• WAP手机版 RSS订阅 加入收藏  设为首页
文章学习

市域快线长大区间穿越山岭地带选线研究

时间:2024/6/4 8:29:33   作者:未知   来源:交通科技与管理   阅读:5   评论:0
内容摘要:朱 鹏(中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 430063)摘要 市域快线设计时速快,平均站间距大,区间隧道长,连接城市间组团,往往会遇到区间穿越山岭地带的情况,地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等因素均会影响区间线路的平、纵断面...
朱 鹏
(中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 430063)
摘要 市域快线设计时速快,平均站间距大,区间隧道长,连接城市间组团,往往会遇到区间穿越山岭地带的情况,地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等因素均会影响区间线路的平、纵断面设计,给选线方案带来一定的难度。文章选取正在建设的武汉市域快线项目,分析长大区间穿越复杂山岭地带的控制因素和实施条件,以路由为切入点,综合各项因素分析研究得出最优选线方案,为类似的轨道交通选线研究提供了借鉴和参考。
关键词 市域快线;选线研究;长大区间;穿越山岭
中图分类号 U223  文献标识码 A  文章编号 2096-8949(2024)05-0026-03
0 引言
市域(郊)铁路是连接都市圈中心城区和周边城镇组团,提供快速度、大运量的轨道交通系统[1],其中城市轨道交通制式的线路又称为市域快线。地铁的速度为80~100 km/h,平均站间距约1~2 km,而市域快线的速度为120~160 km/h,平均站间距约3 km以上[2],市域快线的区间通常更长,更易出现区间穿越山岭地带的情况。一般来说,长大区间穿越山岭地带,选线时通常会进行平面和纵断面设计,综合考虑地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等因素,进行多角度全方位分析。
1 概述
轨道交通19号线属于《武汉市城市轨道交通第四期建设规划(2019—2024年)》[3],是武汉首条设计时速达到140 km/h的市域快线,平均站间距约4 km,其中花山河站至光谷五路站区间长达6.4 km,盾构隧道外径7.2 m[4],是全线最长最大的区间,主要穿越九峰山地区,穿越长度约3.6 km,是典型的长大区间穿越山岭地带案例,如图1所示。
2 控制因素介绍
山岭地带人烟稀少、构建筑物零星分布,除了地貌地质条件的直接影响,兼有铁路线或高压线通道布设通过,选线的复杂程度大幅提高。
2.1 地质条件
地质条件是选线考虑的首要因素。九峰山是国家级森林公园,占地333公顷,北至武石城际,南至九峰一路,是武汉地区森林面积最大的绿色资源宝库。公园内山岭起伏,且有水库。
根据地质勘探调查分析,区间穿越山岭沿线地层为(20a-2)中风化泥岩、(20a-1)强风化泥岩、(18a)灰岩(存在岩溶)、(17e-2)中风化炭质灰岩、(19)石英砂岩、(13-2)粉质黏土夹碎石、(10-1)粉质黏土及杂填土,其中的不良地层主要为灰岩和潜在发育的岩溶,如图2所示。


图1 花—光区间线路走向示意图


图2 区间地质纵断面示意图
2.2 高压电塔
九峰山地区布设220 kV高压线,主要分布在花山大道两侧,其中部分上跨道路,是区间选线的重要影响因素,主要涉及敷设方式及安全净距。
2.3 既有铁路线
在九峰山北侧,武石城际沿东西向走行,运行时速250 km/h,与花山大道采用框架涵形式立交,是区间选线的重要影响因素,主要涉及穿越节点及隧道埋深,以尽量减小对铁路正常运营的扰动。
2.4 市政道路及高架桥
花山大道是武汉市首条生态景观大道,为双向6~8车道,在穿越九峰山范围,由北至南依次采用地面、隧道、高架(与森林大道立交,如图3所示)、隧道、地面的方式,主要影响了区间选线的平面位置和隧道埋深。


图3 花山大道高架图

2.5 其他构建筑物
九峰山零星分布有村庄房屋和其他构建筑物,如烈士陵园、治安检查站、动物园、林业科学研究院等,区间选线应尽量选择避让。
3 选线研究
花山河站至光谷五路站区间长,沿线控制因素多,为提高选线效率,对整个区间由北至南进行分段控制和锚固。
第一段为花山河站至铁路线范围,该段难点在于正线与出入线四线立交,之后出入线引入车辆段,正线继续向南下穿铁路线。为尽量降低对铁路线运营的振动影响,区间线路选择从框架涵下方穿越,穿越节点获得铁路部门认可,已经稳定。
第二段为铁路线至九峰一路范围,该段为重点研究对象,在该文进行详细分析研究。
第三段为九峰一路至光谷五路站范围,该段基本为土建预埋段,车站及部分区间已与光谷中心城地下空间配套建设完毕,已经稳定。
3.1 路由比选
花—光区间线路穿越山岭地区的长度将近4 km,考虑地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等因素,对该段进行详细分析,共研究了3个方案,如图4所示。


