西安機場線線路穿越文物密集區(qū)方案研究

蘇碧成

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司,西安 710043)

文物保護與城市建設(shè)是當前中國現(xiàn)代化進程中的一個矛盾問題。在城市建設(shè)過程中正確認識保護與發(fā)展的辯證關(guān)系，積極平衡二者之間的矛盾，采取積極有效手段和科學(xué)合理的方式使城市歷史文化保護與發(fā)展達到和諧統(tǒng)一的動態(tài)平衡，才能更好地促進城市經(jīng)濟的可持續(xù)化、生態(tài)化發(fā)展[1-4]。

西安與雅典、羅馬、開羅被譽為世界四大著名古都，有著3100多年的建城史和1100多年的建都史。歷史上有13個朝代在此建都，文物資源非常豐富，這些歷史文化遺存是城市的文脈和靈魂，起著標識城市歷史，詮釋城市發(fā)展進程的作用。保護好這些歷史文化遺存，對于體現(xiàn)城市的歷史底蘊和文化品位，具有特殊的意義[5]。

1 項目概況

西安機場線主要承擔西安咸陽國際機場、國家級新區(qū)西咸新區(qū)空港新城、秦漢新城與西安市區(qū)的旅客交流，連接西安北站與西安咸陽國際機場陸空兩大立體綜合交通樞紐的快捷通道，同時帶動西咸新區(qū)沿線的觀光及發(fā)展，是一條具有復(fù)合功能的城際軌道交通線。對延伸大西安軌道網(wǎng)服務(wù)范圍，機場旅客疏散、方便旅客進出港，構(gòu)建立體綜合交通樞紐，促進沿線城鎮(zhèn)化進程，加快西咸新區(qū)開發(fā)建設(shè)，發(fā)揮西安在新絲綢之路經(jīng)濟帶的起點作用，提升西安國際化大都市具有重要意義。

2 文物遺址分布

項目所處渭河北岸歷史文化悠久，文物資源極為豐富，周邊分布了秦漢多處國家文物遺址及帝陵墓葬。線路沿線25 km范圍內(nèi)分布了9座西漢帝陵：周陵、順陵、渭陵、延陵、康陵、義陵、安陵、長陵、陽陵；2處秦時期遺址：秦咸陽城遺址、秦制陶作坊遺址，如圖1所示。

圖1 西安機場線線路穿越文物區(qū)分布示意

3 城市規(guī)劃

西安咸陽國際機場為我國八大機場之一，2016年機場調(diào)整總體規(guī)劃，規(guī)劃服務(wù)近1億人次的目標年旅客吞吐量。

西安北站銜接徐蘭、大西、西成、西銀、包西高鐵和關(guān)中城際網(wǎng)，是我國西北地區(qū)最大的高鐵樞紐站，旅客最高聚集人數(shù)18 000人。

西咸新區(qū)為國務(wù)院國函[2014]2號文件正式批復(fù)的第七個國家級新區(qū)，規(guī)劃建設(shè)用地272 km2，規(guī)劃2015年城市人口150萬人，2020年城市人口236萬人。

4 線路方案研究

4.1 西安地鐵穿越文物保護區(qū)概況

西安地鐵覆蓋的重點文物較多。主要包括周豐京和鎬京遺址、秦阿房宮遺址、漢長安城遺址、唐大明宮遺址等大遺址，杜陵等大陵墓，明城墻、大雁塔、鐘樓等古建筑，以及其他各種地下文物。線路選線及車站選址均采用繞行或盡量遠離文物保護區(qū)。如西安地鐵2號線經(jīng)過鐘樓和城墻時，采取了左右線分開繞行的設(shè)計南門和北門，線路盡量遠離鐘樓基座及城墻的變形敏感區(qū)，以降低對鐘樓和城墻的影響[6]；西安地鐵4號線穿越大雁塔時，雖然技術(shù)論證安全可靠，但為了穩(wěn)妥起見，仍然采用繞避遠離的線路方案[7]。

4.2 線路走向方案研究

本項目線路經(jīng)西安市渭河北岸，文物資源極為豐富。文物保護成為前期線路方案研究重中之重，選線時首先貫徹環(huán)保選線，根據(jù)沿線文物分布特點以及文物范圍調(diào)查情況，結(jié)合西咸新區(qū)秦漢新城與空港新城城市總體規(guī)劃，在滿足線路技術(shù)標準條件下，仔細分析、研究線路方案對帝陵、重要遺址等文物的影響，在線路無法繞避的情況下研究了線路穿越文物保護區(qū)三大走向方案，如圖2所示。

