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郑州至新郑机场城际铁路机场段线路方案研究

乔俊飞

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055)

摘　要：郑州至新郑机场城际铁路位于河南省郑州市境内，途经郑州市二七区、经济技术开发区和新郑市。受郑州铁路枢纽规划、机场规划等条件限制，以及相关铁路、公路及南水北调工程的影响，郑机城际铁路引入机场方案比较复杂。从技术、经济、运营安全等多方面进行比选分析，并结合郑州市城市规划、机场规划及郑州铁路枢纽总图格局的调整，最终采用平行机场跑道引入机场并延伸至郑州南站的方案。

关键词：城际铁路；机场；方案研究

1　概述

郑州至新郑机场城际轨道交通是中原城市群城际轨道交通网骨架的重要组成部分，南端新郑机场站衔接许昌方向和登封方向的城际铁路，北端连接郑州枢纽内郑州和郑州东两大客运中心，进而沟通郑焦、郑开等城际铁路，并和既有铁路、在建和规划的客运专线实现便捷换乘，对于完善路网结构，丰富运输服务品种、提升运输服务质量都具有十分重要意义。

本项目引入机场段线路方案除了受南水北调中线工程、沿线铁路、公路等交叉跨越方案影响外， 机场跑道的方向对本项目的走向影响较大。一般机场线的机场站都是终到站(如首都机场站)，仅需考虑单一引入点。而本线虽是机场线，但具有一定的路网性功能，所以也有别于其他机场线，引入机场段方案不仅仅考虑站位的选择，同时要考虑线路走向的需求。另外，本项目在实施过程中因城市规划和郑州铁路总图规划的调整，引起本项目机场段线路方案进行了局部调整，城市规划和铁路总图规划是线路方案研究要考虑的重要因素。

2　机场段线路方案研究

2.1　规划条件

(1)新郑机场规划

本段线路位于新郑机场航空港区规划范围内，港区及机场规划对线路走向、站址选择具有重要影响。新郑国际机场位于郑州市南部，距市区32 km，目前已为4E级国际机场，既有航站楼一座(T1航站楼)，总面积12万m2，机位26个，现有跑道1条，全长3 400 m。根据《郑州新郑国际机场总体规划》，预测新郑机场近期2020年完成旅客吞吐量2 700万人，货物吞吐量58万t，远期2030年旅客吞吐量6 000万人，货物吞吐量200万t。新郑机场除现有1条跑道外，另规划有4条跑道。近期结合第二跑道的建设在现有航站楼东侧建设新航站楼T2，远期在T1航站楼对侧新建T3航站楼。本项目需以地下线穿越机场并在机场换乘中心GTC下建设地下车站。

(2)铁路枢纽总图格局

随着京广、徐兰客运专线的建设，郑州枢纽客运系统在既有郑州站的基础上新建郑州东客运站，与既有郑州站形成“东西并列”的两个客运站格局。规划郑州至机场城际铁路分别从郑州站、郑州东站引出后南下至新郑国际机场，并进一步向南延伸至许昌。

2.2　线路方案比选

本线线路呈南北走向，而机场跑道呈东西走向。由于铁路走向和机场跑道走向不一致，要满足铁路顺直地引入机场，必然要下穿飞机跑道，但下穿跑道又面临许多技术难点和风险，故对铁路垂直下穿跑道方案和平行机场跑道引入方案两方案进行了研究比选(图1)。

图1　机场段线路方案示意

方案1:垂直下穿跑道引入机场方案

本方案线路自比较起点C1K27+000引出，上跨南水北调工程后，下钻入地引入新郑国际机场，在机场换乘中心GTC下设地下车站，下穿机场跑道后爬升至地面至比较终点C1K53+486.60，线路长度为26.487 km。受线路最大坡度、飞行区障碍物限制条件、车站设置等条件限制，下穿既有跑道下线路最大埋深24 m，隧道覆土厚度15 m。

(1)工程地质及水文地质条件

机场线下穿新郑机场跑道段，其主要地层有粉砂、粉土、粉质黏土、细砂；地下水类型属于第四系松散岩类孔隙水，主要含水层为粉砂、细砂和粉土层，地下水位埋深3.2～6.4 m，水位高程为142.75～148.63 m。隧道穿越既有跑道段覆土厚约15 m，处于细砂层中。

