上海轨道交通工点案例浅析及思考

陈丽娟

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

上海轨道交通工点案例浅析及思考

陈丽娟

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

结合工程实例,对轨道交通类工程设计中涉及的线路及线路运营方式、车站建筑结构设计、轨道交通站点综合开发、围护结构选型及施工方法等问题进行分析,并提出设计工作发展的新方向。

轨道交通;线路;运营方式;车站建筑结构;综合开发;围护结构

随着我国地下空间开发利用热潮的到来,城市轨道交通的建设已步入快速发展阶段。作为参与设计的专业技术人员,不仅应在设计和施工服务实践中,不断学习积累经验，还应对其他在建的同类项目进行考察,总结、借鉴其经验教训,为所参建的工程设计提供参考。本文拟通过上海轨道交通线路、工点车站的案例分析,从线路运营方式、车站建筑结构等方面为类似项目的设计人员提供启迪与参考。

1 线路介绍

本文主要阐述的线路为上海轨道交通12号线、16号线。具体线路信息如下。

1.1 上海市轨道交通12号线

该线西起闵行区七莘路站，途经徐汇区、卢湾区、静安区、闸北区、虹口区、杨浦区这六大上海中心城区,到达终点浦东新区金海路站。线路全长40.4 km,途经8个行政区,设有32座全地下车站,是上海城市轨道交通网络中串联上海西部与东北部的直径线,同时也将成为纵贯中心城区“西南—东北”轴向的主干线。全线将于2014年建成,并将与其线路上19个车站形成换乘,是轨交网络中仅次于上海轨道交通4号线的又一骨干线路。

1.2 上海市轨道交通16号线

16号线北起龙阳路站,南至临港新城,全长58.962 km，其中高架线45.268 km、地下线13.694 km。全线共设有12座车站，包括3座地下车站及9座高架车站。该线选择目前国内最快120 km/h的技术路线,采用快慢车的运营组织方式,且首次采用地面第三轨接受车辆行驶电流的模式,据悉龙阳路站直达滴水湖的列车最快只需30 min。

2 车站概况及特点分析

2.1 车站概况

根据这两条线路的设计施工的实际情况,选取了4个具有代表性的站点进行实例分析。这4个站点分别为复兴岛站、利津路站、16号线惠南站以及临港新城滴水湖站交通枢纽。

1)复兴岛站。复兴岛站全长211m,是1座地下4层、站台宽度10 m的岛式站台车站。平面布置为4个出入口:1号出入口受目前规划道路影响,预留待实施。2号出入口预留,目前按临时出入口实施,暂时为次要出入口,上下自动扶梯各1部，楼梯2座；3号出入口为战时主要出入口，上下自动扶梯各1部，楼梯1座；4号出入口有盖,上下自动扶梯各1部,剖面布置为地下1层预留层,地下2层站厅层,地下3层车站设备层,地下4层站台层。

2)利津路站。利津路站位全长约为169 m,是1座地下3层10 m宽的岛式站台车站。车站共设置3个出入口、1个消防专用出入口、2组高风井,冷却塔集中设置在车站西端。各层建筑平面布置为地下1层站厅层由公共区、管理用房和部分设备用房组成。公共区布置在车站中部,设备管理用房区布置在车站两端,管理用房主要位于车站西端。公共区划分为付费区和非付费区,付费区内设有3组楼扶梯,可到达站台层。站厅非付费区内设有自动检票机、自动售票机、自动加值机以及1部残疾人电梯。地下2层设备层集中设置混合变电所、环控机房、通风机房、冷冻机房、隧道风机房等设备用房,同时还设有站台层至站厅层的楼梯及自动扶梯,转换功能空间。由于疏散距离较长,在设备层的东西两端均设有与站台层、站厅层联系的疏散楼梯。地下3层站台层的站台长度140 m,公共区大部分采用单柱两跨结构,公共区设置3组楼扶梯,同时根据站台形状呈楔形的特点,为将站台空间利用充足,根据站台形状尽可能多的布置楼扶梯,3组楼扶梯分别为上下行扶梯、一楼一扶、一楼两扶,合计设置1.8 m宽楼梯2座,扶梯5部（其中上行3部,下行2部）。

