珠三角城际铁路敷设方式研究

蔡俊华

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063)

1 不同敷设方式的工程造价指标分析

采用不同的线路敷设方式，工程投资差别很大，一般以地下线最高，高架线其次，地面线最低。通过对穗莞深城际、佛肇城际项目资料统计分析，高架线、地下线的工程造价指标如表1所示。

表1 珠三角城际不同敷设方式指标

由表1可以看出，地下线的造价指标大大高于高架线，折合成双线公里，地下线每公里造价约为高架线的1.5～2.4倍；地下车站造价约为高架车站的1.7～3.0倍。

根据上述不同线路敷设方式造价指标分析，一般以地下线最大，高架线其次，地面线最小。因此从节约工程投资考虑，应优先采用地面敷设，其次采用高架敷设，慎用少用地下敷设。不同的敷设方式适用条件如下。

(1)高架线

在平原良田地区、城市郊区建筑物稀少地段、中心城区有合适的城市道路具有高架条件时，应优先采用高架线的敷设方式；当城市道路不具备高架条件时，如果道路两侧(或一侧)没有高层和重点建筑，可考虑拆迁道路一侧建筑、加宽道路，采用道路中间或一侧高架方式通过；当局部地段不具备高架条件时，也可考虑采用绕行高架通过方式，以避免采用地下敷设方式而增加工程投资。

(2)地面线

当城际线路远离城市，位于山岭、丘陵地区，且地形、地质条件许可时，可采用地面线的线路敷设方式。

(3)地下线

只有当线路位于大城市的中心城区，建筑物密集，城市道路不具备高架条件，也没有加宽道路可能和绕行条件时，才采用地下线的敷设方式；当线路穿越城市附近的江河湖泊，受通航、港口、码头及城市建筑控制时，也可采用地下敷设方式。

2 沿城市道路布设对不同敷设方式的工程技术要求

2.1 高架敷设

(1)城际铁路墩台宽度统计和分析

对在建或建成的城际铁路桥梁进行统计分析，不同高度的桥梁在承台处的墩台横向宽度。

(2)满足高架布线的条件和要求

①城市道路线型顺直，道路走向与城际铁路相同，是城际铁路沿城市道路高架布线的首要条件。

②当沿城市道路的一侧布线时，该侧临近道路旁无密集的建筑物，无环境敏感单位。

③沿绿化带高架布线时，绿化带要有足够的宽度。

④当城际铁路高架桥墩占用部分路幅宽度需还建时，应有拓宽路幅的用地。

⑤沿城市道路无既有地铁或规划地铁。

(3)既有城市道路不满足高架条件时的解决办法和措施

①既有道路平面标准较低

城际铁路设计行车速度为200 km/h及以上，最小平面曲线半径较大，对线型要求较高。当城市道路标准较低时，若城际铁路沿城市道路布线，可能会以小夹角反复跨越城市道路，影响城市道路行车视距；城际铁路会增加大量的特殊结构跨越城市道路，同时增加了施工对城市道路的干扰。根据实际情况，可采取以下措施。

②城市道路没有中间绿化带或中间绿化带宽度不足

城市道路断面如有足够的宽度，道路两侧建筑物之间的距离达到50 m以上，道路顺直，曲线半径较大，即使道路没有中间绿化带，也可以采取措施满足城际铁路高架条件。

③城市道路宽度不足

当城市道路宽度不足，道路两侧建筑物之间的距离小于50 m时，沿现状道路高架一般难以满足环保对噪声、振动等方面的要求，这时必须对道路进行拓宽，重新调整道路断面，增设中央绿化带，城际铁路沿中央绿化带高架。为减少拆迁工程，道路拓宽可选择建筑物较少、没有高层和重点建筑的一侧拓宽，另一侧不动。

2.2 地下敷设

(1)盾构法施工的布线条件和要求

城际铁路沿城市道路地下敷设，当采用盾构法施工时，一般按两条单线隧道布置。时速200 km的城际铁路，采用盾构法施工的盾构机外径为9.5 m左右，两隧道之间一般须留有1倍外径的安全距离，所以两条单线隧道的线间距需19 m；再考虑隧道外侧距城市建筑物的距离2～3 m，因此当城市道路两侧建筑物的距离达到34.5 m时，即可满足盾构法施工的布线条件，个别困难地段可适当减小。

