西安机场线线路穿越文物密集区方案研究

苏碧成

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

文物保护与城市建设是当前中国现代化进程中的一个矛盾问题。在城市建设过程中正确认识保护与发展的辩证关系，积极平衡二者之间的矛盾，采取积极有效手段和科学合理的方式使城市历史文化保护与发展达到和谐统一的动态平衡，才能更好地促进城市经济的可持续化、生态化发展[1-4]。

西安与雅典、罗马、开罗被誉为世界四大著名古都，有着3100多年的建城史和1100多年的建都史。历史上有13个朝代在此建都，文物资源非常丰富，这些历史文化遗存是城市的文脉和灵魂，起着标识城市历史，诠释城市发展进程的作用。保护好这些历史文化遗存，对于体现城市的历史底蕴和文化品位，具有特殊的意义[5]。

1 项目概况

西安机场线主要承担西安咸阳国际机场、国家级新区西咸新区空港新城、秦汉新城与西安市区的旅客交流，连接西安北站与西安咸阳国际机场陆空两大立体综合交通枢纽的快捷通道，同时带动西咸新区沿线的观光及发展，是一条具有复合功能的城际轨道交通线。对延伸大西安轨道网服务范围，机场旅客疏散、方便旅客进出港，构建立体综合交通枢纽，促进沿线城镇化进程，加快西咸新区开发建设，发挥西安在新丝绸之路经济带的起点作用，提升西安国际化大都市具有重要意义。

2 文物遗址分布

项目所处渭河北岸历史文化悠久，文物资源极为丰富，周边分布了秦汉多处国家文物遗址及帝陵墓葬。线路沿线25 km范围内分布了9座西汉帝陵：周陵、顺陵、渭陵、延陵、康陵、义陵、安陵、长陵、阳陵；2处秦时期遗址：秦咸阳城遗址、秦制陶作坊遗址，如图1所示。

图1 西安机场线线路穿越文物区分布示意

3 城市规划

西安咸阳国际机场为我国八大机场之一，2016年机场调整总体规划，规划服务近1亿人次的目标年旅客吞吐量。

西安北站衔接徐兰、大西、西成、西银、包西高铁和关中城际网，是我国西北地区最大的高铁枢纽站，旅客最高聚集人数18 000人。

西咸新区为国务院国函[2014]2号文件正式批复的第七个国家级新区，规划建设用地272 km2，规划2015年城市人口150万人，2020年城市人口236万人。

4 线路方案研究

4.1 西安地铁穿越文物保护区概况

西安地铁覆盖的重点文物较多。主要包括周丰京和镐京遗址、秦阿房宫遗址、汉长安城遗址、唐大明宫遗址等大遗址，杜陵等大陵墓，明城墙、大雁塔、钟楼等古建筑，以及其他各种地下文物。线路选线及车站选址均采用绕行或尽量远离文物保护区。如西安地铁2号线经过钟楼和城墙时，采取了左右线分开绕行的设计南门和北门，线路尽量远离钟楼基座及城墙的变形敏感区，以降低对钟楼和城墙的影响[6]；西安地铁4号线穿越大雁塔时，虽然技术论证安全可靠，但为了稳妥起见，仍然采用绕避远离的线路方案[7]。

4.2 线路走向方案研究

本项目线路经西安市渭河北岸，文物资源极为丰富。文物保护成为前期线路方案研究重中之重，选线时首先贯彻环保选线，根据沿线文物分布特点以及文物范围调查情况，结合西咸新区秦汉新城与空港新城城市总体规划，在满足线路技术标准条件下，仔细分析、研究线路方案对帝陵、重要遗址等文物的影响，在线路无法绕避的情况下研究了线路穿越文物保护区三大走向方案，如图2所示。

图2 西安机场线线路走向方案示意

4.2.1 沿机场高速方案

线路自西安北站北广场，然后折向北沿明光路跨越渭河、兰池大道，于机场高速公路东侧北行，经渭河电厂、穿越汉高祖长陵国家级文物主保护区、马家堡、上寨至机场，线路长度22.7 km。

该方案线路长度最短，投资最省、可实施性较好，但致命缺点线路穿越汉高祖长陵中心地带，对文物整体风貌影响较大，对文物破坏严重；同时与本项目功能定位相矛盾，线站位没有兼顾西咸新区的发展，起不到带动西咸新区发展的功能，修建本线将失去意义，故研究后予以放弃。