图4 穿越九峰山段区间路由示意图

3.1.1 路由方案一
区间下穿铁路线后,转向花山大道西侧,通过多组曲线避让高压线塔,穿越了多处山岭,如图4所示。该方案特点如下:
(1)曲线统计:区段内线路长约4.11 km,曲线共有7处,最小半径900 m,满足速度对应曲线要求。
(2)敷设方式:区段采用地下敷设方式,满足国家森林公园对施工的控制要求,同时,工法为盾构隧道和矿山法,更好地适应山岭地区岩层多的地质特点。
(3)与高压线的关系:区间隧道避让了高压线塔,最小净距约9 m,大于1倍盾径。
(4)疏散救援:区间共设置2处风井,满足通风排烟和疏散救援的要求。
(5)投资估算:区段线路土建投资约5.8亿。
3.1.2 路由方案二
区间下穿铁路线后,沿花山大道东侧走行,基本与花山大道平行,如图4所示。该方案特点如下:
(1)曲线统计:区段内线路长约4.02 km,曲线共有6处,最小半径900 m。
(2)敷设方式:区段采用地下和明洞段的敷设方式,明洞段需在地面开挖约200 m长度,对九峰山树林植被存在一定的破坏,与林场管理部门存在较大协调量,工法为盾构隧道、矿山法和明挖法。
(3)与高压线的关系:区间隧道避让了高压线塔,最小净距约8 m,大于1倍盾径。
(4)疏散救援:明洞段位于区间中部,基本满足通风排烟和疏散救援的要求,但其地势较低,且位于树木丛林,实施条件相对较差。
(5)投资估算:区段线路土建投资约5.1亿。
3.1.3 路由方案三
区间下穿铁路线后,沿花山大道东侧走行,通过多组曲线选择地势起伏相对平缓的地段,穿越了多处山岭,如图4所示。该方案特点如下:
(1)曲线统计:区段内线路长约4.32 km,曲线共有6处,最小半径800 m,线形明显扭曲。
(2)敷设方式:区段采用地下敷设方式,工法为盾构隧道和矿山法。
(3)与居民区的关系:区间线路穿越了森林大道北侧的密集居民区,带来一定的拆迁协调难度。
(4)疏散救援:区间共设置2处风井,满足通风排烟和疏散救援的要求,但北侧区间风井位于水库泄洪区范围,存在一定的淹没倒灌风险。
(5)投资估算:区段线路土建投资约6.1亿。
3.2 方案比选
考虑环评意见,九峰山森林公园为武汉地区唯一的国家级森林公园,明洞段将会对自然景观、植被、地形地貌、动植物等均造成一定影响,与第四轮规划环评阶段敷设方式不一致(规划环评阶段为地下敷设方式),且变化趋势为环境恶化的方向,建议采用于环境更优的地下敷设方式。经过方案比选,综合考虑实施风险和实施条件、与林场管理部门以及居民区的拆迁协调,方案一具有便于应急疏散、对沿线控制性因素影响小、对规划环评影响小的优点,且线路条件相对较好、投资相对较省。各方案比选详见表1。
4 结论
轨道交通的线路选线工作是地铁设计的“龙头”[5],长大区间线路的选线方案更是制约全线设计的关键一环,该文以武汉19号线穿越山岭地带的长大区间为工程背景,从地质条件、敷设方式、线路条件、疏散救援、工程投资、环境协调等角度出发[6],分析了项目的特点以及控制条件,提出较为合理的路由及对应的整体方案。
(1)应充分考虑山岭不良地层带来的影响,如花岗岩等难以盾构掘进的地层、溶洞等需要特殊处理的地层,并结合工法特点综合考虑实施条件和工程造价。
(2)遇到铁路线和高压线塔,区间应结合敷设方式,尽量保证安全净距满足铁路部门和电力部门的相关要求,尽量减少相互之间的影响和干扰。
(3)基于疏散救援的需求,长大区间的中间风井是必不可少的,应结合行车牵引和通风排烟的模拟结果,确定合理的平面位置。
此外,山岭地带对环境保护和评价的要求相对较多,如基本农田范围线的避让、对林木植被的保护等,考虑环评的一票否决权,应予以充分重视和落实。

参考文献
[1]《交通强国建设纲要》编写组. 交通强国建设纲要[M]. 北京:人民交通出版社, 2020. 
[2]陈剑伟. 市域快速轨道系统交直流制式比选研究[J]. 铁道工程学报, 2020(2): 86-90+97. 
[3]武文卿. 国家发展改革委批复武汉市城市轨道交通第四期建设规划[J]. 中国招标, 2019(7): 4-5. 
[4]中铁第四勘察设计院集团有限公司. 武汉市轨道交通19号线工程总体设计研究报告(2019)[R]. 武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司, 2019. 
[5]徐振廷. 城市轨道交通线路选线设计[J]. 交通科技, 2009(S1): 96-98. 
[6]沙金硕. 城市轨道交通线路选线设计思路探究[J]. 铁道建筑技术, 2021(4): 48-51. 

相关评论
《交通科技与管理》杂志唯一官方网站