3)16 号线惠南站。惠南站全长198 m,是1座地下2层的侧式车站，4个出入口加一个消防专用出口,2组高风亭。惠南站区域为地下线路,采用了通常只在黄浦江底施工的直径11.58 m的大盾构单洞双线推进,然后在隧道空间内用中隔墙结构将圆隧道一分为二,形成列车上下行运行线路。中隔墙为整体高度是7.8 m、厚0.3 m的钢筋混凝土结构,混凝土强度等级采用C40。中隔墙结构采用上部预制、中部后浇带连接、下部现浇的施工方式,预制块的尺寸为5 300 mm×1 490 mm×300 mm,采用特制机械手拼装施工。

4)临港新城滴水湖站交通枢纽。滴水湖站按最初规划只是16号线的终点站,但鉴于临港新城未来作为中等规模滨海城市发展的趋势，该站目前即将建成1座建筑面积为1×105m2的地下2层交通枢纽，以进一步优化新城内外的交通系统结构，缓解城市商业中心的交通压力，同时充分开发和利用地下空间，增加社会经济效益。该工程分二期完成，一期为滴水湖地铁车站部分，二期为以轨道交通为核心的地下公共换乘空间，二者合一形成1座地下2层的地下空间建筑，主要实现综合交通枢纽体多方式交通换乘服务功能,同时通过南北2个下沉式广场,将地下商业与交通功能巧妙地连为一体,实现了无缝衔接。

2.2 车站设计施工分析

1)车站类型。从在线路中所处位置分析,轨道交通车站分单线站和换乘站。单线站即本身只为一条地铁线路服务的车站,换乘站是为两条及以上地铁线路服务的车站。复兴岛站、利津路站、惠南站均属于单线站,临港新城滴水湖站则是交通枢纽。按站台形式分类,复兴岛站、利津路站为岛式车站;惠南站为侧式车站;临港新城滴水湖站交通枢纽中的车站部分为岛式车站。

2)结构形式。根据使用功能的要求,这几个车站均设计成沿横向2～4跨、纵向为多跨的长条结构,结构总宽度为20～30 m,总长度为170～220 m,沿高度分别为2～4层,结构内部只设纵梁不设横梁(或局部设有高度受到严格限制的横梁),其结构形式为箱形框架结构。

3)施工方法。根据周围的环境、自身埋深、工期等因素,地铁车站可分别采用明挖法、盖挖法、暗挖法施工。有资料对3种施工方法进行综合比较发现：从功能要求、技术难度、施工质量及经济性等方面出发,明挖法最优,但明挖法主要缺点是对路面交通影响比较大；暗挖工法对交通和环境的干扰最少,可以节省一大笔拆迁费用。由于影响施工的因素非常复杂,实际工程中有时会采用几种方法相结合,如半盖挖法、明挖、暗挖结合法等。临港新城滴水湖站交通枢纽目前所处中心城区外围,采用的是明挖顺筑法施工。

3 对轨道交通设计中若干问题的认识

3.1 采用快慢车运营方式的意义及形式

16号线与上海之前地铁线路最大区别之一是采用快慢车运营方式，这种运营方式在国外轨道交通系统中都有应用。该方式有利于高峰时段分流客流，方便客流比较密集的大站及时疏导交通，同时又兼顾了其他站点的通勤需要。这样的快速轨道交通线路既具有市区地铁的特点,又具有郊区铁路的功能,既能为中心城和市郊之间的长距离出行提供服务,又能为中心城内密集出行提供市区轨道交通服务,在城市轨道交通网络中起着骨架作用。它对促进和引导城市发展、解决城市居民居住和出行条件等都具有十分重要的战略意义[1-3]。16号线快慢车运营方式采用了直达、大站和站站停三种形式(图1)。快车可以在预设的超车区域超过慢车。车站一般为双岛车站,类似于火车站,即至少有2个站台,这使得车站规模会大一些,投资也会相对增加,但由此可获得更好的社会效益和经济效益。