4.2.2 绕行经秦制陶遗址方案

(1)线路方案

线路起自西安北站北广场，出站后沿明光路跨渭河、兰池大道、机场高速公路折向西并行北环线铁路南侧走行，经秦汉新城，穿越秦制陶作坊遗址北侧边缘，跨北环线铁路，沿秦咸阳城遗址保护区建设控制地带西缘，上跨旅游路，经空港新城至机场，线路全长27.8 km。其中东西向穿越秦制陶作坊遗址保护区北侧边缘长度约1 380 m，南北向穿越秦咸阳城遗址建设控制地带长度约3 000 m。

(2)文物概况

秦制陶作坊遗址：1988年1月13日国务院公布为第三批全国重点文物保护单位。东西长1 500 m，南北宽600 m。发现有秦代居住区和制陶作坊遗址。出土有陶圈古井70多眼，并与若干10多米长的陶质管道组成一个密集的供水系统。在出土的500多千克铜铁器窖藏中发现了一块秦始皇统一度量衡的铜诏版。

(3)文物勘探情况

在沿线27.6万m2勘探范围内，秦制陶作坊遗址发现古墓葬11座，灰坑9处，踩踏土活动面遗迹1处，陶窑遗址1座，古井7眼，填土坑4处。勘探发现0.4 m厚的地表层下有0.8～1.2 m厚的灰土堆积，内含大量绳纹瓦片、陶器残片、兽骨、石块等物；秦咸阳城遗址建设控制地带发现秦汉时期古墓葬11座，早期灰坑9处，古代活动面遗迹1处，窑、井、填土坑等5处。

4.2.3 顺直经秦咸阳城遗址方案

(1)线路方案

线路起自西安北站北广场起，出站后沿明光路跨渭河、兰池大道、机场高速公路折向西并行北环线铁路南侧走行，经秦汉新城，跨北环线铁路，沿兰池三路至渭柳家园西侧转向北跨越秦咸阳城遗址、旅游路，经空港新城至机场，线路全长25.4 km。距秦咸阳城遗址西边线1 400 m进入秦咸阳城遗址保护区，向北穿越遗址主保护区长度约1 280 m，建设控制地带长度约200 m。

(2)文物概况

秦咸阳城遗址：1988年1月13日国务院公布为第三批全国重点文物保护单位。位于咸阳城东16 km处渭城区窑店镇境内。东西横距12 km，南北纵距6 km。秦咸阳城始建于公元前350年，作为秦国都城长达144年，公元前206年被焚毁。1959～1961年考古发现了秦咸阳宫殿遗址。1973～1982年考古发现有车马出行图、仪仗图、殿堂建筑图、麦穗图、花卉等壁画，在中国建筑史和美术史上都具有重要价值。

(3)文物勘探情况

在沿线秦咸阳城遗址保护区8.3万m2勘探范围内发现斜坡道土洞墓、竖穴洞室墓、竖穴偏洞室墓和土圹竖穴墓4个类型墓葬形制，秦咸阳城遗址主保护区发现古墓葬88座，建设控制地带发现9座古墓葬。

4.2.4 方案比选

(1)从文物影响方面分析

依据现场文物勘探情况，绕行经秦制陶作坊遗址方案沿线发现秦制陶作坊遗址古墓葬11座，灰坑9处，秦咸阳城遗址建设控制地带秦汉时期古墓葬11座，早期灰坑9处，线路附近有2座古墓葬，沿线文物遗存较少，古墓葬较小，无重要文物，对文物影响较小。

顺直经秦咸阳城遗址方案沿线古墓葬较多，秦咸阳城遗址主保护区古墓葬88座，建控区9座古墓葬，线路经文物遗址核心区，古墓葬较多，风险较大，且线路经文物主保护区，对文物整体风貌产生重大影响。因此，从文物保护角度衡量绕行经秦制陶作坊遗址方案趋于合理。

(2)从城市规划适应性方面分析

绕行经秦制陶遗址方案线路紧靠既有铁路，紧靠城市规划边缘走行，与城市总体规划干扰较小。顺直经秦咸阳城遗址方案线路沿规划兰池三路走行，沿线拆迁较少，跨越既有铁路、规划兰池三路条件困难，对城市总体规划稍有影响。

(3)从节约土地资源方面分析

绕行经秦制陶遗址方案沿既有铁路走行，共用交通走廊，但线路绕长，征地较多。顺直经秦咸阳城遗址方案沿规划道路走行，且线路顺直，征地面积最小，节约土地资源。

(4)从工程实施难易程度方面分析

两方案地质条件相当，绕行经秦制陶遗址方案长陵站西端在建的3条石油输送管道与线路350 m段落径路干扰，需对石油管道进行改迁，协调难度较大；沿线需拆迁长陵焦化厂、长陵速凝剂加工厂，难度较大。顺直经秦咸阳城遗址方案沿线控制因素较小，拆迁较少，协调难度较小，可实施性较好。