(2)明挖法施工的布线条件和要求

城际铁路沿城市道路地下布设，当采用明挖法施工时，一般采用双线一次开挖，两隧道中间加隔墙的隧道结构型式。根据建筑限界计算，两线线间距需达到7.6 m，再考虑隧道外侧距城市建筑物的2～3 m的围护结构和安全距离，因此城市道路两侧建筑物之间的距离达到21 m时即可满足明挖法施工的布设条件

(3)矿山法施工的布线条件和要求

在城市建成区，受道路两侧建筑物的控制，一般不采用矿山法施工。只有当城市道路两侧建筑物尚未建成，或只有少量建筑物(可以拆迁)，且隧道埋深较深、地质条件较好时，才考虑采用矿山法施工。

矿山法施工，若按双线隧道布置，隧道横向的结构宽度约为13.5 m，隧道两侧考虑距规划的建筑物的安全距离各3 m。所以，当城市道路红线宽度达到20 m时，即可满足双线隧道矿山法施工的布线条件。

矿山法施工，若按两座单线隧道布置，单线隧道横向的结构宽度约为8.6 m，两隧道之间一般考虑2倍洞径的安全净距，局部困难地段可按1.5倍洞径控制，隧道两侧考虑距规划的建筑物安全距离各3 m。所以，当城市道路红线宽度达到40 m左右时，才能满足两座单线隧道矿山法施工的布线条件；局部困难地段可缩小到34 m左右。

3 影响线路敷设方式的控制因素

3.1 工程地质及水文地质

目前，国内城际铁路穿越岩溶地区一般采用高架敷设，而地下区间的施工工法一般分为明挖法、盾构法、暗挖法，应结合不同的工法穿越岩溶地区的风险及对策作分析。

(1)明挖隧道

对于地面场地条件开阔，交通流量较小时，可采用明挖法施工。对于明挖围护结构以及结构底板下，应加密钻孔，以摸清溶土洞的分布情况，再选择合适的方法进行处理。

一般在岩溶地区施工明挖隧道，在溶洞处理完好，避免发生大量突水现象的前提下，不会对周边建构筑物造成较大影响。但国内在岩溶地区施工明挖地下结构时，也发生由于溶洞调查不明，突发基底涌水的事故先例。

(2)盾构隧道

对于可能存在的岩溶对盾构隧道的危害主要表现在：

①大的岩溶危害盾构的掘进，可能造成盾构机的卡位、栽头等，影响盾构机的正常掘进及其姿态控制。

②盾构在高强度的基岩中掘进时需要开仓换刀，垂直发育的岩溶可能与地下水贯通，对盾构换刀的安全性存在影响。如果在陆地上换刀，也可能因为地下水的流失引起地面塌陷。

③溶岩裂隙的贯通，可能造成盾构机掘进时漏浆、跑浆，进而引起地面塌陷。

④溶洞的软弱填充物可能引起开挖面坍塌和造成管片受力不均、偏压等情况，影响施工安全及结构安全。

由上可见，对盾构隧道而言，穿越岩溶地层蕴藏着较大施工风险，但在不得已须以盾构穿越岩溶地区时，通过详细勘探及超前地质预报明确岩溶地区的范围，经过工程处理后，一般也可满足盾构施工安全要求。此外，对于沿线基础较差的建筑物，还需要采取适当的保护和加固措施，目前国内外已有成功穿越岩溶地层的盾构隧道工程实例。

(3)暗挖隧道

暗挖隧道穿越岩溶地区时，主要风险在于：洞内突水风险、地下水大量流失引起周边建筑物沉降等。

暗挖隧道穿越岩溶地区时，应加密地质钻孔探明溶土洞的分布情况，并予以相应处理。对于钻孔未揭示的溶土洞，由于可能其中富含大量的岩溶水，从而出现较大的喷涌，危及隧道施工人员及整个隧道的安全，故应特别加强暗挖隧道施工过程中的超前地质预报工作。此外应切实做好施工过程中的止水措施，减少地下水流失。国内也有部分隧道在穿越岩溶地区的施工过程中出现较大问题，如武广客专金沙洲隧道，在岩溶地层中采用暗挖法施工，引起周边约1 000 m范围内的房屋大面积沉陷和地面塌陷，主要原因在于施工止水措施未实施、表层地层松软和岩溶本身存在较大的探测难度。

