市政道路與軌道新建項目共線段設(shè)計關(guān)鍵點淺析

廖若宇，張子健

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100082）

1 引言

黨的十九大及二十大報告中均提出要建設(shè) “交通強國”。當(dāng)前我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已由高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展， 用多修路，修寬路的思路去解決城市交通擁堵早已成為過去時。 加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大力發(fā)展公共交通，發(fā)展市域（郊）鐵路和城市軌道交通， 推動建設(shè)城市綜合道路交通體系才為最優(yōu)解。 城市軌道交通作為公共交通的重要組成部分，對于緩解城市擁堵、提高運行效率及節(jié)能減排具有顯著作用。 由于地鐵在運行過程中存在較大振動且需配套部分出地面設(shè)施， 地鐵線路大部分位于市政道路紅線內(nèi)， 由此產(chǎn)生市政道路與地鐵在空間的大量交叉。 若設(shè)計階段無整體謀劃及合理統(tǒng)籌，后期建設(shè)中將會產(chǎn)生諸如空間不足、界面不清、工程病害甚至項目無法建設(shè)等諸多問題。 本文以北京市某市政路與地鐵共線段場地為例，從設(shè)計角度出發(fā)對相關(guān)問題進行分類梳理，重點考慮項目的交叉配合及可實施性，厘清重要問題，最大限度保證項目實施的可行性及經(jīng)濟性。

2 共線交叉情況概述

市政道路土建結(jié)構(gòu)主要包含道路、橋梁、綠化、照明、綜合管廊及各類管線工程。 地鐵工程土建結(jié)構(gòu)主要包含車站、線路、車輛基地主體及相應(yīng)支護結(jié)構(gòu)。 市政道路土建工程以地表及以上構(gòu)筑物為主，部分管線及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋置于地面以下，大部分位于地表至地下5 m 區(qū)間范圍。 而地鐵土建工程其構(gòu)筑物則主要置于地表下， 其中車站頂位于地下1.5～5 m 范圍，線路則基本均位于地下5 m 以下， 支護結(jié)構(gòu)則從結(jié)構(gòu)底至原地面通長布置，其他諸如進出口及通風(fēng)設(shè)施則位于地表。 由此可知， 上述兩類工程的土建結(jié)構(gòu)主要在地表上部分位置及地下1.5～5 m 范圍內(nèi)存在相應(yīng)交叉。

目前，已有相關(guān)學(xué)者對共線段的設(shè)計進行研究。 郭桃明[1]針對高架軌道與市政道路斷面空間分配和景觀結(jié)合、 交通接駁站點的便利性以及地鐵風(fēng)亭位置等方面進行了研究；于淼[2]則深入研究了地鐵出入口與公交站點以及地鐵地下通道與市政行人過街的結(jié)合；王麗君[3]則對有軌電車與市政道路在平縱橫及交通組織等方面的相關(guān)協(xié)調(diào)問題進行了梳理；李勝源[4]重點研究了市政道路與地鐵站重合時， 場站基坑有限復(fù)雜空間內(nèi)回填材料的選用及施工工藝的選擇以保障道路整體強度；而梅繼洲[5]則對共線段路基和橋梁設(shè)計提出了解決方案。綜上可知，目前在工程平縱橫匹配、兩種交通模式的換乘、填筑材料、施工工法以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計配合方面研究相對成熟，并可為類似項目實施提供參考。

3 項目情況整理

3.1 建設(shè)情況

項目場地位于北京市東五環(huán)外區(qū)域， 場地面積約3 km2，目前已整體完成拆遷及“三通一平”工作。 根據(jù)上位規(guī)劃，近期共3 條規(guī)劃地鐵及輕軌線路經(jīng)過， 同時還設(shè)置一座地鐵車輛段，主要承擔(dān)兩條地鐵線的停車及檢修功能。 另設(shè)置兩條線路與車輛段的出入段線以及地鐵車站兩座。 考慮土地綜合利用，車輛段上方同步進行上蓋開發(fā)建設(shè)住宅小區(qū)以及相應(yīng)配套。市政道路方面區(qū)域內(nèi)共規(guī)劃20 條市政道路，主、次、支3 種等級均有所涉及。其中2 條次干路銜接地面與車輛段上蓋。市政道路建設(shè)時同步配建橋梁、交通、雨水、綠化、照明工程及其相應(yīng)構(gòu)筑物。