(5)从运输组织方面分析

绕行经秦制陶遗址方案较顺直经秦咸阳城遗址方案线路长度增加2.4 km，列车运行时间增加约3 min/列，全线运行时间增加约10%，运营能耗增加约10%，在节约旅客旅行时间和节约能源方面有不利影响。

(6)从线路技术标准、工程投资方面分析

顺直经秦咸阳城遗址方案线路顺直，技术条件好；绕行经秦制陶遗址保护区方案线路曲折，技术条件差，较顺直经秦咸阳城遗址方案线路绕长2.4 km，增加1座高架车站，投资估算增加约6.3亿元，两方案经济比较如表1所示。

表1 经济技术比较

4.2.5 推荐意见

综上分析，顺直经秦咸阳城遗址方案虽然线路顺直、节约土地资源、对外协调难度小、工程投资较省，但线路经过文物主保护区，影响文物整体历史风貌[8-9]，对文物造成永久影响，而且线位与城市总体规划冲突；绕行经秦制陶作坊遗址方案，线路紧靠秦制陶作坊遗址保护区北侧边缘走行，虽然工程投资较大，但通过文物勘探沿线没有重要文物遗存，对文物以及周边环境影响较小，且符合城市总体规划，因此，综合比选推荐绕行经秦制陶作坊遗址方案。

4.3 文物区线路敷设方案研究

在推荐绕行经秦制陶作坊遗址线路走向方案的基础上，进一步研究了线路穿越文物区敷设方式对文物的影响。线路穿越秦制陶作坊遗址保护区北侧边缘采用高架方案，对文物影响最小，工程投资最省，同时适应秦汉新城总体规划，此段线路采用桥梁方式通过；本次重点对经秦咸阳城遗址建设控制区3.0 km范围内路基、高架、隧道敷设方案进行了研究，如图3所示。

图3 线路敷设方案示意

4.3.1 敷设方案

方案1:路基方案

线路以2.05 km路基和0.95 km桥梁形式通过文物建控区，其中路基填方2～5 m，用地宽度平均约28 m，长度约1.55 km；路基挖方0～9 m，用地宽度平均约30 m，长度约0.5 km。

方案2：桥梁方案

线路以3.0 km桥梁形式通过文物建控区，桥梁范围用地宽度12.4 m。

方案3：隧道方案

线路以0.35 km路基和2.25 km桥梁以及0.4 km隧道形式通过文物建控区，隧道埋深8～18 m，隧道影响范围宽34 m。

4.3.2 方案比选

(1)文物保护方面分析

路基方案路基段平均28～30 m征地范围内需进行文物发掘，建控区内占地6.9 hm2；桥梁方案12.4 m征地范围内进行文物发掘，建控区内占地3.7 hm2，桥梁承台设计尺寸为6 m×6 m，文物发掘宽度可采取措施适当减小；隧道方案34 m范围内进行文物发掘，建控区内占地3.8 hm2。

桥梁方案车辆运营产生的振动通过桥梁桩基础传递，与路基、隧道相比在相同范围内对周边土体产生振动最小。在同一地点测试结果，10 m处比较路基降低15～20 dB[10]；路基方案通过路基机床传递振动，路基占地最宽，对周边土体产生振动最大，隧道方案次之。

因此桥梁方案文物发掘宽度最窄，占地少，周边土体产生振动小，对文物影响最小，优于隧道方案、路基方案。

(2)城市规划分析

路基方案线路经秦汉新城、空港新城规划核心区，对城市造成分割，影响城市景观，降低城市品质，对城市规划影响较大；桥梁方案通过调整桥梁孔跨，可以和城市规划道路有效衔接；隧道方案由于隧道较短，对城市规划影响介于桥梁与路基方案之间。

(3)施工方法分析

路基方案线路通过建控区地段为湿陷性黄土地段，为控制工后沉降，视其黄土湿陷等级、层厚、湿陷量，路堤填土高度，地基处理以加强排水封闭为主，辅以重型碾压、冲击碾压、灰土挤密桩等加固处理。施工时因路基深挖、换填、地基处理等土建工程会对沿线文物造成不同程度的影响[11]。

桥梁方案建控区范围内采用组合箱梁简支结构，基础采用钻孔桩基础，钻孔桩基础的施工会对文物造成一定的影响，但相较而言，钻孔灌注桩施工具有工期快、渣土量少的优点，对比沉入桩、强夯等桩基施工法，钻孔灌注桩施工振动要小得多。随着施工的结束，影响也将消除[12]。

隧道方案由于坡度的影响，通过文物建控区隧道埋深8～11 m，埋深较浅，因此采用明挖法施工。如果采用围护桩开挖，围护桩施工会对周边文物造成一定的影响；如果采用放坡开挖，文物发掘宽度较宽，对文物影响范围较大[13]。