综合来说，岩溶地区隧道采用暗挖法施工是风险最高的。

因此，由于隧道在穿越岩溶地层时，存在突水、喷涌、沉降等风险，对周边建构筑物会造成极大安全隐患，甚至影响人身安全，因此在选择敷设方式时，应尽量避免以地下敷设方式穿越岩溶地区。在受地方规划、环境保护等因素不得已须以隧道方式穿越的情况下，必须做好勘探加密工作，针对揭示的溶洞分布情况、形态大小、隧道工法等因素，做好岩溶处理工作，同时对周边建筑物根据其本身结构和基础形式以及与隧道的相对关系，采取适当的加固和保护措施，此外，在施工中还须做好应急预案，备足抢险物质，以降低隧道施工风险。

3.2 环境保护要求

(1)声环境

高架区段噪声源主要为列车运行产生的轮轨噪声、桥梁结构噪声、制动噪声和车辆设备噪声；其跟车流量、速度目标值、车辆选型以及车辆编组等因素密切相关，车流量越大、速度目标值越高、车辆编组越多，噪声影响范围越大。

风亭风机是地下线路最为突出的噪声源，在采取加强消声设计和采用低噪声风机后，影响范围大幅减少。

高架线路的噪声呈线源特征，影响范围和程度均较大，对城际铁路附近的第一排噪声敏感建筑如不采取声屏障措施，夜间将不满足功能区标准要求。在采取设置直立式声屏障后，噪声的影响范围大为减小，但仍会对声环境质量要求较高的功能区产生影响，需将加高声屏障或者将直立式改为封闭式以增强隔声效果，但线路两侧若是高楼层住宅，直立式声屏障隔声效果将随着楼层增高而减弱，需将声屏障改为封闭式。由于珠三角区域属于台风区域，直立式声屏障高度不宜过高，而封闭式声屏障设置的投资较大，大规模采用对工程造价影响大。从规划控制而言，珠三角区域土地资源宝贵，而高架线路沿线地块在噪声达标防护距离内不宜建设居民住宅、学校、医院等噪声敏感建筑，因此高架敷设方式对沿线土地利用也有较大影响。

(2)振动环境影响分析

列车运行时，由于车轮与钢轨之间产生撞击振动，经轨枕、道床传递至桥梁或隧道衬砌及其基础，再由基础传递给地面，从而引起附近地面建筑物振动，对周围环境产生影响，它与线路条件、列车运行速度、列车类型、列车轴重、地质条件等因素直接相关。

采用高架敷设方式时，由于线路两侧会有一定的用地范围，且沿线建筑会较红线有一定的退让，故高架段振动基本能够满足各功能区标准要求。

对于地下段，城际轨道交通的振动源强较高架段大，振动影响范围较大。地下段列车运行速度越高、埋深越浅，城际轨道交通振动影响范围越大，需要对轨道采取减振措施以减小对环境的影响。

但目前城际轨道交通振动影响有较成熟的治理措施，在规划实施中主要根据影响程度采取减振措施或加大埋深，以及对待开发区域进行空间用地控制，振动影响是可控的，一般不会成为确定线路敷设方式的控制因素。

(3)水环境影响分析

珠三角区域内河网密集、水系发达，且区域内居民主要以地表水体作为饮用水源，区域水源保护区分布较多。根据《中华人民共和国水污染防治法》中第五十八的规定“禁止在饮用水水源一级保护区内新建、改建、扩建与供水设施保护水源无关的建设项目”。

对于可能涉及水源保护区的规划线路，在选线中应尽量绕避一级水源保护区；对于线路无法避让的二级水源保护区及准水源保护区的路段，可采用地下敷设方式下穿以减少对水源保护区的不良影响。

(4)电磁环境影响分析

城际铁路均采用动车组、电力牵引，由于电力机车运行时因受电弓和接触网滑动接触会产生脉冲型电磁污染，地下敷设由于受到隧道遮蔽不会对外环境产生电磁污染，而高架线将产生脉冲型电磁污染，但由于沿线经济条件好，居民绝大多数采用闭路电视，其电视收看效果不会受到列车电磁影响。

(5)景观影响分析

从景观效果来看，地下线对景观影响主要表现在地下车站的出入口和风亭，由于占地小，对景观环境很小，通过景观设计，车站的附属结构也可以成为亮丽的城市风景。

4 结 论

综上所述，从工程造价指标分析，一般以地下线最大，高架线其次，地面线最小，同时地下工程施工风险极大，社会稳定风险难以控制。建议城际轨道交通原则上采用地面或高架敷设方式；当线路穿越江河湖泊，受通航、港口及城市重要建筑控制，不具备高架条件，且不具备绕行条件时，经论证后，可采用地下线的敷设方式；若地方政府提出由地面(或高架)调整为地下敷设方式并愿意承担出资时，可以调整为地下敷设。