上海軌道交通工點(diǎn)案例淺析及思考

陳麗娟

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

上海軌道交通工點(diǎn)案例淺析及思考

陳麗娟

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

結(jié)合工程實(shí)例,對軌道交通類工程設(shè)計(jì)中涉及的線路及線路運(yùn)營方式、車站建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軌道交通站點(diǎn)綜合開發(fā)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型及施工方法等問題進(jìn)行分析,并提出設(shè)計(jì)工作發(fā)展的新方向。

軌道交通;線路;運(yùn)營方式;車站建筑結(jié)構(gòu);綜合開發(fā);圍護(hù)結(jié)構(gòu)

隨著我國地下空間開發(fā)利用熱潮的到來,城市軌道交通的建設(shè)已步入快速發(fā)展階段。作為參與設(shè)計(jì)的專業(yè)技術(shù)人員,不僅應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工服務(wù)實(shí)踐中,不斷學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)，還應(yīng)對其他在建的同類項(xiàng)目進(jìn)行考察,總結(jié)、借鑒其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),為所參建的工程設(shè)計(jì)提供參考。本文擬通過上海軌道交通線路、工點(diǎn)車站的案例分析,從線路運(yùn)營方式、車站建筑結(jié)構(gòu)等方面為類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)人員提供啟迪與參考。

1 線路介紹

本文主要闡述的線路為上海軌道交通12號(hào)線、16號(hào)線。具體線路信息如下。

1.1 上海市軌道交通12號(hào)線

該線西起閔行區(qū)七莘路站，途經(jīng)徐匯區(qū)、盧灣區(qū)、靜安區(qū)、閘北區(qū)、虹口區(qū)、楊浦區(qū)這六大上海中心城區(qū),到達(dá)終點(diǎn)浦東新區(qū)金海路站。線路全長40.4 km,途經(jīng)8個(gè)行政區(qū),設(shè)有32座全地下車站,是上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中串聯(lián)上海西部與東北部的直徑線,同時(shí)也將成為縱貫中心城區(qū)“西南—東北”軸向的主干線。全線將于2014年建成,并將與其線路上19個(gè)車站形成換乘,是軌交網(wǎng)絡(luò)中僅次于上海軌道交通4號(hào)線的又一骨干線路。

1.2 上海市軌道交通16號(hào)線

16號(hào)線北起龍陽路站,南至臨港新城,全長58.962 km，其中高架線45.268 km、地下線13.694 km。全線共設(shè)有12座車站，包括3座地下車站及9座高架車站。該線選擇目前國內(nèi)最快120 km/h的技術(shù)路線,采用快慢車的運(yùn)營組織方式,且首次采用地面第三軌接受車輛行駛電流的模式,據(jù)悉龍陽路站直達(dá)滴水湖的列車最快只需30 min。

2 車站概況及特點(diǎn)分析

2.1 車站概況

根據(jù)這兩條線路的設(shè)計(jì)施工的實(shí)際情況,選取了4個(gè)具有代表性的站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)例分析。這4個(gè)站點(diǎn)分別為復(fù)興島站、利津路站、16號(hào)線惠南站以及臨港新城滴水湖站交通樞紐。

1)復(fù)興島站。復(fù)興島站全長211m,是1座地下4層、站臺(tái)寬度10 m的島式站臺(tái)車站。平面布置為4個(gè)出入口:1號(hào)出入口受目前規(guī)劃道路影響,預(yù)留待實(shí)施。2號(hào)出入口預(yù)留,目前按臨時(shí)出入口實(shí)施,暫時(shí)為次要出入口,上下自動(dòng)扶梯各1部，樓梯2座；3號(hào)出入口為戰(zhàn)時(shí)主要出入口，上下自動(dòng)扶梯各1部，樓梯1座；4號(hào)出入口有蓋,上下自動(dòng)扶梯各1部,剖面布置為地下1層預(yù)留層,地下2層站廳層,地下3層車站設(shè)備層,地下4層站臺(tái)層。

