摘 要 介绍了城市轨道交通不同线路敷设形式(地下线、地面线、高架线和敞开式线路)的特点、适用情况,以及设计中的注意事项。应结合沿线的土地规划和开发性质,采用合理的线路形式,这对工程投资、城市规划以及轨道交通的运营至关重要。
关键词 城市轨道交通,线路设计,敷设形式
城市轨道交通的线路敷设形式主要有:地下线、地面线、高架线和敞开式线路。本文分别介绍这几种线路形式的特点和敷设情况,以及设计中的注意事项。
1 地下线
地下线是线路在交通繁忙路段和市区内繁华地段主要采用的线路敷设形式,其线路设计的一般原则是线位尽可能沿城市道路敷设,尽量不侵入两侧的规划红线,在偏离道路或穿越街坊时,主要考虑躲避沿线的构筑物桩基础和地下各种市政管线,以确保安全和减少拆迁。地下线的施工方法主要有明挖法、暗挖法等。暗挖法包括盾构法和矿山法。盾构法又分为单圆盾构、双圆(双线)盾构。线路在平纵断面的设计上要紧密结合具体的环境情况根据所采用的施工方法来决定线间距和线位埋深。采用单圆(单线)盾构施工时,左右线一般平行布置,且为确保施工安全,隧道净距和隧道覆土厚度要求大于等于一倍盾径(6.20ｍ,见图1)。因盾构施工对城市交通和环境影响较小,故多被采用。
对于长距离的狭窄地带且不便采用明挖施工的地段,可采用双圆(双线)盾构法施工。Www.11665.COM其特点是左右线同时推进,隧道横剖面呈“眼镜状”(见图2),线间距根据采用的车型和限界来确定。如:ａ型车的线间距为4.60ｍ,隧道横剖面的结构外缘宽度为10.80ｍ(图1中单圆盾构隧道横剖面的结构外缘宽度为18.60ｍ左右)。采用双圆(双线)盾构法施工可大大节省横向空间,有效躲避地下障碍物,又避免施工开挖带来的环境影响。目前,国内采用双圆(双线)盾构施工的还很少,仅上海的ｍ8线首先使用。此工法除了缺乏施工技术经验外,车站一般只能设置为侧式站台,使用起来不方便,且线路的曲线半径不宜太小;此外,双圆(双线)盾构法施工的隧道两洞体容易发生不均匀沉降。
最近还出现了异型盾构,即:ｈ＆ｖ(ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｖａｒｉｔｉｏｎ＆ｖｅｒｔｉｃａｌｖａｒｉｔｉｏｎ)型盾构,其最大特点是:根据需要,两线的洞体可由水平双圆逐渐转换为竖向双圆,或由竖向双圆转换为水平双圆,以更有效地穿越狭窄地下空间。
盾构法施工在国内地铁建设中已成为首选的施工方法。该工法不但对环境影响小,还能有效地躲避市政管线,节省了管线改移的麻烦和投入;此外,由于盾构施工的隧道埋深在一定程度上对造价和难度影响不大,因此线路在纵断面上可设计成较理想的高站台低区间的节能坡,对运营和节能都极为有利。
在线间距及覆土等不能满足盾构施工条件的地段,只能用明挖法施工。因该工法要挖开路面,不但要影响城市交通、破坏市容,还要考虑施工时的交通疏解及市政管线的搬迁改移等,故只能在不得已的情况下采用。
在极其困难的情况下,有时也采用左右线隧道上下重叠的的敷设形式。这可以把线路在水平方向上占用的空间减至最小,更有效地避让两侧的建筑物桩基础。但这种重叠形式会增加施工难度,且纵断面的坡度会受限制,影响将来的运营。这种重叠线位一般有两种形式(见图3):①采用明挖或盖挖方法施工,隧道断面形式为矩形,左右线隧道紧密重叠,两隧道体之间没有土体。这种形式可适合较长距离的重叠。如深圳地铁1号线罗湖至大剧院段线路就已建成1ｋｍ长的这种重叠形式的隧道。②采用单圆盾构法施工,因施工的安全需要,两洞体之间要有一倍盾径的间距,以避免盾构施工时左右线相互影响。要满足此要求,在纵断面坡度设计上一般较困难,往往造成在下部的线坡度较大,在上部的线出站为上坡,不利运营;且这种重叠形式不宜过长,因运营后的振动会造成上下线重叠段洞体间的土体液化而引起隧道沉降。
地下线具体采用哪种敷设形式和工法,应根据具体的周围环境条件和地质状况从全局考虑。既要考虑施工难度,又要考虑将来的运营。
地下线设计时应注意:
(1) 穿越河流地段时,要了解河道的现有河底高程和规划河底高程,然后根据隧道的工法来确定隧道结构顶与河底的安全距离。
(2) 要探明地下市政管线,以合理确定线位和站位,尽量减少管线拆迁改移;尤其对一些粗大的重要管线,如军缆、雨污水管等,因搬迁困难、影响大、费用高,应尽量躲避。
(3) 线路经过有桩基的建筑物时,要探明桩基类型和深度,以确定采用的施工方法和安全距离,并根据建筑物性质采取合理的加固保护措施,确保工程安全。
(4) 线位尽量布置在城市道路红线以内,隧道体不要侵入道路两侧的地块,以避免影响两侧土地的开发利用。
2 高架线