(2)跑道变形控制标准

在不停航条件下进行飞行区地下穿越施工，必须严格控制跑道和滑行道道面的沉降以保证飞机正常运营。按照《国际民航公约附件十四》(第3版)，道面沉降控制标准为：跑道道面相邻两个坡度的变化不大于1.5%，从一个坡度过渡到另一个坡度最小曲率半径为30 000 m;滑行道道面从一个坡度过渡到另一个坡度最小曲率半径为3 000 m。考虑地基曲率半径与道面曲率半径的差别，确定新郑机场场道地基的沉降控制标准为地基不协调变形变坡率不大于1.5‰。

(3)施工安全风险

地下工程近距离穿越已运营的地道、隧道和其他地下和地面构筑物有许多成功的例子，但由基坑开挖和盾构推进引起地面沉降而导致道路开裂、地面建筑物倾斜并出现裂缝的情况时有发生。由于飞行区的特殊性及其严格的安全控制要求，飞行区地下穿越工程在施工中一般不允许中止机场跑道的正常运营，不允许对现有设施造成较大的影响。如果由地下穿越引起地表沉降过大甚至道面开裂的情况在机场跑道和滑行道上产生，引起的后果是很严重的。在机场飞行区地下穿越施工，需要采用先进的施工工艺和监测技术，制定严格的施工管理和控制措施，将事故出现的概率降低到民航部门要求的二百万分之一以下。因此垂直下穿机场跑道方案的施工的安全风险是很大的。

地下穿越机场跑道是一件极其复杂、风险系数很高的工程，目前世界上只有极少数大机场在跑道下实施过地下穿越工程。北京首都机场于2004年在 L形滑行道下修建地下服务车道，采用顶部钢管棚预支护+箱涵顶进施工，该工程施工过程中虽然没有中断滑行道运营，但是也造成了局部道面开裂。 上海市轨道交通 2 号线西延伸工程，下穿机场新建西滑行道、西站坪、西航站楼后至虹桥东站。区间隧道覆土最小厚度为11.3 m，选用土压平衡盾构机施工，在穿越虹桥机场新建滑行道区域时，出现了滑行道区域地表沉降过大的情况，个别区域基层面发生开裂，采取了补救措施后有所改善。

目前国外在机场跑道(滑行道)下实施地下穿越工程的有：苏格兰爱丁堡机场铁路线地下穿越跑道工程(顶管法施工)；美国杜勒斯国际机场旅客捷运系统(新奥法施工)，以及德国斯图加特机场工程(喷射混凝土施工)等。个别机场在运营条件下实施地下穿越过程中也发生过一些安全事故，为控制安全风险，下穿飞机跑道工程都倾向于在飞机停航或休航后施工。

方案2:平行跑道引入机场方案

本方案线路自比较起点CK27+000引出，上跨南水北调工程后，沿四港联动大道东侧下钻入地并折向东， 沿迎宾路在T1航站楼北侧机场换乘中心GTC下设地下车站，出站后线路折向西南绕避机场跑道，出T1助航灯光带后爬升至地面，跨京珠高速公路、石武客运专线沿既有京广线引入新郑北站至比较终点CK56+027.68，线路长度为29.088 km。

平行机场跑道引入机场方案和垂直下穿机场跑道引入机场方案的工程投资比较见表1。

表1　方案工程投资比较

项目方案1方案2差值正线长度/km26.48729.088+2.601隧道长度/km21.63023.900+2.27静态投资/亿元46.6150.27+3.66

2.3　推荐意见

经综合研究分析，垂直下穿机场跑道方案在技术上是成立的，工程投资也较省，但施工安全风险很大；平行跑道方案施工及运营安全风险小，与机场换乘中心GTC结合较好，旅客换乘方便。因此，推荐平行跑道引入机场方案。