圖2 西安機場線線路走向方案示意

4.2.1 沿機場高速方案

線路自西安北站北廣場，然后折向北沿明光路跨越渭河、蘭池大道，于機場高速公路東側(cè)北行，經(jīng)渭河電廠、穿越漢高祖長陵國家級文物主保護區(qū)、馬家堡、上寨至機場，線路長度22.7 km。

該方案線路長度最短，投資最省、可實施性較好，但致命缺點線路穿越漢高祖長陵中心地帶，對文物整體風(fēng)貌影響較大，對文物破壞嚴重；同時與本項目功能定位相矛盾，線站位沒有兼顧西咸新區(qū)的發(fā)展，起不到帶動西咸新區(qū)發(fā)展的功能，修建本線將失去意義，故研究后予以放棄。

4.2.2 繞行經(jīng)秦制陶遺址方案

(1)線路方案

線路起自西安北站北廣場，出站后沿明光路跨渭河、蘭池大道、機場高速公路折向西并行北環(huán)線鐵路南側(cè)走行，經(jīng)秦漢新城，穿越秦制陶作坊遺址北側(cè)邊緣，跨北環(huán)線鐵路，沿秦咸陽城遺址保護區(qū)建設(shè)控制地帶西緣，上跨旅游路，經(jīng)空港新城至機場，線路全長27.8 km。其中東西向穿越秦制陶作坊遺址保護區(qū)北側(cè)邊緣長度約1 380 m，南北向穿越秦咸陽城遺址建設(shè)控制地帶長度約3 000 m。

(2)文物概況

秦制陶作坊遺址：1988年1月13日國務(wù)院公布為第三批全國重點文物保護單位。東西長1 500 m，南北寬600 m。發(fā)現(xiàn)有秦代居住區(qū)和制陶作坊遺址。出土有陶圈古井70多眼，并與若干10多米長的陶質(zhì)管道組成一個密集的供水系統(tǒng)。在出土的500多千克銅鐵器窖藏中發(fā)現(xiàn)了一塊秦始皇統(tǒng)一度量衡的銅詔版。

(3)文物勘探情況

在沿線27.6萬m2勘探范圍內(nèi)，秦制陶作坊遺址發(fā)現(xiàn)古墓葬11座，灰坑9處，踩踏土活動面遺跡1處，陶窯遺址1座，古井7眼，填土坑4處?？碧桨l(fā)現(xiàn)0.4 m厚的地表層下有0.8～1.2 m厚的灰土堆積，內(nèi)含大量繩紋瓦片、陶器殘片、獸骨、石塊等物；秦咸陽城遺址建設(shè)控制地帶發(fā)現(xiàn)秦漢時期古墓葬11座，早期灰坑9處，古代活動面遺跡1處，窯、井、填土坑等5處。

4.2.3 順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案

(1)線路方案

線路起自西安北站北廣場起，出站后沿明光路跨渭河、蘭池大道、機場高速公路折向西并行北環(huán)線鐵路南側(cè)走行，經(jīng)秦漢新城，跨北環(huán)線鐵路，沿蘭池三路至渭柳家園西側(cè)轉(zhuǎn)向北跨越秦咸陽城遺址、旅游路，經(jīng)空港新城至機場，線路全長25.4 km。距秦咸陽城遺址西邊線1 400 m進入秦咸陽城遺址保護區(qū)，向北穿越遺址主保護區(qū)長度約1 280 m，建設(shè)控制地帶長度約200 m。

(2)文物概況

秦咸陽城遺址：1988年1月13日國務(wù)院公布為第三批全國重點文物保護單位。位于咸陽城東16 km處渭城區(qū)窯店鎮(zhèn)境內(nèi)。東西橫距12 km，南北縱距6 km。秦咸陽城始建于公元前350年，作為秦國都城長達144年，公元前206年被焚毀。1959～1961年考古發(fā)現(xiàn)了秦咸陽宮殿遺址。1973～1982年考古發(fā)現(xiàn)有車馬出行圖、儀仗圖、殿堂建筑圖、麥穗圖、花卉等壁畫，在中國建筑史和美術(shù)史上都具有重要價值。

(3)文物勘探情況

在沿線秦咸陽城遺址保護區(qū)8.3萬m2勘探范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)斜坡道土洞墓、豎穴洞室墓、豎穴偏洞室墓和土壙豎穴墓4個類型墓葬形制，秦咸陽城遺址主保護區(qū)發(fā)現(xiàn)古墓葬88座，建設(shè)控制地帶發(fā)現(xiàn)9座古墓葬。