3.2 關(guān)鍵點梳理

由上節(jié)所述， 研究區(qū)域內(nèi)存在大量市政道路與軌道相關(guān)設(shè)施的交叉及重疊工況：從二層的車輛段上蓋與道路，到地面的車站及輕軌與道路， 再至地下的軌道與橋梁結(jié)構(gòu)及道路附屬設(shè)施結(jié)構(gòu)各方面，均存在著大量交叉配合界面。 除常規(guī)措施外，在目前以土地集約、空間綜合利用及精細(xì)化設(shè)計等高質(zhì)量發(fā)展理念為導(dǎo)向的原則下，從前期至項目實施層面，有限空間內(nèi)所疊加的功能不斷累進，項目之間的交叉越發(fā)復(fù)雜。

本項目區(qū)域內(nèi)幾乎集合了各種等級的道路以及軌道線的各種設(shè)施及附屬。 在項目的前期研究、勘察設(shè)計階段及配合施工準(zhǔn)備階段出現(xiàn)了大量問題，經(jīng)總結(jié)需重點研究的要點如下。

1）規(guī)劃配合階段：地面輕軌與道路橫斷面關(guān)系、地鐵進出口與公交車站便捷換乘、淺埋車站與管線的協(xié)調(diào)、地鐵接駁廣場與人行道一體化銜接及地鐵通道與市政道路人行過街設(shè)施的融合。

2）勘察設(shè)計階段：地鐵與市政道路工程界面劃分、車輛段上蓋開發(fā)道路設(shè)計、地鐵出地面設(shè)施與道路限界協(xié)調(diào)、淺埋車站結(jié)構(gòu)與道路重疊面處理及地鐵與橋梁結(jié)構(gòu)空間交叉的處理措施。

3）配合施工準(zhǔn)備階段：市政道路下地鐵開挖回填控制要求、不同時序下市政道路地下結(jié)構(gòu)的預(yù)留預(yù)埋、地鐵臨時設(shè)施對市政道路施工的影響及地鐵與市政道路項目的工期配合。

4 研究對策

針對上節(jié)所總結(jié)的所遇到的相關(guān)重點問題， 其中部分已在業(yè)內(nèi)進行過充分研究，故不再論述。 本文僅針對研究較少或者問題比較突出的要點進行分析闡述。

4.1 規(guī)劃配合階段

4.1.1 輕軌線與道路橫斷面關(guān)系

區(qū)域內(nèi)規(guī)劃中一條輕軌線與一條主干路共線設(shè)置， 道路及周邊地塊先于輕軌實施。 為滿足未來可實施性需重點統(tǒng)籌考慮其空間及斷面位置布設(shè)。 主干路位于區(qū)域外圍，為交通性干道。 規(guī)劃兩側(cè)地塊以河岸綠地及公建設(shè)施為主，但道路兩側(cè)存在一處規(guī)劃醫(yī)院、規(guī)劃學(xué)校及兩處商品房地塊。 輕軌線從其制式及運量角度不會采用地下形式。 針對上述控制條件對斷面形式進行對比，如表1 所示。

在整體考慮可實施性的基礎(chǔ)上最終推薦地面路中預(yù)留的形式。 根據(jù)輕軌界限及設(shè)站需求，中分帶寬度采用12 m 進行預(yù)留。 由于輕軌建設(shè)時序未知，近期中分帶預(yù)留用地考慮設(shè)置線性公園服務(wù)周邊居民，避免土地閑置。

4.1.2 淺埋車站與管線的協(xié)調(diào)

