楊學(xué)金

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，710043，西安∥工程師)

重慶主城區(qū)依山環(huán)水，溝多坡陡。城市用地受自然條件影響，呈沿江自由式發(fā)展，并逐步形成分散、分片、多中心、組團(tuán)式的城市結(jié)構(gòu)形態(tài)。城市軌道交通的修建對(duì)于加強(qiáng)組團(tuán)間的聯(lián)系、促進(jìn)城市協(xié)調(diào)發(fā)展，起到至關(guān)重要的作用。

根據(jù)《重慶市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃(2007—2020)》，主城區(qū)軌道交通遠(yuǎn)景線網(wǎng)規(guī)劃為“九線一環(huán)”形態(tài)，線路總長(zhǎng)為513 km。其中，重慶軌道交通6號(hào)線是《重慶市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃(2011—2016)》中確定建設(shè)的1條骨干線路，與已建成的1、2、3號(hào)線共同構(gòu)成重慶市快速軌道交通的基本骨架。本文論述了6號(hào)線在線路選線設(shè)計(jì)過(guò)程中不同于重慶其他軌道交通線路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以供交流。

1 重慶軌道交通6號(hào)線工程概況

6號(hào)線主線路全長(zhǎng)61 km，其中高架線為13 km，其余為地下線;共設(shè)27座車站，其中，高架站6座，地下站21座。支線全長(zhǎng)12 km，均為地下線，設(shè)5座車站(不含禮嘉站)。6號(hào)線全線平均站間距為2.217 km，最大站間距8 794 m，為向家崗至龍鳳溪區(qū)間，最小站間距962 m，為大劇院至江北城區(qū)間;設(shè)車輛段2座，停車場(chǎng)1座，并與1、2、3號(hào)線合設(shè)控制中心于兩路口。

6號(hào)線主線線路走向?yàn)?茶園南站—通江大道—茶園路—銅鑼山—長(zhǎng)江—渝中半島—嘉陵江—江北城大街—五黃路—紅黃路—龍山大道—金通大道—嘉陵江—縱二路—橫二路—中梁山—碚青路—天生路—五路口站。支線線路走向?yàn)?禮嘉站—金渝大道—金山大道—會(huì)展大道—會(huì)展中心北站。(見(jiàn)圖1)

6號(hào)線穿越銅鑼山、中梁山，跨過(guò)長(zhǎng)江、嘉陵江等天然障礙，給選線設(shè)計(jì)帶來(lái)極大困難。線路設(shè)計(jì)中協(xié)調(diào)好各方利益，并在復(fù)雜的設(shè)計(jì)環(huán)境中選擇一條最優(yōu)的線路，是6號(hào)線設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。

2 線路設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 超長(zhǎng)線路

6號(hào)線主線起于茶園新區(qū)的茶園南站，終于北碚區(qū)的五路口站，線路全長(zhǎng)61 km;支線起于禮嘉站，終于會(huì)展中心北站，線路全長(zhǎng)12 km。主支線線路全長(zhǎng)達(dá)73 km，為國(guó)內(nèi)已建和在建城市軌道交通線路中超長(zhǎng)線路之一。此外，在設(shè)計(jì)中與規(guī)劃等部門溝通，預(yù)留了主線向南延伸4 km至鹿角北、支線向北延伸13 km至三圣的條件，預(yù)計(jì)線路總長(zhǎng)將達(dá)90 km。超長(zhǎng)軌道交通線路給運(yùn)營(yíng)方案的選擇、車站配線的設(shè)置等帶來(lái)眾多挑戰(zhàn)。因此，線路設(shè)計(jì)過(guò)程中要緊密結(jié)合超長(zhǎng)線路的實(shí)際情況，合理確定車站配線方案、車站型式、敷設(shè)方式和線路平縱斷面，為線路提供多種可供選擇的運(yùn)營(yíng)方案。在6號(hào)線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)客流分布特征及車站設(shè)置條件設(shè)置了3個(gè)運(yùn)營(yíng)交路(見(jiàn)圖2)。既滿足超長(zhǎng)軌道交通線路中間大、兩端小的客流特征，又保證了高質(zhì)量的服務(wù)水平，同時(shí)節(jié)約了用車數(shù)量，降低了車輛空載運(yùn)行區(qū)段，有利于節(jié)能降耗。