4.2.4 方案比選

(1)從文物影響方面分析

依據(jù)現(xiàn)場文物勘探情況，繞行經(jīng)秦制陶作坊遺址方案沿線發(fā)現(xiàn)秦制陶作坊遺址古墓葬11座，灰坑9處，秦咸陽城遺址建設(shè)控制地帶秦漢時期古墓葬11座，早期灰坑9處，線路附近有2座古墓葬，沿線文物遺存較少，古墓葬較小，無重要文物，對文物影響較小。

順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案沿線古墓葬較多，秦咸陽城遺址主保護區(qū)古墓葬88座，建控區(qū)9座古墓葬，線路經(jīng)文物遺址核心區(qū)，古墓葬較多，風(fēng)險較大，且線路經(jīng)文物主保護區(qū)，對文物整體風(fēng)貌產(chǎn)生重大影響。因此，從文物保護角度衡量繞行經(jīng)秦制陶作坊遺址方案趨于合理。

(2)從城市規(guī)劃適應(yīng)性方面分析

繞行經(jīng)秦制陶遺址方案線路緊靠既有鐵路，緊靠城市規(guī)劃邊緣走行，與城市總體規(guī)劃干擾較小。順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案線路沿規(guī)劃蘭池三路走行，沿線拆遷較少，跨越既有鐵路、規(guī)劃蘭池三路條件困難，對城市總體規(guī)劃稍有影響。

(3)從節(jié)約土地資源方面分析

繞行經(jīng)秦制陶遺址方案沿既有鐵路走行，共用交通走廊，但線路繞長，征地較多。順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案沿規(guī)劃道路走行，且線路順直，征地面積最小，節(jié)約土地資源。

(4)從工程實施難易程度方面分析

兩方案地質(zhì)條件相當，繞行經(jīng)秦制陶遺址方案長陵站西端在建的3條石油輸送管道與線路350 m段落徑路干擾，需對石油管道進行改遷，協(xié)調(diào)難度較大；沿線需拆遷長陵焦化廠、長陵速凝劑加工廠，難度較大。順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案沿線控制因素較小，拆遷較少，協(xié)調(diào)難度較小，可實施性較好。

(5)從運輸組織方面分析

繞行經(jīng)秦制陶遺址方案較順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案線路長度增加2.4 km，列車運行時間增加約3 min/列，全線運行時間增加約10%，運營能耗增加約10%，在節(jié)約旅客旅行時間和節(jié)約能源方面有不利影響。

(6)從線路技術(shù)標準、工程投資方面分析

順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案線路順直，技術(shù)條件好；繞行經(jīng)秦制陶遺址保護區(qū)方案線路曲折，技術(shù)條件差，較順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案線路繞長2.4 km，增加1座高架車站，投資估算增加約6.3億元，兩方案經(jīng)濟比較如表1所示。

表1 經(jīng)濟技術(shù)比較

4.2.5 推薦意見

綜上分析，順直經(jīng)秦咸陽城遺址方案雖然線路順直、節(jié)約土地資源、對外協(xié)調(diào)難度小、工程投資較省，但線路經(jīng)過文物主保護區(qū)，影響文物整體歷史風(fēng)貌[8-9]，對文物造成永久影響，而且線位與城市總體規(guī)劃沖突；繞行經(jīng)秦制陶作坊遺址方案，線路緊靠秦制陶作坊遺址保護區(qū)北側(cè)邊緣走行，雖然工程投資較大，但通過文物勘探沿線沒有重要文物遺存，對文物以及周邊環(huán)境影響較小，且符合城市總體規(guī)劃，因此，綜合比選推薦繞行經(jīng)秦制陶作坊遺址方案。

4.3 文物區(qū)線路敷設(shè)方案研究

在推薦繞行經(jīng)秦制陶作坊遺址線路走向方案的基礎(chǔ)上，進一步研究了線路穿越文物區(qū)敷設(shè)方式對文物的影響。線路穿越秦制陶作坊遺址保護區(qū)北側(cè)邊緣采用高架方案，對文物影響最小，工程投資最省，同時適應(yīng)秦漢新城總體規(guī)劃，此段線路采用橋梁方式通過；本次重點對經(jīng)秦咸陽城遺址建設(shè)控制區(qū)3.0 km范圍內(nèi)路基、高架、隧道敷設(shè)方案進行了研究，如圖3所示。

圖3 線路敷設(shè)方案示意

4.3.1 敷設(shè)方案

方案1:路基方案

線路以2.05 km路基和0.95 km橋梁形式通過文物建控區(qū)，其中路基填方2～5 m，用地寬度平均約28 m，長度約1.55 km；路基挖方0～9 m，用地寬度平均約30 m，長度約0.5 km。