地鐵換乘車站主體結(jié)構(gòu)位于主干路下， 站體長約370 m。原規(guī)劃路下需布置雨水、污水、給水、中水、電力、信息、有線及熱力共8 種管線。 依據(jù)區(qū)域場坪控高，此范圍內(nèi)車站結(jié)構(gòu)頂至路面僅余1.8～2 m，且車站結(jié)構(gòu)上方縱向設(shè)置多道隨路順行方向上反梁，空間局促。 根據(jù)管線特點，信息及有線管線其埋深為1 m 左右，不受控制；給水、中水、電力、熱力等帶壓管線，在考慮集約高效利用地下空間，全壽命降低工程造價的基礎(chǔ)上，采用入廊處理，并與地鐵車站共結(jié)構(gòu)；重力流雨水管線由于其覆土常規(guī)為1～1.2 m，故在規(guī)劃階段采取一條道路雨水多分區(qū)排放、多路利用的措施，使路下管線僅收集道路雨水，管徑控制在700 mm 以下，匹配結(jié)構(gòu)上層空間；重力流污水管線埋深在4～6 m 區(qū)間，此范圍被地鐵結(jié)構(gòu)完全占據(jù)，故在規(guī)劃階段考慮利用其兩側(cè)平行道路分流，承擔(dān)其功能（見圖1）。 上述針對性處理措施可充分滿足淺埋車站下市政管線的需求， 維持對區(qū)域管線服務(wù)功能。

圖1 淺埋段車站管線布置

4.2 勘察設(shè)計階段

4.2.1 地鐵與市政道路工程界面劃分

土方工程是影響投資的重點要素。共線段范圍內(nèi)豎向土方界面上兩項目存在著較大交叉，常規(guī)兩個項目的投資體制也不相同。 有效明確豎向工程界面不僅有利于兩項目的投資分配，整體上節(jié)約投資，同時也可以理清施工工序，縮短工期。

道路工程的土方主要分為路基填挖方及路基換填兩部分。 地鐵位于道路下方，地鐵工程開槽并完成主體工程后：當(dāng)路基換填底低于原地面時， 地鐵按道路不同部位的換填深度回填至路基換填底即可， 換填范圍及其上則由道路施工單位實施；當(dāng)路基換填底高于原地面時，地鐵回填至原地面即可，原地面上填方計入道路填方范圍并由道路施工單位實施 （見圖2）。這樣可明確工程和投資界面，避免地鐵全部回填道路重新?lián)Q填造成的投資和工期的浪費。

圖2 工程范圍分界

4.2.2 地鐵與橋梁結(jié)構(gòu)空間交叉的處理

有限建設(shè)空間內(nèi)地鐵與橋梁結(jié)構(gòu)在地下常存在鄰近或交叉情況。 根據(jù)相關(guān)條例，地下隧道結(jié)構(gòu)外邊線外50 m 為軌道交通安全保護區(qū)。 地鐵運營后此范圍施工需進行地鐵安全專項評估，周期較長且相關(guān)保護措施會引起工程投資的增加，間距過近時甚至制約工程實施。 為避免上述情況，設(shè)計階段應(yīng)結(jié)合建設(shè)時序?qū)Y(jié)構(gòu)間的配合及處理措施提前考慮。

本工程中淺埋地鐵出入段線從市政橋梁下方斜插穿過（見圖3）。 時序上地鐵將先于市政道路投運。 此范圍內(nèi)承臺采用擴基形式置于軌道上方，橋梁樁基在地鐵結(jié)構(gòu)兩側(cè)布設(shè)，并要求上述結(jié)構(gòu)在地鐵試運行前必須進行預(yù)留預(yù)埋， 避免地鐵運營后無法施工。 同時經(jīng)比選，重疊范圍橋梁上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)， 避免混凝土梁采用排架現(xiàn)澆施工時產(chǎn)生過大的地面附加荷載。 鋼箱梁結(jié)構(gòu)與混凝土連續(xù)箱梁相比自重減輕70%，下部結(jié)構(gòu)軸力、樁基變形遠(yuǎn)小于混凝土梁，可有效避免地鐵結(jié)構(gòu)的豎向變形及結(jié)構(gòu)沉降。

