軌道交通建設(shè)與城市道路相結(jié)合研究

徐 達(dá)

(中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司,天津 300251)

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城市規(guī)模日益增大，城市的集聚效應(yīng)日益凸顯，城市群已經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要載體。城市的發(fā)展離不開軌道交通的建設(shè)，城市內(nèi)部多以地鐵、輕軌等軌道交通為主[1]。而在縮短市域時空距離上，城際鐵路則承擔(dān)著提升城市集群化，推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用[2]。地鐵、輕軌與城際鐵路等軌道交通線路基本走向一般沿主要交通走廊，并與城市的發(fā)展方向相吻合[3]。城市土地資源有限，征拆費(fèi)用高昂，并且城市建筑大部分存在樁基，軌道線路敷設(shè)一般應(yīng)盡量避開對地塊的切割[4]。這就促使軌道交通選線時一般沿既有或規(guī)劃城市道路敷設(shè)。將軌道交通與城市道路共線研究，建設(shè)現(xiàn)代化、多層次的綜合交通體系，是目前的發(fā)展態(tài)勢。為實現(xiàn)這一預(yù)期，就需要在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)過程中，從空間布局、線形匹配、建設(shè)時序上，做到統(tǒng)籌考慮，以達(dá)到合理布局，空間共享，減少工程浪費(fèi)，降低大拆大挖對城市交通的影響等目的[5]。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，并結(jié)合工程實例，對軌道交通建設(shè)與城市道路之間的結(jié)合進(jìn)行探討研究。

2 空間結(jié)構(gòu)關(guān)系分析

軌道交通沿城市道路敷設(shè)，典型的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系分為：軌道交通沿城市道路地下敷設(shè)；軌道交通沿城市道路以高架敷設(shè)；軌道交通沿道路地面敷設(shè)。應(yīng)綜合考慮城市環(huán)境要求，城市空間布局規(guī)劃，以環(huán)境適應(yīng)性、技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)合理性為參考指標(biāo)進(jìn)行方案的選取[6]。

2.1 軌道交通沿城市道路地下敷設(shè)

軌道交通沿道路地下敷設(shè)的空間布局方式，主要考慮了軌道交通對城市環(huán)境的影響，在城市建筑密集的主城區(qū)或道路兩側(cè)有對景觀環(huán)保有較高要求的控制地物段多采用這種形式。一般是軌道交通采用盾構(gòu)或暗挖施工方法在既有城市道路地面下施工。在施工過程中，主要是站點(diǎn)的開挖，以及有樁基的既有城市橋梁的拆復(fù)建對城市道路產(chǎn)生影響。待施工完成后，即恢復(fù)原貌，這是城市主城區(qū)采用較多的一種建設(shè)方式。

2.2 軌道交通沿城市道路高架敷設(shè)

在城郊區(qū)域內(nèi)，或兩個城市之間，對環(huán)境敏感性要求較低，并且符合城市環(huán)境功能區(qū)劃及相關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時為了降低工程造價，軌道交通以高架形式沿道路路中或路側(cè)敷設(shè)。這種方式適合于城市道路建設(shè)之初即為后期實施軌道交通預(yù)留了建設(shè)條件，或軌道交通與城市道路同步規(guī)劃同步實施的情況[7]。如果在既有城市道路路中敷設(shè)高架橋，道路中分帶寬度不能滿足建設(shè)要求，則需要對道路斷面進(jìn)行拓寬改造。

2.3 軌道交通沿城市道路地面敷設(shè)

基于軌道交通不能與城市道路平面交叉的原則(除有軌電車外)，在城市中一般軌道交通不會選擇沿城市道路以路基方式敷設(shè)。但是在軌道交通由高架轉(zhuǎn)為地下的過渡段，會采用路基形式。尤其是軌道交通沿路中敷設(shè)，會占用大量道路資源，引起城市道路的較大改造。因此，在選線時應(yīng)將過渡段落設(shè)置于道路兩側(cè)有較大拓寬條件的地段，避免道路資源被占壓，形成交通瓶頸。