方案2：橋梁方案

線路以3.0 km橋梁形式通過文物建控區(qū)，橋梁范圍用地寬度12.4 m。

方案3：隧道方案

線路以0.35 km路基和2.25 km橋梁以及0.4 km隧道形式通過文物建控區(qū)，隧道埋深8～18 m，隧道影響范圍寬34 m。

4.3.2 方案比選

(1)文物保護方面分析

路基方案路基段平均28～30 m征地范圍內(nèi)需進行文物發(fā)掘，建控區(qū)內(nèi)占地6.9 hm2；橋梁方案12.4 m征地范圍內(nèi)進行文物發(fā)掘，建控區(qū)內(nèi)占地3.7 hm2，橋梁承臺設(shè)計尺寸為6 m×6 m，文物發(fā)掘?qū)挾瓤刹扇〈胧┻m當減小；隧道方案34 m范圍內(nèi)進行文物發(fā)掘，建控區(qū)內(nèi)占地3.8 hm2。

橋梁方案車輛運營產(chǎn)生的振動通過橋梁樁基礎(chǔ)傳遞，與路基、隧道相比在相同范圍內(nèi)對周邊土體產(chǎn)生振動最小。在同一地點測試結(jié)果，10 m處比較路基降低15～20 dB[10]；路基方案通過路基機床傳遞振動，路基占地最寬，對周邊土體產(chǎn)生振動最大，隧道方案次之。

因此橋梁方案文物發(fā)掘?qū)挾茸钫嫉厣伲苓呁馏w產(chǎn)生振動小，對文物影響最小，優(yōu)于隧道方案、路基方案。

(2)城市規(guī)劃分析

路基方案線路經(jīng)秦漢新城、空港新城規(guī)劃核心區(qū)，對城市造成分割，影響城市景觀，降低城市品質(zhì)，對城市規(guī)劃影響較大；橋梁方案通過調(diào)整橋梁孔跨，可以和城市規(guī)劃道路有效銜接；隧道方案由于隧道較短，對城市規(guī)劃影響介于橋梁與路基方案之間。

(3)施工方法分析

路基方案線路通過建控區(qū)地段為濕陷性黃土地段，為控制工后沉降，視其黃土濕陷等級、層厚、濕陷量，路堤填土高度，地基處理以加強排水封閉為主，輔以重型碾壓、沖擊碾壓、灰土擠密樁等加固處理。施工時因路基深挖、換填、地基處理等土建工程會對沿線文物造成不同程度的影響[11]。

橋梁方案建控區(qū)范圍內(nèi)采用組合箱梁簡支結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，鉆孔樁基礎(chǔ)的施工會對文物造成一定的影響，但相較而言，鉆孔灌注樁施工具有工期快、渣土量少的優(yōu)點，對比沉入樁、強夯等樁基施工法，鉆孔灌注樁施工振動要小得多。隨著施工的結(jié)束，影響也將消除[12]。

隧道方案由于坡度的影響，通過文物建控區(qū)隧道埋深8～11 m，埋深較淺，因此采用明挖法施工。如果采用圍護樁開挖，圍護樁施工會對周邊文物造成一定的影響；如果采用放坡開挖，文物發(fā)掘?qū)挾容^寬，對文物影響范圍較大[13]。

(4)工程投資分析

隧道方案投資較高架方案增加約1.2億元。路基方案投資最省，較高架方案節(jié)省約3.3億元。橋梁方案投資居中。

4.3.3 推薦意見

綜合分析，推薦文物區(qū)占地少、施工影響小、適應(yīng)城市規(guī)劃，投資適中的以橋梁方式通過文物建控區(qū)方案。

5 文物保護實施方案

(1)設(shè)計方案：將車站名與沿線文物古跡保護展示工程相結(jié)合[14]。例如將秦咸陽城遺址文物保護區(qū)建設(shè)的秦宮文化公園附近的車站命名為秦宮站，引導(dǎo)旅客借助該站到達文物展示區(qū)，實現(xiàn)了文物宣傳效果，同時帶來良好的經(jīng)濟效益。

(2)施工準備：根據(jù)國家文物局關(guān)于項目選線方案的批復(fù)以及陜西省文物局關(guān)于項目文物保護工作的意見，建設(shè)方委托具有考古發(fā)掘團體資質(zhì)的考古單位依據(jù)《中華人民共和國文物保護法》、《陜西省文物保護條例》等法律、法規(guī)規(guī)定，向文物管理部門履行報批手續(xù)，嚴格按照國家文物局頒布的《田野考古發(fā)掘規(guī)程》進行考古發(fā)掘，對已經(jīng)發(fā)掘的墓葬和地下文物遺存進行妥善的保護[15-16]。

