成自鐵路引入天府機場線路方案比選回顧

林 奎

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

1 成自鐵路概述

1.1 項目概述

成自鐵路是蓉昆高速鐵路的一段，設(shè)計行車速度350 km／h ，位于四川省境內(nèi)。線路正線從成都東站達成場引出，經(jīng)天府站、天府機場站、資陽西站、球溪站和威遠站，終點接川南城際鐵路自貢東站，后經(jīng)自貢至宜賓鐵路接渝昆高速鐵路，構(gòu)成至云南的快速客運通道。成自鐵路是四川省第一條設(shè)計速度350 km／h 的高速鐵路，正線建筑長度176.919 km，橋隧總長133.631 km，占線路長度的75.53 %，初步設(shè)計批復(fù)總投資372 億元［1］。

1.2 主要技術(shù)標準

成自鐵路主要技術(shù)標準如表1所示。

表1 主要技術(shù)標準表

1.3 運量預(yù)測

成自鐵路運量由長途、城際和市郊客流構(gòu)成，如表2所示。長途客流主要為川西、西北等地區(qū)與云南，成都（天府新區(qū)）與貴州、華南等地區(qū)間的旅客交流；城際客流主要為川西北與川南地區(qū)，成都（天府新區(qū)）與重慶間的旅客交流；市郊客流主要為天府機場與雙流機場間的航空中轉(zhuǎn)客流［2］。

表2 成自鐵路客車構(gòu)成表 （對）

2 自然地理特征

2.1 地形地貌

天府機場位于成都市東部新區(qū)，沿線民房集中，村道發(fā)達，農(nóng)作物較多。地表主要為種植旱地和水田。天府機場地貌由龍泉山低山地貌向川中盆地丘陵地貌過渡，地形由西向東逐漸變緩，地勢由高變低，沿線丘陵和寬緩溝槽相間，地形起伏較大，以低丘為主。

2.2 地層及構(gòu)造

（1）地層巖性

區(qū)域場地上覆第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）、坡洪積（Q4dl+pl）軟塑壯黏土、坡殘積粉質(zhì)黏土（Q4dl+el）、粉質(zhì)黏土和黏土，下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）泥巖和砂巖。

（2）地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域處于龍泉山褶皺帶龍泉山箱狀背斜東翼，巖層產(chǎn)狀逐漸變緩，局部水平，機場附近未見褶皺及斷裂通過，單斜構(gòu)造。

2.3 不良地質(zhì)與特殊巖土

（1）不良地質(zhì)

①泥巖風化剝落

明挖隧道通過軟質(zhì)巖地段，邊坡在外應(yīng)力作用下，易風化，巖體呈碎屑狀剝落，局部容易形成淺表層坍滑，影響邊坡穩(wěn)定性［3］。

②有害氣體

本場地屬于洛帶氣田影響區(qū)，在施工過程中應(yīng)注意安全，加強通風和瓦斯監(jiān)測。

（2）特殊巖土

①人工填土：主要為天府機場施工開挖作業(yè)形成的人工填土，呈褐黃色和紫褐色，松散狀，土質(zhì)不均勻，欠壓實，主要成分為黏性土和全強風化泥巖。一般厚0～ 4 m，局部可達15 m，分布于場區(qū)既有溝槽內(nèi)。

②軟塑狀黏土（松軟土）：多分布于丘間槽谷、堰塘和水田淺層，局部為軟黏土，呈透鏡狀或軟硬互層狀（夾層狀），單層最厚達9.5 m。具有土質(zhì)不均、含水量及孔隙比較大、有機質(zhì)含量小和厚度變化大等特點。

③膨脹土：分布有第四系全新統(tǒng)坡洪積層（Q4dl+pl）粉質(zhì)粘土和黏土；全新統(tǒng)破殘積粉質(zhì)粘土（Q4dl+pl），層厚最大達12 m。