3　实施方案调整

3.1　规划条件变化

(1)航空港经济综合实验区规划批复

2013年3月7日，国务院正式批复了《郑州航空港经济综合实验区发展规划(2013～2025年)》，确定实验区是郑汴一体化区域的核心组成部分，包括郑州航空港、综合保税区和周边产业园区。到2025年，综合实验区建成航空货邮吞吐量300万t左右的“大枢纽”；形成航空高端制造业主营业务收入超过10 000亿元的“大产业”；建成进出口额达到2000亿美元的现代化航空“大都市”，成为引领中原经济区发展、服务全国、连通世界的开放高地。实验区规划面积415 km2，规划以空港为核心，面积54 km2，北区毗邻郑州主城，为城市综合性服务区，面积98.5 km2、居住人口140万人；东区为临港型商展交易区，面积92.8 km2；南部高端制造业集聚区面积170.5 km2。郑州航空港综合实验区与郑州中心城区“两核联动、协调发展。

(2)郑州枢纽总图格局调整

随着《郑州航空港经济综合实验区发展规划(2013～2025年)》的批复，郑焦、郑开、郑机、郑洛等城际铁路以及郑太、郑济、郑万、郑合等高速铁路引入郑州枢纽，为满足区域客运需求，避免枢纽内点线能力不匹配的矛盾，需在郑州和郑州东两大客运中心的基础上，在郑州航空港经济综合实验区规划新建郑州南辅助客站，形成“两主一辅”客站的新格局，城际、普速客运系统既可相互独立、又可连为一体，形成多种交通方式有机衔接的现代化大型综合交通枢纽。郑州东站办理高速列车的始发终到及通过作业，郑州站办理普速列车的始发终到及通过作业，两站同时办理城际列车的始发终到作业；郑州南站为枢纽辅助客站，主要办理郑万、郑合铁路高速列车的到发作业，郑州南辅助客站同时还是城际铁路的中心站，办理各方向城际列车的始发终到和通过作业。

3.2　实施方案调整

随着《郑州航空港经济综合实验区发展规划(2013~2025年)》的批复以及郑州铁路枢纽总图格局的调整，根据河南省人民政府“豫政函〔2014〕75号”《河南省人民政府关于调整郑州至机场城际铁路线路方案的函》，将本项目机场段的线路方案在平行引入机场方案的基础上进行局部调整，将新郑机场地下站以南段的线路调整为向东引入郑州南站城际车场，见图2。

图2　机场段线路方案调整示意

4　结语

受机场跑道方向、机场规划以及铁路枢纽总图规划的影响，本项目引入机场段线路方案复杂。本文综合考虑城市和铁路枢纽总图规划条件，从技术、经济、运营安全等多方面进行比选，推荐平行机场跑道引入机场方案。从本项目实施方案来看，推荐平行跑道方案是基本合理的。

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[9]　中铁工程设计咨询集团有限公司.新建郑州至新郑机场城际铁路可行性研究[R].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2010.

[10]中铁工程设计咨询集团有限公司.新建新郑机场至郑州南站连接线工程预可行性研究[R].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2014.

Study on Alignment of Inter-city Railway between Zhengzhou and Xinzheng Airport

QIAO Jun-fei

(China Railway Engineering Consultation Group Co.， Ltd.， Beijing 100055， China)

Abstract： The inter-city railway between zhengzhou and xinzheng airport is located in the territory of Zhengzhou in henan province， going through Erqi district， the economic and technological development zone of zhengzhou city and Xinzheng city. Because of the limits of Zhengzhou railway hub planning， airport planning and related railways， highways， and the south-north water transfer project， the proposed inter-city railway is very complex. According to the city planning， airport planning， the adjustment of Ahengzhou railway hub planning， it is determined to employ parallel runways into the airport and extend to Zhengzhou South Station based on the analysis and comparison with respect to technology， economy and operation safety.

Key words： Inter-city railway; Airport; Plan study

作者简介：乔俊飞(1970—)，男，高级工程师，1992年毕业于上海铁道学院铁道工程专业，工学学士。

收稿日期：2015-05-25； 修回日期：2015-07-07

中图分类号：U212.32

文献标识码：A　　DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.01.011

文章编号：1004-2954(2016)01-0052-03