3 線形技術(shù)指標(biāo)適應(yīng)性研究

軌道交通和城市道路沿同一走廊帶敷設(shè)，兩者相結(jié)合的密切程度，線形上能否達(dá)到協(xié)調(diào)共線，對前期交通走廊的選擇，后期道路改造規(guī)模、交通疏解難易等有很大的影響[8]。這就需要研究兩者線形技術(shù)指標(biāo)的匹配適應(yīng)性。

3.1 平面線形指標(biāo)匹配

軌道交通與城市道路平面線形主要技術(shù)指標(biāo)由圓曲線、緩和曲線、直線段長度及平縱配合等要素和條件決定[9]。軌道交通的特性決定了直線段更適合其行車的舒適性及維修養(yǎng)護(hù)，在平直的城市道路中，兩者相結(jié)合沒有問題。因此，平面線形的匹配，取決于兩者的圓曲線半徑能否相匹配，緩和曲線等因素可通過優(yōu)化調(diào)整加以解決。城市道路根據(jù)道路等級不同，設(shè)計速度為20～100 km/h[10]。城市軌道交通設(shè)計最高運(yùn)行速度一般為80 km/h[11]，隨著城市軌道交通建設(shè)由中心向外圍發(fā)展，120～160 km/h速度的市域快速軌道交通線路也越來越多[12]。城際鐵路設(shè)計速度分為120、160、200 km/h，限速地段設(shè)計速度分為60、80、100 km/h[13]。將軌道交通不同設(shè)計速度下的最小半徑值，與城市道路不同設(shè)計速度下的最小半徑值繪制成平曲線匹配圖，如圖1所示。

圖1 軌道交通與城市道路平曲線匹配曲線

從圖1可以看出，速度60～100 km/h的軌道交通最小圓曲線半徑與相同速度等級下的城市道路設(shè)置超高的一般平曲線最小半徑值非常接近，最小半徑在300～650 m。因此，在這個設(shè)計速度范圍內(nèi)，軌道交通與城市道路平曲線具有良好的匹配性。速度在80～160 km/h的軌道交通的圓曲線最小半徑在400～1 500 m，而城市道路在50～100 km/h速度范圍內(nèi)的不設(shè)超高的最小半徑值為400～1 600 m，能夠?qū)④壍澜煌ǖ淖钚“霃桨趦?nèi)。因此，設(shè)計速度為80～160 km/h的軌道交通與設(shè)計速度為50～100 km/h的城市道路不設(shè)超高情況下的平曲線指標(biāo)匹配良好。城市道路20～40 km/h設(shè)計速度下的圓曲線最小半徑較小，與軌道交通匹配性較差，該速度下的城市道路多為支路及次干路。因此，可通過對照線形匹配性，選擇平面線形指標(biāo)良好的較高等級城市道路作為軌道交通的敷設(shè)通道[14]。

3.2 縱斷面指標(biāo)匹配

城際鐵路正線最大坡度不宜大于20‰，困難條件下經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后不應(yīng)大于30‰[13]。地鐵正線的最大坡度宜采用30‰，困難地段最大坡度可采用35‰[11]。而城市道路的最大縱坡依據(jù)設(shè)計速度的不同取值在3%～8%。因此，只有在地形條件平坦的區(qū)域，縱坡較小的城市道路段，縱斷面可以與軌道交通較好匹配。而軌道交通可通過調(diào)整埋深及高架橋梁高度來調(diào)整縱坡，以達(dá)到與城市道路的相匹配。

4 城市道路改造研究

4.1 改造主要原則

4.1.1 滿足交通功能需求

軌道交通的建設(shè)不應(yīng)以降低城市道路的通行能力為代價，改造后的道路要滿足其在交通路網(wǎng)中的功能定位[15]。原則上改造后的車道數(shù)及行車道寬度等技術(shù)指標(biāo)不低于原道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并且改造段落應(yīng)與整條道路標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