圖1 重慶軌道交通6號(hào)線線路走向示意圖

圖2 重慶軌道交通6號(hào)線運(yùn)行交路示意圖

2.2 有支線接軌，且要兼顧獨(dú)立運(yùn)營(yíng)

6號(hào)線支線(禮嘉站至?xí)怪行恼?全長(zhǎng)12 km，共設(shè)5座車站(不含禮嘉站)。支線先期開(kāi)通運(yùn)營(yíng)時(shí)與主線共線運(yùn)營(yíng)，形成Y型運(yùn)營(yíng)線路(見(jiàn)圖3)。同時(shí)，為應(yīng)對(duì)會(huì)展中心開(kāi)辦展會(huì)時(shí)的突發(fā)大客流情況，預(yù)留了在禮嘉站組織支線部分小交路列車折返的條件。根據(jù)不同時(shí)期的線路條件和運(yùn)營(yíng)交路的組織，對(duì)禮嘉站的配線型式進(jìn)行了合理設(shè)置(見(jiàn)圖4)，以使遠(yuǎn)期支線向兩端延伸后，形成可與6號(hào)線換乘的獨(dú)立線路。因此，針對(duì)不同時(shí)期的運(yùn)營(yíng)要求，設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮現(xiàn)階段6號(hào)線主線與支線之間設(shè)施與界限的兼容性，又要考慮今后支線的各種變化?？傊?，6號(hào)線的設(shè)計(jì)需要從建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、信號(hào)、通信等多個(gè)方面考慮不同階段的要求，既要做好當(dāng)前工程中同步施工的設(shè)計(jì)，也要為將來(lái)線路升級(jí)改造預(yù)留充分的條件。

圖3 Y型運(yùn)行交路示意圖

圖4 支線接軌站——禮嘉站配線示意圖

2.3 線路設(shè)計(jì)限制條件多

重慶地上地下新老構(gòu)筑物眾多，地面高層建筑鱗次櫛比，且地下存在很多不明障礙物，市政交通設(shè)施復(fù)雜。6號(hào)線穿越重慶市最繁華的渝中半島，沿線遍布現(xiàn)代建筑與文物古跡。這些都給線路選擇帶來(lái)了眾多意想不到的困難。遇到不可克服的障礙物時(shí)只能避讓，因此，要選定一條符合功能要求、滿足行車要求且經(jīng)濟(jì)合理的路線是很不容易的。

2.4 小半徑曲線多

6號(hào)線采用100 km/h的 B型車。根據(jù) GB 50157—2003《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，一般情況下最小曲線半徑為500 m，困難情況下最小曲線半徑為400 m。但6號(hào)線在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多不可克服的障礙，導(dǎo)致線路在設(shè)計(jì)中采用了很多半徑為300 m的小半徑曲線。采用小半徑曲線的一種原因是重慶規(guī)劃道路紅線曲折多變，如江北城站大里程方向受江北城大街偏轉(zhuǎn)的影響;另一種原因是有眾多障礙物限制，如在江北城站至五里店站的1 427 m區(qū)間內(nèi)，線路連續(xù)穿越了江北城大街互通式立交、對(duì)山立交、五里店互通式立交等，且6號(hào)線在江北城站與9號(hào)線同站臺(tái)換乘，在五里店站與環(huán)線同站臺(tái)換乘，由此6號(hào)線設(shè)置了3處300 m的小半徑曲線。為減少小半徑曲線對(duì)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的不利影響，小半徑曲線宜集中布置，并盡量靠近車站端部。