④風化巖：沿線下伏的泥巖，在水作用下，暴露于空氣中，具有易軟化、易崩解和強度急劇降低的特點。

⑤石膏：區(qū)域地質(zhì)資料蓬萊鎮(zhèn)組泥巖含石膏和鈣芒硝，為軟弱夾層，邊坡開挖易引起巖層順軟弱夾層滑動。

3 控制線路方案的主要因素及引入天府機場線路方案比選

3.1 控制線路方案的主要因素

（1）天府機場

天府機場位于成都市東部新區(qū)，距成都中心城區(qū)直線距離約50 km，距雙流機場直線距離約42 km，如圖1所示。天府機場規(guī)劃分為近期和遠期，近期建設(shè)西一、東一和北一3 條跑道，建設(shè)北側(cè)T1 和T2 航站區(qū)，由2 個對稱單元航站樓組成。T1 航站樓位于西側(cè)，供國際和國內(nèi)進出港旅客使用；T2 航站樓位于東側(cè)，供國內(nèi)進出港旅客使用［4］。

圖1 天府機場地理位置圖

（2）鐵路

①既有成渝客運專線資陽北支線

線路從既有成渝客運專線資陽北站接出，向西而行，接入成自鐵路天星井線路所。成渝客運專線內(nèi)江、重慶方向車流可通過成自鐵路到達天府機場站和天府站，如圖2所示。

圖2 天府機場鐵路示意圖

②成達萬鐵路

線路自天府站引出，向東與成自鐵路并行，穿越龍泉山脈后從天府機場北側(cè)通過，接入資陽北支線，經(jīng)資陽北支線到達資陽北站，而后向東走行經(jīng)樂至進入遂寧，后經(jīng)南充到達萬州。

（3）地鐵

天府機場地鐵示意如圖3所示。

圖3 天府機場地鐵示意圖

①18 號線起于成都火車南站，途經(jīng)世紀城、麓山、博覽城后向東連接天府機場，線路長度約68.5 km，設(shè)地鐵車站12 座。預(yù)留北延至火車北站、東延至簡陽南站條件。一期工程天府新站，預(yù)留19號線接入條件，二期工程機場南站，預(yù)留與資陽線接入條件。

②19 號線起于都江堰市萬達文化旅游城，途經(jīng)溫江、雙流、天府新區(qū)至天府新站（合江鎮(zhèn)）后，接入18 號線到達新機場。線路全長約95.4 km，設(shè)地鐵車站20 座。

③13 號線起于溫江，途經(jīng)光華、浣花、華西壩、靜居寺、川師、龍泉和龍簡新城后至新機場，線路全長約105.31 km，設(shè)地鐵車站35 座。

④資陽線起于天府機場，終點為資陽北站，線路全長約36 km（機場南至資陽北），設(shè)地鐵車站8 座［5］。

（4）高速公路

天府機場高速公路起于錦江區(qū)三圣鄉(xiāng)附近成都繞城高速公路，并行于既有成渝客運專線東側(cè)，在華龍路下穿成渝客運專線后至西側(cè)，然后以隧道穿越龍泉山至簡陽境內(nèi)，跨成都第二繞城高速公路，在天府機場北側(cè)蓮花村附近設(shè)互通連接天府機場。

（5）航站區(qū)道路系統(tǒng)及高架橋工程

航站區(qū)道橋工程主要為連接出發(fā)層，到達層和進出停車場服務(wù)，并滿足車輛的交通轉(zhuǎn)換需求。

（6）地下綜合管網(wǎng)工程

天府機場綜合管廊貫穿于工作區(qū)、航站區(qū)和飛行區(qū)，路線呈南北走向。起于北工作區(qū)，止于南工作區(qū)。南、北工作區(qū)橫向管廊通過兩條南北向的管廊相接，在飛行區(qū)和航站區(qū)形成雙通道管廊，服務(wù)于整個航站區(qū)。