高架线一般在市区外建筑稀少及空间开阔的地段采用。其线位一般沿道路的一侧或路中布置,具体设在路侧还是路中要根据规划和设站情况来决定,并结合具体情况作深入研究和经济比较。桥梁的净空一般由沿线所跨越的道路通车高度及河流的通航高度要求来确定。桥梁跨度非特殊地段按最经济跨距布置,一般为20～30ｍ,具体根据桥梁结构形式计算决定。
高架桥梁的选型,首先要满足列车安全行驶的要求,其次要考虑结构合理、经济适用,并结合城市规划、周围环境、施工方法等一系列因素来确定,既要达到美观协调的效果,又要容易施工。目前国内外采用的梁的结构形式有:槽型梁、下承式脊梁、ｔ型梁,板梁和箱梁等。高架线的桥梁设计梁式有现浇连续箱梁、现浇简支梁、预制梁等。
上海轨道交通9号线在出市区以后至松江新城前全部采用高架线,因沿线交通方便、空间开阔,便于梁的运输和架设,故多为预制梁。天津的津滨快轨出天津市区后至塘沽区前,两侧地区空旷,线路基本采用高架形式。
高架线的突出缺点是运营噪声大,对城市景观影响也较大,市区一般不采用。
高架线设计时应注意:
① 应了解道路的规划位置和净空要求,以确定高架桥的梁底高度和跨度;要与河道管理部门和水务管理部门协调,了解河道的规划宽度、防洪要求和通航等级,以便确定梁下的净空高度和梁的跨度。
② 线位距离楼房较近的地段,要充分考虑噪声和振动对周围楼房的影响,可考虑设置隔音屏,采用减振效果好的道床。对噪声和振动有特殊要求的可考虑改为地下线或采取绕避。
上海在个别路段设计了一体化高架结构,将城市的地面道路、轨道交通线及高架道路三者组合在一起(如图4所示)。三者合理的结合,很好地解决了城市空间紧张的问题。
3 地面线
地面线是指在较空旷的地带,道路和建筑稀少,采用类似普通铁路的路基作为轨道基础的线路形式(见图5)。地面线的路基高度一般要高出通过地段的最高地下水位和当地50年一遇的暴雨积水水位,以免路基出现淹没、翻浆冒泥而影响运营。地面线的优点是土建工程造价最低;其缺点是隔断线路两侧的交通,使线路两侧难以沟通,不利两侧土地的商业开发利用,同时运营时噪声较大。此外,地面线的沉降变化较大,故多采用碎石道床,因此运营后养护维修工作量较大。城市轨道交通中的市域线在偏远市郊路段多采用此种形式。
地面线设计时应注意:
①要结合沿线土地的使用性质从长远的规划上综合慎重考虑是否设置地面线,因城市轨道交通的行车密度大,地面线要防护隔离,这将隔断线路两侧的联系,并带来很大的噪声。轨道交通是百年大计,不要图节省初期的建设投资而对沿线周围环境的发展造成不良的影响。
②在南方地区要充分考虑路基的防淹和排水问题,以确保线路的运营安全。要调查搜集当地的暴雨积水强度,来确定最小路肩高程。如上海轨道交通9号线经过一处高压走廊,因受高压线高度控制,局部线路由高架降为地面线;其路肩高度根据当地30年一遇的暴雨积水高度确定,并采取了一定的排水和保护措施。
4 敞开式线路
敞开式是线位由地下线过渡为地面线或高架线时(或相反时)的一种过渡形式(见图6),一般包括“ｕ”型槽段和填土路基段。
还有一种近似于地下和敞开式之间的线路敷设形式,即:线位结构顶部几乎与地面相平,只在穿越道路时稍微增加埋深,增加覆土厚度。当这种线路敷设距离较长时,为防止雨水的大量汇入,应在上部加蓬顶(最好为透明材质,以利于自然采光);另外可根据环控计算在一定位置加设换气窗,采用自然通风。线路两侧可设计为由里向外、由高到低的绿化树木,既可降低噪声,又让列车运行于绿色长廊下。这种线路埋深浅、施工难度小,造价低,还可节省环控设备及照明,很适合南方城市特定地段采用。
敞开式线路设计时应注意:
① 过渡段位置的确定要慎重考虑。敞开沟堑形式对线位两侧环境影响较严重,不但产生噪声和振动,且隔断线路两侧的沟通,对城市景观也不利。
② 要注意排水。顶部敞开会形成雨水汇聚。排水系统要结合当地的暴雨强度考虑排水能力。
5 结语
城市轨道交通的建设对一个城市来讲属于重点工程,不但投资巨大,而且影响久远。其设计的好坏将对这个城市产生极其重要的影响,不仅影响到工程造价,还要影响到建成后的使用效果,更会影响到沿线的环境和土地开发以及城市发展规划。另外,线路的走向还将直接影响到线路的敷设形式,而线路的敷设形式又将影响到工程造价。为此,结合城市总体规划,采用最合理的线路形式,对工程投资、城市规划以及轨道交通的运营都是至关重要的。
要从城市的整体规划出发,在线路走向和站位设置上要考虑为其它相交叉的轨道交通线预留建设条件;尤其在车站交汇处,要考虑预留换乘条件,以免给后建设的线增加不必要的困难和麻烦。同时,选线布站要重视沿线生态环境的保护,坚持可持续发展的原则,结合沿线的土地规划和开发性质,采用适宜的线路形式;对振动和噪声敏感的地段要尽可能绕避,或采取合理的减振降噪措施。
参考文献
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