2.5 橋隧結(jié)合

重慶市地形變化劇烈，屬于典型的山城。在線路選線過(guò)程中根據(jù)地形變化情況，靈活選擇線路的敷設(shè)方式，主城區(qū)不像其他城市一樣采用地下線，而是高架與地下交錯(cuò)布置，形成了“上天入地、穿山跨河”的獨(dú)特的線路敷設(shè)方式。6號(hào)線穿兩山(銅鑼山、中梁山)、跨兩江(長(zhǎng)江、嘉陵江)、越一島(渝中半島)，呈現(xiàn)“七明八暗”的敷設(shè)形式，形成橋梁、隧道交錯(cuò)的線路特點(diǎn)，好似一條軌道交通線鑲嵌在山城之中，列車運(yùn)行時(shí)成為山城中一道流動(dòng)的靚麗風(fēng)景線。

2.6 公軌合建

6號(hào)線自南向北一次跨越長(zhǎng)江，兩次跨越嘉陵江，相應(yīng)建有東水門長(zhǎng)江大橋(公軌合建橋)、千廝門嘉陵江大橋(公軌合建橋)和蔡家嘉陵江大橋(軌道交通專用橋)。其中，東水門長(zhǎng)江大橋主橋?yàn)殡p塔部分斜拉梁橋，大橋上層路面為設(shè)計(jì)速度40 km/h的雙向四車道城市次干路;千廝門嘉陵江大橋主橋?yàn)閱嗡嗡髅娌糠中崩簶?，采用雙層鋼桁梁結(jié)構(gòu)，上層道路設(shè)計(jì)同東水門大橋。

在國(guó)內(nèi)已建和在建的軌道交通線路中，一條線路多次跨越通航干流的情況極為少見(jiàn)，而多次采用公軌合建橋梁的軌道交通線路更是沒(méi)有先例。在6號(hào)線的線路設(shè)計(jì)中，充分考慮大跨度橋梁的伸縮變形和橋梁荷載的影響，3座大橋的主橋均采用直線段，其軌道結(jié)構(gòu)采用無(wú)砟軌道型式。

2.7 局部線路上下變位重疊

6號(hào)線在冉家壩和大龍山兩站與規(guī)劃的5號(hào)線同臺(tái)換乘(見(jiàn)圖5)，由此在花卉園—大龍山—冉家壩—光電園的區(qū)間線路形成垂直重疊關(guān)系。根據(jù)工程籌劃安排和施工工法選擇，花卉園站至光電園站區(qū)間均采用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工。長(zhǎng)距離的上下重疊區(qū)間隧道給全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工帶來(lái)了諸多困難，為盡量給區(qū)間施工和將來(lái)的運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造有利條件，線路設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合運(yùn)用平面和縱斷面的交互設(shè)計(jì)，在三維空間范圍內(nèi)將兩線位置設(shè)計(jì)為最佳狀態(tài)。

2.8 深埋長(zhǎng)大隧道

6號(hào)線在劉家坪站至上新街站區(qū)間和向家崗站至龍鳳溪站區(qū)間分別穿越銅鑼山和中梁山。其中，銅鑼山隧道長(zhǎng)5 630 m，中梁山隧道長(zhǎng)4 313 m。兩山地形陡峭，線路埋深大，最大埋深分別為340 m和410 m。該線創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)已建和在建軌道交通單個(gè)區(qū)間隧道最長(zhǎng)、埋深最大的記錄。城市軌道交通深埋穿山長(zhǎng)隧道在國(guó)內(nèi)比較少見(jiàn)，具有穿越地層復(fù)雜、施工風(fēng)險(xiǎn)性高、運(yùn)營(yíng)時(shí)防災(zāi)救援難度大等特點(diǎn)，其施工方法的選擇和防災(zāi)設(shè)備系統(tǒng)的配置是工程難點(diǎn)。而各案例的設(shè)計(jì)方案也不盡相同。為此，在6號(hào)線的設(shè)計(jì)過(guò)程中專門編制了《銅鑼山、中梁山隧道工程實(shí)施方案及防災(zāi)研究專題報(bào)告》，用以指導(dǎo)線路設(shè)計(jì)、隧道施工，以及運(yùn)營(yíng)期間行車、供電、通風(fēng)、消防、人員疏散等防災(zāi)系統(tǒng)方案的配置。