3.2 引入天府機場線路方案比選

高速鐵路與機場銜接模式受高速鐵路走向、機場平面布局和沿線地形地物等因素控制，主要銜接方式有兩種，一是高速鐵路主線銜接，二是鐵路支線（聯(lián)絡(luò)線）銜接［6］。經(jīng)過前期各方多次研究對接，已明確采用成自鐵路正線經(jīng)過新機場方案，故支線進機場方案經(jīng)研究后予以放棄。由于天府機場內(nèi)地鐵、公路和管網(wǎng)等項目眾多，需因地制宜地制定高速鐵路引入機場的合理方案［7］。首先應(yīng)確定高速鐵路以哪種工程形式引入機場，即先確定豎向方案，然后結(jié)合豎向方案確定平面方案。

3.2.1 豎向研究

高速鐵路引入機場，目的是實現(xiàn)無縫換乘、方便旅客出行和節(jié)約旅行時間，因此必須綜合考慮鐵路與機場、地鐵、高速公路和進場道路等項目的空間布局關(guān)系。

（1）研究思路

各種交通方式如何有效銜接、如何實現(xiàn)機場的互聯(lián)互通是確定鐵路引入機場方案的重點。首先，鐵路、地鐵、航站樓等工程應(yīng)與綜合換乘中心（GTC）同步設(shè)計、同步實施，建成后統(tǒng)一管理或協(xié)同管理；其次，綜合研究公路、地鐵、鐵路等交通方式的客流密度、旅客特征及出行習慣，結(jié)合“以人為本，以流為主”的理念，以方便旅客出行、提高旅客的舒適性為目標，以便捷的換乘流線設(shè)計為重點，合理的劃分各項目間的豎向關(guān)系；最后，結(jié)合天府機場總體布局（道路、飛行區(qū)、地鐵、跑道和綜合管線等）中各項目間的豎向關(guān)系，確定鐵路引入機場的工程形式。

（2）豎向方案

多種交通方式引入機場，應(yīng)以充分發(fā)揮好各自的功能為前提，實現(xiàn)這個前提應(yīng)先確定各項目在天府機場的豎向關(guān)系，而豎向關(guān)系主要受綜合換乘中心（GTC）布局控制。顯而易見，各項目間必然是立體交叉關(guān)系，才能使各個項目有效銜接，互不干擾。

綜合交通樞紐（GTC）包含高速鐵路站、地鐵站、航站樓、出租車站、機場巴士站、長途大巴站和長途汽車站等，經(jīng)機場、地鐵和鐵路等各部門協(xié)調(diào)，鐵路站臺位于近期航站區(qū)核心部分地下二層（-23.200 m 標高處），以全隧道形式通過天府機場。豎向總體關(guān)系為：

①+8.000 m 標高層主要為換乘通道，GTC 連廊、長途汽車站、出租車站、社會停車樓旅客進出口和商業(yè)。

②+0.000 m 標高層主要為換乘大廳，鐵路售票廳、候車廳、出站廳，地鐵站廳、商業(yè)，社會停車場和長途汽車站站臺層。

③-10.710 m 標高層主要為鐵路車站旅客轉(zhuǎn)換層，地鐵車站站臺層。

④-23.200 m 標高層主要為鐵路車站站臺層。

3.2.2 平面方案

確定豎向關(guān)系后，明確了鐵路以隧道的形式下穿機場。根據(jù)線路走向及天府機場近遠期總平面布置圖，從與航空、地鐵和道路立體換乘、建筑結(jié)構(gòu)之間有機結(jié)合和近遠期規(guī)劃統(tǒng)籌布置等方面，主要研究了平行機場跑道、斜穿機場及正穿機場方案，如圖4所示。

圖4 天府機場段線路方案示意圖

（1）平行機場跑道方案

方案自天府站引出，以10.784 km 隧道穿越龍泉山后折向東北，由機場北端以9.164 km 隧道平行機場跑道進入GTC 下設(shè)站，出機場后上跨第三繞城高速和遂洪高速公路至比較終點，線路長62.178 km。本方案地鐵13 號線、18 號線與鐵路并行進入GTC 設(shè)站，站點重疊布置，負2 層為鐵路站臺層，負1 層為地鐵站臺層。

