地铁T形换乘车站结构设计对比

张 颖，范益群

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

随着各地轨道交通线网的加密，换乘车站越来越多地出现。地铁换乘有多种形式，主要包括通道换乘、同站台换乘、十字换乘、T形换乘、L形换乘等。

从使用功能上看，十字换乘与T形换乘便利性较好，其中十字形换乘，特别是岛侧式十字换乘优势更为明显。但在实际操作中，由于受现场管线，交通，用地等方面的限制，T形换乘车站应用也非常普遍。在无锡地铁2号、3号线线路中，就存在两处T形换乘车站，分别为2/4号线换乘站（河埒口站）和3/4号线换乘站（太湖花园站）。

1 工程概况

1.1 河埒口站

河埒口站位于无锡市滨湖区，沿梁溪路与蠡溪路的交叉口下东西走向，为2号线一期工程的第4个站,线网中与规划4号线呈“T”字换乘,换乘节点部分与该站同步实施,预留远期4号线相关建设条件。该站为2号线运营小交路折返站,站后设置折返线和停车线。车站主体长度为500 m，车站标准段基坑开挖深度约18.2 m左右，换乘节点处开挖深度最深约27.0 m。

线路呈“人”字坡,车站覆土厚度为3.1 m ～4.3 m。车站东南侧为在建商业广场,西南侧为在建商住楼和已建24层住宅楼,北侧规划为居住用地及街头绿地（见图1）。

图1 河埒口站平面布置图

1.2 太湖花园站

太湖花园站位于长江北路与金城路交叉路口，为3号线与5号线的换乘站。

太湖花园站为地下两层岛式车站，车站全长237 m。线网中与规划5号线呈“T”字换乘,换乘节点部分与该站同步实施,预留远期5号线相关建设条件。车站标准段基坑开挖深度约17.7 m左右，换乘节点处开挖深度最深约25.7 m。车站顶板覆土厚约3.2 m。

车站周边规划用地以商住混合及居住用地为主。金城路上为金城路高架，高架宽度约25 m，高架下净高约6～7 m。高架以下，采用1000@1200灌注桩围护，其余为地下墙围护（见图2）。

图2 太湖花园站平面布置图

2 车站设计重点及技术关键

从技术角度考虑，换乘车站与普通标准站的主要差别在于如何处理好下列三个问题：（1）后期预留问题；（2）换乘段坑中坑对围护结构设计的影响；（3）使用功能所要求的特殊结构节点处理。

2.1 后期施工条件的预留

换乘车站一般先施工早期线路及重叠部分的的换乘结构。该换乘段的设计需为后期线路预留好必要条件。

后期的预留主要包括3个方面。

2.1.1 预留后期线路调整的余量

线网规划确定好总体走向后，后期仍有微调的可能，从而影响到车站站位内的线路。T形换乘车站的换乘段一般紧靠后期施工车站的端头井，影响更为明显。

《地铁设计规范》03版中未对此提出要求，随着各地地铁建设的展开，上述问题逐步暴露，14版地铁规范9.9.4条提出了具体要求：“对预留的换乘节点，相邻车站及相应区间的线位应稳定，预留换乘节点两侧应留出不小于500 mm的裕量”。

河埒口站在早期设计中，未考虑预留该部分调整裕量；太湖花园站的设计按照新规范的要求，预留500 mm加宽值。

2.1.2 预留后期盾构进出洞或盾构调头的条件

T形换乘车站中，换乘段下二层一般为轨行区及站台，下三层后期无盾构吊进吊出的条件，同时如在该区域盾构调头，需后期凿柱，造成轨行区大跨，对上部结构的影响及风险也较大，不做推荐。

该问题的处理一般分为两种：（1）远期线路车站的端头井伸出换乘段，并提前施工，作为后期的盾构调头区；（2）远期线路端头井不伸出，后期施工，盾构穿过换乘段，在远端调头或吊出。

河埒口站采用方式（1），如图3所示，太湖花园站由于无5号线盾构井伸出条件，采取远端调头的方式，后期盾构施工预留区侧墙加宽，底板加深，详见图4所示。

图3 河埒口站换乘段剖面图

图4 太湖花园站换乘段剖面图

河埒口站预留4号线盾构调头条件，并预留临时钢管柱。

在后期盾构调头工况下，凿除临时钢管柱A。考虑分担上部覆土及结构荷载，下侧底板水反力荷载，在下二层4号线预留设备层内设人字撑，底板在满足盾构调头条件下设临时混凝土柱B。

河埒口站换乘段柱网跨度较大，因此永久柱采用型钢混凝土结构，临时钢管柱中同时预留后期型钢连接条件。

太湖花园站后期预留方案增加了少量工程费用，保留了盾构调头或盾构吊进吊出条件，且后期施工条件较好。因此后期场地条件及建筑布置允许的情况下，推荐采用太湖花园的后期盾构施工条件预留方案。

2.1.3 预留后期结构接头条件

先期车站与后期施工车站必然会出现接头位置，该接头位置后期施工中会出现围护结构冷缝搭接、内部结构施工缝等问题。

按照《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107—2010）的要求，从结构受力角度考虑，即使采用I级100%接头，也需避免出现在箍筋加密区范围。

