交通安全[18]。

4.2 工程实例

4.2.1 项目概况

作为杭州都市圈城际网的一条重要线路，某城际铁路项目起点从杭州某地铁车站引出，终点连接绍兴柯桥区，接入绍兴某地铁线路贯通运营。线路全长20.2 km，共设车站9座，速度目标值为100 km/h，是连接杭州与绍兴的快速轨道通道。

本项目在绍兴柯桥区约8.5 km长线路，主要沿既有城市主干路群贤路敷设，群贤路既有横断面为三幅路形式，为双向四车道，总宽度为36 m，如图2所示。

图2 群贤路现状横断面(单位：m)

群贤路远期规划为双向六车道，横断面总宽为42 m，采用四幅路形式，如图3所示。

图3 群贤路远期规划横断面(单位：m)

4.2.2 空间关系分析

在绍兴市郊区段，城际铁路沿群贤路路侧的城市绿带以高架形式敷设。从图4可以看出，在郊区段，城际线位两侧绿地农田较多，零散分布着工厂企业，区域内环境敏感性较低，城际铁路的高架建设不会对本区域范围内造成空间及环境上的较大切割。并且沿路侧绿带高架敷设，既不会引起较大拆迁，又可降低工程造价，节省投资，是十分经济合理的空间布设方式。

图4 城际铁路高架敷设典型段落平面示意

线路进入市区段后，由图5可以看出，在市区区域范围内，线路两侧密集分布商业区、居民聚集区、公园湿地、广场剧院等。从环评角度对线路的环境可行性进行论证，高架敷设产生的噪声、振动等对自然环境、生活环境、城市生态景观造成较大不利影响[19]。结合城市的整体发展态势，高架会对城市整体空间进行切割，对城市建筑景观产生不利影响，不利于城市发展。因此，确定本段落内线路适宜沿道路地下敷设的方式。

图5 城际铁路地下敷设典型段落平面示意

综上所述，城际铁路在沿群贤路敷设过程中，既考虑了经济合理性，同时又结合了城市的空间发展规划。空间关系分段设置合理，技术上可行。

4.2.3 线形匹配关系

经过对城际铁路与群贤路线形情况对照，在并行段，群贤路圆曲线最小半径为450 m，最大半径值为2 000 m，具体情况如表1所示。

表1 城际铁路与城市道路曲线半径匹配关系

由表1可知，城际铁路曲线线形指标采用值，能够与群贤路较好匹配。群贤路曲线半径450 m处，虽然不能满足城际铁路相匹配的最小半径500 m的要求，但此处为地下段，城际线位可适当偏离道路线位中心线，不会对道路及两侧建筑物产生影响。群贤路所处地势平坦，无较大纵坡，能够满足铁路纵断面的适应性要求。因此，无论是沿群贤路路侧绿带高架敷设，还是沿路中高架敷设，以及沿路地下敷设，城际铁路从平面和纵断面上都能够与城市道路较好的拟合，线形匹配良好，不会造成较大的征拆。

4.2.4 道路改造方案

湖安路至宝业路段，轨道交通由路侧高架转为沿路中高架敷设，需对既有道路进行改造。结合远期规划，直接将道路横断面拓宽至44 m，轨道交通高架敷设在4 m宽的中分带上，城市道路拓宽为双向六车道，改造后断面形式如图6所示。

图6 群贤路与城际铁路高架相结合横断面(单位：m)

宝业路至小佐路段，为轨道交通的入地过渡段。此段轨道交通占用道路宽度约16 m，需对道路两侧进行较大拓宽。既有道路两侧为城市绿带，存在拓宽条件，改造后道路断面形式如图7所示。

图7 城际铁路U槽段群贤路横断面(单位：m)

改造后的道路平面如图8所示。

图8 群贤路改造典型段落平面

5 结语

为有效利用城市土地与空间资源，轨道交通建设应沿城市主要交通走廊敷设，并且要与城市的发展方向相吻合，这点可以作为前期规划和可行性研究中确定线路走向的主要参考点。

轨道交通沿城市道路采用高架、地下、地面敷设方式的选择，应建立在对道路两侧城市环境要求及城市空间布局规划充分调研的基础上，以环境适应性、技术可行性、经济合理性为判断指标，分段确定合理的空间关系。

为降低对城市道路及周边环境的影响，控制道路改造规模，降低工程实施难度，轨道交通与城市道路两者应具有较好的线形适应性。本文提出了以技术指标匹配性为参考指标，进行线路走向选择的方法。并在实际工程中通过对城市道路平纵指标的分析，指导轨道交通线形指标的选取，从而得出两者适宜的线形匹配关系，减小了征拆，提高了经济效益。