4.1.2 結(jié)合規(guī)劃，注重建設(shè)時序

軌道交通建設(shè)引起的道路改造，應(yīng)結(jié)合道路遠(yuǎn)期規(guī)劃一次改造到位，避免反復(fù)開挖建設(shè)造成工程浪費(fèi)，并降低對城市交通的影響。與新建道路共線段，宜做到同步設(shè)計同步施工。不能同步實施的，兩者應(yīng)結(jié)合設(shè)計，預(yù)留建設(shè)條件[16]。

4.1.3 控制用地，減少拆遷

道路改造應(yīng)確定合理的斷面形式和適當(dāng)?shù)囊?guī)模，盡量控制在道路紅線范圍內(nèi)。對于部分因軌道交通的引入導(dǎo)致既有紅線范圍無法滿足斷面布設(shè)要求時，應(yīng)充分結(jié)合道路兩側(cè)用地規(guī)劃，確保路側(cè)具備紅線拓寬條件，繞避重大拆遷[17]。

4.1.4 交通銜接順暢，確保交通安全

軌道交通沿道路高架段落，特別是小半徑曲線段，應(yīng)做好線性誘導(dǎo)及安全防護(hù)措施；軌道交通高架跨越道路交叉口，針對橋墩布設(shè)，做好交通渠化，并應(yīng)滿足安全停車視距三角形限界要求。做好與交叉道路的有效銜接，設(shè)置合理的交通標(biāo)志標(biāo)線，確保交通安全[18]。

4.2 工程實例

4.2.1 項目概況

作為杭州都市圈城際網(wǎng)的一條重要線路，某城際鐵路項目起點(diǎn)從杭州某地鐵車站引出，終點(diǎn)連接紹興柯橋區(qū)，接入紹興某地鐵線路貫通運(yùn)營。線路全長20.2 km，共設(shè)車站9座，速度目標(biāo)值為100 km/h，是連接杭州與紹興的快速軌道通道。

本項目在紹興柯橋區(qū)約8.5 km長線路，主要沿既有城市主干路群賢路敷設(shè)，群賢路既有橫斷面為三幅路形式，為雙向四車道，總寬度為36 m，如圖2所示。

圖2 群賢路現(xiàn)狀橫斷面(單位：m)

群賢路遠(yuǎn)期規(guī)劃為雙向六車道，橫斷面總寬為42 m，采用四幅路形式，如圖3所示。

圖3 群賢路遠(yuǎn)期規(guī)劃橫斷面(單位：m)

4.2.2 空間關(guān)系分析

在紹興市郊區(qū)段，城際鐵路沿群賢路路側(cè)的城市綠帶以高架形式敷設(shè)。從圖4可以看出，在郊區(qū)段，城際線位兩側(cè)綠地農(nóng)田較多，零散分布著工廠企業(yè)，區(qū)域內(nèi)環(huán)境敏感性較低，城際鐵路的高架建設(shè)不會對本區(qū)域范圍內(nèi)造成空間及環(huán)境上的較大切割。并且沿路側(cè)綠帶高架敷設(shè)，既不會引起較大拆遷，又可降低工程造價，節(jié)省投資，是十分經(jīng)濟(jì)合理的空間布設(shè)方式。

圖4 城際鐵路高架敷設(shè)典型段落平面示意

線路進(jìn)入市區(qū)段后，由圖5可以看出，在市區(qū)區(qū)域范圍內(nèi)，線路兩側(cè)密集分布商業(yè)區(qū)、居民聚集區(qū)、公園濕地、廣場劇院等。從環(huán)評角度對線路的環(huán)境可行性進(jìn)行論證，高架敷設(shè)產(chǎn)生的噪聲、振動等對自然環(huán)境、生活環(huán)境、城市生態(tài)景觀造成較大不利影響[19]。結(jié)合城市的整體發(fā)展態(tài)勢，高架會對城市整體空間進(jìn)行切割，對城市建筑景觀產(chǎn)生不利影響，不利于城市發(fā)展。因此，確定本段落內(nèi)線路適宜沿道路地下敷設(shè)的方式。