因此，为方便后续施工，保证施工质量，换乘段接头部分宜突出约1/3跨。

2.2 换乘段围护方案

2.2.1 换乘段的分坑

地下三层的换乘段如单独分坑，两侧基坑的工作面开展会受到影响，对加快施工进度不利。因此，两车站围护布置均将换乘段基坑归并在车站大基坑中实施（见图5、图6）。

图5 河埒口站换乘基坑分坑平面图

图6 太湖花园站换乘基坑分坑平面图

2.2.2 换乘段采用顺逆结合的支护形式

河埒口路站换乘段地下二层孔洞较多（含换乘段楼梯孔、换乘段活塞风孔等），采用下二层板逆作的方式，减少一道支撑及换撑，如图7所示。设计中需注意下二层板施需向下施工一段侧墙，在短地墙顶端形成卡扣，使下二层板形成支撑效果。

图7 河埒口站换乘段围护布置横剖面图

太湖花园站由于换乘段孔洞较少（仅存在换乘楼梯孔），需楼板留临时孔洞，作为地下三层结构施工通道。

采用下二层板逆作的方式，加快了施工进度，保证了施工安全，但同时施工缝会稍增多，且多为逆作施工缝，需加强结构防水节点，提高施工质量。

2.3 换乘段结构设计

2.3.1 换乘段结构抗浮及防水

换乘段为地下三层，在长三角高水位地区，抗浮一般不满足，需采取抗浮措施，如完全采用抗拔桩等措施，较为浪费。两站在设计中均考虑对短地墙加以利用，换乘段跨中部分辅以部分抗拔桩。

河埒口站对短地墙的利用，采用类抗拔桩的方式。每隔2m，留出1m地墙钢筋直锚如下二层底板，如图8所示。1m锚入段采取抗拔桩桩头处理。该方式有效地利用了地墙抗拔，总体较为满足，但后期配合中也发现部分问题，如图9所示。由于“桩头”靠地下三层防水层立刻弯折，无平直段，防水收头难以施工，且“桩头”间距较密，防水效果欠佳。

图8 河埒口站地墙抗拔“桩头”平面布置图

图9 河埒口站地墙抗拔“桩头”剖面示意图

在太湖花园站的结构设计中，为避免上述问题，对抗浮节点设计予以调整，采用类似于全包防水车站顶板压顶梁的设计，详见图10所示。

图10 河埒口站地墙抗浮压顶节点剖面示意图

太湖花园所用构造（构造一），施工中防水层稍弯折，但较方式一有效地保证了防水效果，同时，地墙全断面参与抗浮，抗浮承载力有了提高。

应指出，无论方式一、方式二，由于换乘段地下三层水反力较大，底板仍需配合部分抗拔桩以控制底板内力。

2.3.2 换乘段大跨度设计

地铁换乘段乘客人流量较大，从使用角度及舒适性角度考虑，宜减少柱数目，加大结构跨度，同时为避免装修后，柱子断面过大影响景观，宜采用圆形断面，并减小圆柱尺寸。

河埒口站换乘大厅，最终设计采用900 mm直径的圆柱，为保证结构承载力，结构柱采用型钢混凝土组合结构。

型钢混凝土组合结构在地上结构（特别是高层结构）中应用较为普遍，设计施工技术成熟。地下结构在应用中需注意满足型钢混凝土结构的构造要求，比如：型钢保护层，梁柱节点钢筋与型钢布置，抗剪栓钉布置，型钢柱柱角等。图11为河埒口站型钢柱梁柱节点的钢筋布置示意图，图12为型钢混凝土柱柱脚节点示意图。

图11 河埒口站型钢混凝土柱节点1及肋板示意图

图12 河埒口站型钢混凝土柱柱脚节点示意图

在其他项目中，也有采用钢管柱、型钢混凝土梁的结构，可参照相关设计规范实施。

2.3.3 换乘段行车楼板设计

在《地铁设计规范》2013版 11.6.1第七条中，做出以下规定：“直接承受列车荷载的楼板等构件，其计算及构造应符合现行行业规范《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3的要求。

换乘段行车楼板不同于普通地铁车站底板，楼板下无土层地基弹簧，因此规范推荐采用以铁路规范的容许法进行设计，与普通混凝土结构所采用的极限状态法有较大的差异。

无锡地铁3号线采用B型车辆，车辆轴重和排列如图13所示（图示为两辆车，共五辆车编组），并考虑冲击力的影响。

图13 B形车轴重荷载分布图

3 总结

随着各地轨道交通线网的加密，地铁换乘车站也大量出现。通过比较无锡地铁2号、3号线设计中两处T形换乘车站的设计及施工，总结出如下认识：

（1）换乘地铁车站有多种换乘形式，虽然十字换乘（特别是岛侧式十字换乘）更为便利。但在实际操作中，由于受现场管线，交通，用地等方面的限制，T形换乘车站优势也较为明显，值得推广。

（2）T形换乘车站需为远期地铁线路的设计及施工做好预留，充分考虑后期线路调整余量、盾构施工条件、车站接头设缝等问题。

（3）T形车站地下三层换乘区基坑可考虑与车站主体基坑同步实施，同时采用顺逆结合的施工方式。从加快施工速度，控制基坑变形。施工中需加强关键节点的施工质量。

（4）换乘车站中存在结构抗浮、大跨度、行车区车辆大荷载等技术问题，需借鉴民用高层结构、铁路结构等成熟经验及规范，保证结构设计安全。