平行機場跑道方案的優(yōu)點包括：

①線路避開機場跑道和航站樓主體，鐵路隧道埋深較淺，對在建天府機場干擾小。

②高速鐵路車站位于近期綜合交通樞紐下方，便于旅客換乘，有利于吸引客流。

③車站與綜合交通中心平行，車站與綜合交通中心結(jié)合較好。

平行機場跑道方案的缺點包括：

①高速鐵路線路不順直，長度較長，工程投資較斜穿機場方案增加約9.1 億元。

②高速鐵路線路穿越機場遠期T3、T4 航站區(qū)，機場遠期工程建設(shè)時，高速鐵路已經(jīng)運營，T3、T4 航站區(qū)部分工程需先期實施，工程協(xié)調(diào)難度大，同時也限制了遠期航站區(qū)發(fā)展靈活性。

（2）斜穿機場方案

方案自天府站引出，以8.912 km 隧道穿越龍泉山后向東行進，在機場北端以7.108 km 隧道穿越天府機場，避開西二、西一機場跑道，由西北-東南向斜穿近期航站區(qū)進入GTC 設(shè)站，后下穿遠期規(guī)劃東二跑道（下穿點距跑道端頭850 m），出機場后線路上跨第三繞城高速和遂洪高速公路至比較終點，線路長54.5 km。本方案地鐵18 號線與13 號線分別由南、北側(cè)平行跑道進入GTC，并在此設(shè)置地鐵車站，負2 層為鐵路站臺，負1 層為地鐵站臺。

斜穿機場方案的優(yōu)點包括：

①高速鐵路線路較為順直，線路長度較短，工程投資較小。

②高速鐵路僅穿越近期航站區(qū)，遠期航站區(qū)具有較大靈活性，且對機場影響較小。

③高速鐵路站位于近期綜合交通樞紐下方，方便換乘，有利于出行。

斜穿機場方案的缺點包括：

①車站距遠期T3、T4 航站樓2 km，遠期T3、T4航站樓旅客換乘較為不便。

②鐵路工程與航站樓指廊和GTC 存在結(jié)構(gòu)工程轉(zhuǎn)換，但風險總體可控。

（3）正穿機場方案

正穿機場方案自天府站引出，以8.960 km 隧道穿越龍泉山后向東行進，由機場北端以6.327 km 隧道正穿機場跑道進入GTC，出機場后線路上跨第三繞城高速和遂洪高速公路至比較終點，線路長度53.776 km。本方案18 號線與13 號線分別由南、北側(cè)平行跑道進入GTC，并在此設(shè)置站點，負2 層為鐵路站臺，負1 層為地鐵站臺。

正穿機場方案的優(yōu)點包括：

①高速鐵路線路順直，運營條件好，工程投資最低。

②高速鐵路穿越機場區(qū)域長度最短。

正穿機場方案的缺點包括：

①線路正穿機場近期西一跑道、遠期西二跑道，兩條跑道飛機起降量很大，機場方不同意下穿。

②鐵路隧道埋深大，施工難度、工程投資和對機場影響均較大。

③鐵路車站距離綜合交通中心距離較遠，旅客換乘不便。

從工程投資、方便旅客出行和與機場規(guī)劃相結(jié)合等方面綜合考慮，推薦采用斜穿機場方案。

4 結(jié)語

將高速鐵路引入機場，促進高速鐵路航空在大型樞紐機場的一體化發(fā)展，構(gòu)建功能完善、換乘高效和出行便捷的立體綜合交通體系［8］，能更好的方便群眾出行，發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)功能。航空運輸在遠程運輸上占有相對優(yōu)勢，而高速鐵路在中短程運輸上占有相對優(yōu)勢，兩種運輸方式可實現(xiàn)運輸?shù)膬?yōu)勢互補。建設(shè)以航站樓為中心，集鐵路、地鐵、大巴和道路等方式于一體的交通樞紐，實現(xiàn)無縫換乘［9］，可為人民群眾提供高品質(zhì)的出行服務(wù)。