圖5 城際鐵路地下敷設(shè)典型段落平面示意

綜上所述，城際鐵路在沿群賢路敷設(shè)過程中，既考慮了經(jīng)濟(jì)合理性，同時又結(jié)合了城市的空間發(fā)展規(guī)劃?？臻g關(guān)系分段設(shè)置合理，技術(shù)上可行。

4.2.3 線形匹配關(guān)系

經(jīng)過對城際鐵路與群賢路線形情況對照，在并行段，群賢路圓曲線最小半徑為450 m，最大半徑值為2 000 m，具體情況如表1所示。

表1 城際鐵路與城市道路曲線半徑匹配關(guān)系

由表1可知，城際鐵路曲線線形指標(biāo)采用值，能夠與群賢路較好匹配。群賢路曲線半徑450 m處，雖然不能滿足城際鐵路相匹配的最小半徑500 m的要求，但此處為地下段，城際線位可適當(dāng)偏離道路線位中心線，不會對道路及兩側(cè)建筑物產(chǎn)生影響。群賢路所處地勢平坦，無較大縱坡，能夠滿足鐵路縱斷面的適應(yīng)性要求。因此，無論是沿群賢路路側(cè)綠帶高架敷設(shè)，還是沿路中高架敷設(shè)，以及沿路地下敷設(shè)，城際鐵路從平面和縱斷面上都能夠與城市道路較好的擬合，線形匹配良好，不會造成較大的征拆。

4.2.4 道路改造方案

湖安路至寶業(yè)路段，軌道交通由路側(cè)高架轉(zhuǎn)為沿路中高架敷設(shè)，需對既有道路進(jìn)行改造。結(jié)合遠(yuǎn)期規(guī)劃，直接將道路橫斷面拓寬至44 m，軌道交通高架敷設(shè)在4 m寬的中分帶上，城市道路拓寬為雙向六車道，改造后斷面形式如圖6所示。

圖6 群賢路與城際鐵路高架相結(jié)合橫斷面(單位：m)

寶業(yè)路至小佐路段，為軌道交通的入地過渡段。此段軌道交通占用道路寬度約16 m，需對道路兩側(cè)進(jìn)行較大拓寬。既有道路兩側(cè)為城市綠帶，存在拓寬條件，改造后道路斷面形式如圖7所示。

圖7 城際鐵路U槽段群賢路橫斷面(單位：m)

改造后的道路平面如圖8所示。

圖8 群賢路改造典型段落平面

5 結(jié)語

為有效利用城市土地與空間資源，軌道交通建設(shè)應(yīng)沿城市主要交通走廊敷設(shè)，并且要與城市的發(fā)展方向相吻合，這點(diǎn)可以作為前期規(guī)劃和可行性研究中確定線路走向的主要參考點(diǎn)。

軌道交通沿城市道路采用高架、地下、地面敷設(shè)方式的選擇，應(yīng)建立在對道路兩側(cè)城市環(huán)境要求及城市空間布局規(guī)劃充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，以環(huán)境適應(yīng)性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性為判斷指標(biāo)，分段確定合理的空間關(guān)系。

為降低對城市道路及周邊環(huán)境的影響，控制道路改造規(guī)模，降低工程實施難度，軌道交通與城市道路兩者應(yīng)具有較好的線形適應(yīng)性。本文提出了以技術(shù)指標(biāo)匹配性為參考指標(biāo)，進(jìn)行線路走向選擇的方法。并在實際工程中通過對城市道路平縱指標(biāo)的分析，指導(dǎo)軌道交通線形指標(biāo)的選取，從而得出兩者適宜的線形匹配關(guān)系，減小了征拆，提高了經(jīng)濟(jì)效益。