图1 快慢车运营模式

3.2 车站建筑类型的选择与布置

地铁车站的设计与内外部诸多因素密切相关。内部因素,主要包括要满足客流需求,在保证客流能得到安全、迅速地疏导的同时,确保车站环境的舒适度,同时还要考虑各类技术设备及运营管理系统的布置要求。外部因素则受站址周边环境影响较大,牵涉到车站建筑形式、施工方法等。实际工程中,要结合每个车站的不同特点,在满足地铁车站使用功能和运营功能要求的基础上，因地制宜地设计出与其特点相适应的车站[4]。以下从车站层数的确定及客流需求的满足两个方面分析车站建筑类型的选择与布置。

1)车站层数的确定。以复兴岛站为例。该站是1座地下4层的车站。地下1层预留层,地下2层站厅层,地下3层车站设备层,地下4层站台层。这样的设计是结合线路、车站两端区间隧道的实际情况,考虑到两端隧道过黄浦江,距离江很近,深度大,车站两端是明挖施工，用作区间的盾构井,因此车站的深度可以做4层。由于车站3层就能布局得下,因此按照民用建筑的防火规范标准,地下1层做为综合开发预留,功能完全独立。与复兴岛站不同,利津路站是12号线过了黄浦江以后,进入浦东的车站,距离黄浦江有1 km多的距离,因此根据线路及隧道纵坡需要,决定做到3层车站的深度,地下1层为站厅层,地下2层为设备层,地下3层为站台层。其中,将地下2层做为设备层,体现了集约、经济、节能的车站设计理念。

2)掌握客流流线规律,满足客流需求。按照《地铁规范》相关规定,满足客流需求为地铁车站设计第一要务,各类人员在地铁车站内外集散时产生一定的流动过程和流动路线,称为客流流线[5]。设计人员如能对客流流线的规律有所了解和掌握,在进行建筑布局设计时,就能充分考虑出入口的设置,楼梯、自动扶梯的数量及平面位置,残疾人电梯的设置，站台宽度等影响客流流线的布局因素。反之,设计人员对客流流线规律毫无掌握甚至缺乏,就会出现在布置楼梯和自动扶梯时考虑所谓的建筑对称(惠南站将几个出入口的楼梯全为对称布置);在通道、楼梯附近设柱;楼道转弯处凸出来,呈现直角或锐角;换乘楼梯平台偏小;残疾人电梯设在中间等问题。这些不合理的设计会造成客流流线不畅,不能满足客流需求,这是设计中必须要引起注意的。

3.3 车站围护结构方案的选择

当结构施工方法选定后,车站土建的经济性主要由围护结构控制,但安全和方便施工是一定要考虑的。因此,选择合适的围护结构相当重要。

1)围护结构选型。临港新城滴水湖站交通枢纽工程中,第一期基坑由于紧邻车站主体结构，为尽量减少对车站主体结构的变形影响，要求其围护结构具有结构刚度大、开挖阶段水平变形小、施工工艺成熟的特点，这些与地下连续墙的优点非常相符。根据上海地区大量基坑工程成功实践经验,开挖深度＞12．5 m左右的深基坑一般采用地下连续墙作为围护结构比较合适。而下沉广场作为临港新城主城区交通枢纽一期与二期的衔接和过度空间,采用地下连续墙同时还可作为下沉广场的挡墙,技术合理,且费用经济。下沉广场基坑底位于第3层灰色粘土层,地下连续墙长度24 m,插入比约0．78。经过技术、经济的综合比选,第一期、第二期及下沉广场基坑均采用了600 mm厚的地下连续墙围护结构形式。