2.9 高差大，縱坡大及車站埋深大

重慶自然地形落差極大，地形地貌變化劇烈。為了適應(yīng)復(fù)雜多變的地形，線路中諸多區(qū)間均采用較大縱坡以適應(yīng)地形變化，為車站設(shè)置創(chuàng)造良好條件。如在五里店站至紅土地站區(qū)間，為盡可能減小紅土地站的埋深，1 100 m長(zhǎng)的線路采用了28.364‰的坡度，即使這樣，紅土地站的埋深仍達(dá)61 m。在向家崗站至龍鳳溪站區(qū)間，站間距為8 794 m。向家崗站設(shè)計(jì)高程為315 m，龍鳳溪站設(shè)計(jì)軌面高程為235 m，兩站的軌面高差為80 m。此外，為滿足區(qū)間施工的可行性和運(yùn)營(yíng)期間防災(zāi)要求，在中梁山隧道內(nèi)設(shè)置了人字形坡度，從而帶來(lái)了更大的高度差。中梁山隧道最高點(diǎn)為312 m，區(qū)間最低點(diǎn)為226 m，線路的連續(xù)坡降達(dá)86 m。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，高差大、縱坡大、車站埋深大是6號(hào)線的又一個(gè)顯著特點(diǎn)，這大大增加了6號(hào)線線路縱斷面設(shè)計(jì)的難度。綜合協(xié)調(diào)地形高差、車站站位和埋深是6號(hào)線設(shè)計(jì)中首先要考慮的重要因素。

2.10 換乘車站形式多樣

在6號(hào)線的32座車站中，共有12座換乘車站，其幾乎囊括了地鐵換乘車站中的十字換乘、T型換乘、平行換乘等所有換乘形式。由于換乘形式復(fù)雜多變，在線路設(shè)計(jì)過(guò)程中需要充分考慮換乘車站的實(shí)施時(shí)序，做出同步實(shí)施和分期預(yù)留的合理判斷。因此，線路設(shè)計(jì)既要充分考慮本線工程，也要考慮換乘線路的可實(shí)施性。如在線網(wǎng)規(guī)劃中，6號(hào)線與5號(hào)線在大龍山站和冉家壩站有2站連續(xù)換乘(如圖5所示)，兩站均采用平行換乘形式，實(shí)現(xiàn)了乘客在兩線之間8個(gè)方向的便捷轉(zhuǎn)換。雖然該換乘形式要通過(guò)線路重疊和交叉來(lái)實(shí)現(xiàn)，極大地增大了線路設(shè)計(jì)的難度，但由于兩線采取了同步設(shè)計(jì)、同步施工的方法，圓滿解決了問(wèn)題，達(dá)到了最優(yōu)的換乘效果。

3 結(jié)語(yǔ)

重慶軌道交通6號(hào)線一期工程的五里店至大竹林段已于2012年9月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，重慶軌道交通6號(hào)線在線路設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的新特點(diǎn)、研究結(jié)論和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將成為今后地鐵設(shè)計(jì)建設(shè)中可以借鑒的寶貴資料。

［1］GB 50157—2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JB 104—2008城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.重慶市軌道交通6號(hào)線一期工程(上新街～禮嘉)可行性研究報(bào)告［R］.重慶:重慶市軌道交通設(shè)計(jì)研究院，2009.

［4］中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.重慶市軌道交通6號(hào)線二期工程(茶園南～上新街、禮嘉～五路口)可行性研究報(bào)告［R］.重慶:重慶市軌道交通設(shè)計(jì)研究院，2010.

［5］楊學(xué)金.河谷型城市軌道交通線路選線研究［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2012(2):69.