(4)工程投资分析

隧道方案投资较高架方案增加约1.2亿元。路基方案投资最省，较高架方案节省约3.3亿元。桥梁方案投资居中。

4.3.3 推荐意见

综合分析，推荐文物区占地少、施工影响小、适应城市规划，投资适中的以桥梁方式通过文物建控区方案。

5 文物保护实施方案

(1)设计方案：将车站名与沿线文物古迹保护展示工程相结合[14]。例如将秦咸阳城遗址文物保护区建设的秦宫文化公园附近的车站命名为秦宫站，引导旅客借助该站到达文物展示区，实现了文物宣传效果，同时带来良好的经济效益。

(2)施工准备：根据国家文物局关于项目选线方案的批复以及陕西省文物局关于项目文物保护工作的意见，建设方委托具有考古发掘团体资质的考古单位依据《中华人民共和国文物保护法》、《陕西省文物保护条例》等法律、法规规定，向文物管理部门履行报批手续，严格按照国家文物局颁布的《田野考古发掘规程》进行考古发掘，对已经发掘的墓葬和地下文物遗存进行妥善的保护[15-16]。

根据考古发掘结果，合理布设桥桩位置，尽量避开重要文物遗存，优化工程选线方案后报陕西省文物局核准后实施。

建设单位对所有施工单位进行环境保护教育培训和文物保护教育培训。制定详尽的动态监测方案和应急反应预案，切实做到信息化施工，施工中一旦出现意外情况危及文物安全，及时启动应急反应预案，采取有效措施保护文物安全。

(3)施工方案：施工固定的作业场地、施工营地、施工场地的布局尽量远离文物保护区范围。

施工车辆，特别是重型运输车辆的运行通路，避免穿越文物保护区，施工便道的布设尽量远离文物保护区。

在文物保护区区段施工时，桥梁桩基采用振动小旋挖钻机和反循环钻机进行施工；钢筋笼在文物保护区外钢筋加工棚加工；废弃泥浆及时远弃。

施工结束后，恢复原地貌，建筑垃圾及时清运，并采取绿化、复耕等措施及时修复受到影响的周边环境景观，做好环境整治。

(4)运营方案：通过文物地段轨道采用无缝线路，中等减振双层非线性减振扣件。该扣件通过上、下层非线性弹性垫板以降低系统刚度和提高结构阻尼来控制二次噪声与振动，扣件节点垂向静刚度为9～13 kN/mm，减振效果2.3～15.7 dB，满足运营阶段环评对文物振动的要求[17]，如图4所示。

图4 高架线双层非线性减振扣件组装示意

6 结论

项目本着“既有利于文物保护，又有利于基本建设”的两利方针[18-19]，采用低能耗、少污染、大容量、快速便捷的绿色轨道交通，减少了由于汽车排放尾气而给城市带来的空气污染以及噪声、扬尘对文物古迹和城市环境的影响，保护文化遗产、维护古城风貌、有利于西安历史文化的保护和传承，同时优化了综合交通结构，实现城市建设与文物保护的统筹协调，促进城市经济可持续、生态化发展。

(1)项目前期选线时需大范围进行文物调查，查明文物保护区范围、等级，同时与文物保护单位有效沟通，征求意见。然后根据文物分布情况以及文物保护单位意见进行多方案线路走向比选，优选出合理、可行的线路走向方案：绕行经秦制陶遗址、顺直经秦咸阳城遗址两大线路走向方案。

(2)委托文物勘探专业机构对可行的线路走向方案按照文物主管部门确定工程建设影响文物范围内进行文物勘探，并形成文物勘探报告[20]。

(3)依据文物勘探结果，对线路走向、敷设方式，结合线路技术条件、城市规划、工程措施、工程投资等，从文物保护方面进行综合分析，推荐绕行以桥梁敷设方式经秦制陶作坊方案。在推荐的线路方案基础上，完成各阶段采取相应文物保护措施，制定相应管理计划与监测计划、应急预案，形成穿越文物保护区工程方案报告。

(4)委托文物影响评估专业机构根据文物勘探报告，对穿越文物保护区工程方案进行文物影响评估，并出具文物影响评估报告[21]。

(5)将完成的文物勘探报告、穿越文物保护区工程方案报告以及文物影响评估报告，按照程序逐级上报文物审批部门批复。

(6)根据文物主管部门的批复意见，委托具有考古发掘团体资质的考古单位进行考古发掘，同时优化工程选线方案，编制文物保护实施方案报陕西省文物局核准后实施。

通过以上工程建设中文物保护全过程的实施，做到了文物保护与工程建设两不误，两者协调发展，保证了项目按期开通。