根據(jù)考古發(fā)掘結(jié)果，合理布設(shè)橋樁位置，盡量避開重要文物遺存，優(yōu)化工程選線方案后報陜西省文物局核準后實施。

建設(shè)單位對所有施工單位進行環(huán)境保護教育培訓(xùn)和文物保護教育培訓(xùn)。制定詳盡的動態(tài)監(jiān)測方案和應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案，切實做到信息化施工，施工中一旦出現(xiàn)意外情況危及文物安全，及時啟動應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案，采取有效措施保護文物安全。

(3)施工方案：施工固定的作業(yè)場地、施工營地、施工場地的布局盡量遠離文物保護區(qū)范圍。

施工車輛，特別是重型運輸車輛的運行通路，避免穿越文物保護區(qū)，施工便道的布設(shè)盡量遠離文物保護區(qū)。

在文物保護區(qū)區(qū)段施工時，橋梁樁基采用振動小旋挖鉆機和反循環(huán)鉆機進行施工；鋼筋籠在文物保護區(qū)外鋼筋加工棚加工；廢棄泥漿及時遠棄。

施工結(jié)束后，恢復(fù)原地貌，建筑垃圾及時清運，并采取綠化、復(fù)耕等措施及時修復(fù)受到影響的周邊環(huán)境景觀，做好環(huán)境整治。

(4)運營方案：通過文物地段軌道采用無縫線路，中等減振雙層非線性減振扣件。該扣件通過上、下層非線性彈性墊板以降低系統(tǒng)剛度和提高結(jié)構(gòu)阻尼來控制二次噪聲與振動，扣件節(jié)點垂向靜剛度為9～13 kN/mm，減振效果2.3～15.7 dB，滿足運營階段環(huán)評對文物振動的要求[17]，如圖4所示。

圖4 高架線雙層非線性減振扣件組裝示意

6 結(jié)論

項目本著“既有利于文物保護，又有利于基本建設(shè)”的兩利方針[18-19]，采用低能耗、少污染、大容量、快速便捷的綠色軌道交通，減少了由于汽車排放尾氣而給城市帶來的空氣污染以及噪聲、揚塵對文物古跡和城市環(huán)境的影響，保護文化遺產(chǎn)、維護古城風(fēng)貌、有利于西安歷史文化的保護和傳承，同時優(yōu)化了綜合交通結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)城市建設(shè)與文物保護的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，促進城市經(jīng)濟可持續(xù)、生態(tài)化發(fā)展。

(1)項目前期選線時需大范圍進行文物調(diào)查，查明文物保護區(qū)范圍、等級，同時與文物保護單位有效溝通，征求意見。然后根據(jù)文物分布情況以及文物保護單位意見進行多方案線路走向比選，優(yōu)選出合理、可行的線路走向方案：繞行經(jīng)秦制陶遺址、順直經(jīng)秦咸陽城遺址兩大線路走向方案。

(2)委托文物勘探專業(yè)機構(gòu)對可行的線路走向方案按照文物主管部門確定工程建設(shè)影響文物范圍內(nèi)進行文物勘探，并形成文物勘探報告[20]。

(3)依據(jù)文物勘探結(jié)果，對線路走向、敷設(shè)方式，結(jié)合線路技術(shù)條件、城市規(guī)劃、工程措施、工程投資等，從文物保護方面進行綜合分析，推薦繞行以橋梁敷設(shè)方式經(jīng)秦制陶作坊方案。在推薦的線路方案基礎(chǔ)上，完成各階段采取相應(yīng)文物保護措施，制定相應(yīng)管理計劃與監(jiān)測計劃、應(yīng)急預(yù)案，形成穿越文物保護區(qū)工程方案報告。

(4)委托文物影響評估專業(yè)機構(gòu)根據(jù)文物勘探報告，對穿越文物保護區(qū)工程方案進行文物影響評估，并出具文物影響評估報告[21]。

(5)將完成的文物勘探報告、穿越文物保護區(qū)工程方案報告以及文物影響評估報告，按照程序逐級上報文物審批部門批復(fù)。

(6)根據(jù)文物主管部門的批復(fù)意見，委托具有考古發(fā)掘團體資質(zhì)的考古單位進行考古發(fā)掘，同時優(yōu)化工程選線方案，編制文物保護實施方案報陜西省文物局核準后實施。

通過以上工程建設(shè)中文物保護全過程的實施，做到了文物保護與工程建設(shè)兩不誤，兩者協(xié)調(diào)發(fā)展，保證了項目按期開通。