2)支撑体系选型。围护结构形式确定后，在选择支撑体系时也做了综合比选：由于本基坑工程面积较大、开挖深度较深,而且基坑紧邻地铁车站,钢支撑刚度相对较小,不利于控制基坑变形和保护周边的环境[6]。此外,选择钢支撑需设置施工栈桥作为挖运土平台,搭建大面积的钢平台，相应增加了工程造价。而钢筋混凝土支撑结构受力明确,整体性好,支撑抗压强度高、刚度大、变形小,采用时空效应法开挖施工对控制基坑侧向变形、保证基坑整体稳定性较有利。因此,通过比选,基坑采用3道钢筋混凝土内支撑。

3.4 多专业的协调与优化

轨道交通类工程涵盖城市规划、土木工程、机电设备、信息技术及环保卫生等众多领域。各领域又分别涉及多项专业。例如,土木工程就与地质、基坑工程、区间隧道、线路、车站建筑结构、人防等多种专业技术相关联。轨道交通设计的多专业性要求设计人员不光要掌握本专业的知识和理论,对相关的其他专业也要有所了解,有一个总体的观念,在设计时,在满足本专业设计要求的情况下,主动与其他专业互为关照,互相协调,使设计成果得到最好的优化。比如,复兴岛站、惠南站设备用房内,各类管线安装排列整齐、紧凑,呈集约型布置;空调机的下方都注意避让带电的机柜，有效避免了冷凝水滴漏引发的安全事故；各种风机设备基础周边的排水沟设计合理，简洁明快。这些设计细节都是在设计过程中各专业总体协同作战的结果。

4 小结与思考

地下交通枢纽及配套空间、轨道交通站点,是位于地下的功能非常复杂的建构筑物。参与其设计的建筑师必须具有较强的综合设计能力,学习和掌握更多土力学、基坑工程等方面的知识和技术,才能使其在复杂的地层构造和周边环境中平安诞生。而要让此类地下建构筑物正常运转,实现它的功能,还需要通风空调系统、给排水及消防系统、动力照明、通讯系统的完美配套设计。在传统的设计方法和思路已无法满足设计要求的今天,设计人员需要改变方法,更新理念，研究新工艺、新技术,并将其灵活应用于设计中。随着轨道交通建设的快速发展,各类相关技术正在全面提升,采用模块化、标准化设计,逐步实现建筑信息模型技术(BIM技术)[7],在此类工程中具有广阔的应用前景,是未来地下交通枢纽、轨道交通站点设计的趋势,同时也是摆在每一位设计人员面前的崭新课题。

[1]宋键,徐瑞华,缪和平.市域快速轨道交通线开行快慢车问题的研究[J].城市轨道交通研究,2006(12):23-27.

[2]秦蕾.城市轨道交通网新线接入运输组织关键问题研究[D].北京:北京交通大学,2011.

[3]孙元广,史海欧.市域线快慢车组合运营模式研究与实践[J].都市快轨交通,2013,26(2):14-17.

[4]GBJ 50157-2003,地铁设计规范[S].

[5]何关培.“BIM”究竟是什么?[J].土木建筑工程信息技术,2010(3): 111-117.

[6]张喜正,漆文年.新型地铁车站形式的探讨[J].都市快轨交通,2005 (4):141-145.

[7]王建西.排桩支撑体系在深基坑支护中的应用研究[D].杭州:浙江工业大学,2012.

Brief Analysis and Thought on Shanghai Rail Transit Construction Site

CHEN Li-juan
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

In combination with engineering examples,the paper analyzes line and line operating method,design of architectural structure for railway station,comprehensive development of rail transit stations and type selection and construction method of exteriorprotected construction related to rail transit engineering design,and puts forward new direction of design development.

rail transit;line;operating mode;architectural structure of railway station;comprehensive development;exteriorprotected construction

U231+.4

B

1004-4345(2014)03-0036-04

2013-12-17

陈丽娟(1953—),女,高级工程师,主要从事工业与民用建筑设计工作。