圖3 地鐵與橋梁交叉工況

4.3 配合施工準(zhǔn)備階段

4.3.1 市政道路下地鐵開挖回填控制要求

據(jù)已有工程經(jīng)驗，若道路下地鐵基坑回填土質(zhì)量不足，當(dāng)?shù)缆愤\行一段時間后基本均會產(chǎn)生道路縱向裂縫并伴隨沉降，而裂縫邊緣基本與地鐵基坑邊緣吻合。 為避免此類情況，本項目在施工前對回填土的回填質(zhì)量進行嚴(yán)格要求。 以主干路為例，根據(jù)4.2 節(jié)所劃分的工程分界線，分界線下部按斷面功能嚴(yán)格依據(jù)道路設(shè)計規(guī)范中上路堤相關(guān)指標(biāo)進行控制。 對于綠化種植土則僅按85%壓實度控制，不做其他要求。

按分界線回填完畢后， 考慮當(dāng)交叉施工造成道路路基無法及時施工時， 于分界線向上斷面整體再回填30 cm 土保護層（見圖4），土質(zhì)采用無特殊要求的項目棄土或余土均可，以減輕和避免已完成路堤受水、凍及植物根系等不利影響。

圖4 地鐵回填土要求

4.3.2 地鐵臨時設(shè)施對市政道路施工的影響

市政道路施工中， 部分存在于施工范圍內(nèi)的地鐵臨時設(shè)施需予以重點考慮， 避免在地鐵移交場地至試運營此段時間余量過短影響施工。 本項目主要存在以下3 種情況。

軌排井：作為軌道鋪軌的主要進出通道，其位置應(yīng)選擇在交叉路口外，且宜置于機動車道內(nèi)（為減少地面井蓋，機動車道下管線較少）。 軌道鋪軌時同步交叉進行道路及被交路的地下管線的施工。

存軌基地：由于其占地面積較大且占用時間較長，場地選擇前需與施工單位及時對接。 軌道基坑回填完畢后，道路施工單位根據(jù)道路施工布序劃定先期實施范圍， 避免施工場地被占用而影響工期。

地鐵基坑支護：明開地鐵范圍基坑支護大部采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。 基坑回填對支護結(jié)構(gòu)不做處理。 市政路下管線多且在被交路及地塊開口處需設(shè)置大量支線， 支護結(jié)構(gòu)則嚴(yán)重阻礙管線穿越。 故在基坑回填時，施工單位需同步將路下2.5～3 m 淺層管線層范圍內(nèi)支護結(jié)構(gòu)鑿除，避免影響市政管線的施工。

5 結(jié)語

本文結(jié)合實際工程對市政道路與軌道新建共線段設(shè)計關(guān)鍵點進行了梳理， 并從實施角度對其中的一些難點及研究較少的要點進行了詳細(xì)論述。 上述研究均在實際工程中經(jīng)過了多輪對接并通過了相關(guān)審查， 實際驗證了方案的實施性和經(jīng)濟性。

伴隨未來城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速，結(jié)合綠色交通和公共交通為主導(dǎo)的理念，道路與軌道建設(shè)也會持續(xù)發(fā)力，交叉建設(shè)條件也會愈發(fā)復(fù)雜。 隨著軌道交通“四網(wǎng)融合”的推進和城鎮(zhèn)化道路的不斷建設(shè)，將來會出現(xiàn)各類公路、市政道路與地鐵、市域軌道線甚至國鐵線路的復(fù)合交叉，這也對今后的工程建設(shè)提出了新的命題。 希望本次研究可為今后類似項目提供一個素材清單庫。 從規(guī)劃到設(shè)計至最后的施工全過程統(tǒng)籌考慮兩工程交叉的關(guān)鍵因素，提前謀劃，保證項目的可實施性及經(jīng)濟性。