2)利津路站。利津路站位全長約為169 m,是1座地下3層10 m寬的島式站臺(tái)車站。車站共設(shè)置3個(gè)出入口、1個(gè)消防專用出入口、2組高風(fēng)井,冷卻塔集中設(shè)置在車站西端。各層建筑平面布置為地下1層站廳層由公共區(qū)、管理用房和部分設(shè)備用房組成。公共區(qū)布置在車站中部,設(shè)備管理用房區(qū)布置在車站兩端,管理用房主要位于車站西端。公共區(qū)劃分為付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū),付費(fèi)區(qū)內(nèi)設(shè)有3組樓扶梯,可到達(dá)站臺(tái)層。站廳非付費(fèi)區(qū)內(nèi)設(shè)有自動(dòng)檢票機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)加值機(jī)以及1部殘疾人電梯。地下2層設(shè)備層集中設(shè)置混合變電所、環(huán)控機(jī)房、通風(fēng)機(jī)房、冷凍機(jī)房、隧道風(fēng)機(jī)房等設(shè)備用房,同時(shí)還設(shè)有站臺(tái)層至站廳層的樓梯及自動(dòng)扶梯,轉(zhuǎn)換功能空間。由于疏散距離較長,在設(shè)備層的東西兩端均設(shè)有與站臺(tái)層、站廳層聯(lián)系的疏散樓梯。地下3層站臺(tái)層的站臺(tái)長度140 m,公共區(qū)大部分采用單柱兩跨結(jié)構(gòu),公共區(qū)設(shè)置3組樓扶梯,同時(shí)根據(jù)站臺(tái)形狀呈楔形的特點(diǎn),為將站臺(tái)空間利用充足,根據(jù)站臺(tái)形狀盡可能多的布置樓扶梯,3組樓扶梯分別為上下行扶梯、一樓一扶、一樓兩扶,合計(jì)設(shè)置1.8 m寬樓梯2座,扶梯5部（其中上行3部,下行2部）。

3)16 號(hào)線惠南站?；菽险救L198 m,是1座地下2層的側(cè)式車站，4個(gè)出入口加一個(gè)消防專用出口,2組高風(fēng)亭?；菽险緟^(qū)域?yàn)榈叵戮€路,采用了通常只在黃浦江底施工的直徑11.58 m的大盾構(gòu)單洞雙線推進(jìn),然后在隧道空間內(nèi)用中隔墻結(jié)構(gòu)將圓隧道一分為二,形成列車上下行運(yùn)行線路。中隔墻為整體高度是7.8 m、厚0.3 m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C40。中隔墻結(jié)構(gòu)采用上部預(yù)制、中部后澆帶連接、下部現(xiàn)澆的施工方式,預(yù)制塊的尺寸為5 300 mm×1 490 mm×300 mm,采用特制機(jī)械手拼裝施工。

4)臨港新城滴水湖站交通樞紐。滴水湖站按最初規(guī)劃只是16號(hào)線的終點(diǎn)站,但鑒于臨港新城未來作為中等規(guī)模濱海城市發(fā)展的趨勢，該站目前即將建成1座建筑面積為1×105m2的地下2層交通樞紐，以進(jìn)一步優(yōu)化新城內(nèi)外的交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，緩解城市商業(yè)中心的交通壓力，同時(shí)充分開發(fā)和利用地下空間，增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。該工程分二期完成，一期為滴水湖地鐵車站部分，二期為以軌道交通為核心的地下公共換乘空間，二者合一形成1座地下2層的地下空間建筑，主要實(shí)現(xiàn)綜合交通樞紐體多方式交通換乘服務(wù)功能,同時(shí)通過南北2個(gè)下沉式廣場,將地下商業(yè)與交通功能巧妙地連為一體,實(shí)現(xiàn)了無縫銜接。

2.2 車站設(shè)計(jì)施工分析

1)車站類型。從在線路中所處位置分析,軌道交通車站分單線站和換乘站。單線站即本身只為一條地鐵線路服務(wù)的車站,換乘站是為兩條及以上地鐵線路服務(wù)的車站。復(fù)興島站、利津路站、惠南站均屬于單線站,臨港新城滴水湖站則是交通樞紐。按站臺(tái)形式分類,復(fù)興島站、利津路站為島式車站;惠南站為側(cè)式車站;臨港新城滴水湖站交通樞紐中的車站部分為島式車站。

2)結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)使用功能的要求,這幾個(gè)車站均設(shè)計(jì)成沿橫向2～4跨、縱向?yàn)槎嗫绲拈L條結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)總寬度為20～30 m,總長度為170～220 m,沿高度分別為2～4層,結(jié)構(gòu)內(nèi)部只設(shè)縱梁不設(shè)橫梁(或局部設(shè)有高度受到嚴(yán)格限制的橫梁),其結(jié)構(gòu)形式為箱形框架結(jié)構(gòu)。

3)施工方法。根據(jù)周圍的環(huán)境、自身埋深、工期等因素,地鐵車站可分別采用明挖法、蓋挖法、暗挖法施工。有資料對3種施工方法進(jìn)行綜合比較發(fā)現(xiàn)：從功能要求、技術(shù)難度、施工質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性等方面出發(fā),明挖法最優(yōu),但明挖法主要缺點(diǎn)是對路面交通影響比較大；暗挖工法對交通和環(huán)境的干擾最少,可以節(jié)省一大筆拆遷費(fèi)用。由于影響施工的因素非常復(fù)雜,實(shí)際工程中有時(shí)會(huì)采用幾種方法相結(jié)合,如半蓋挖法、明挖、暗挖結(jié)合法等。臨港新城滴水湖站交通樞紐目前所處中心城區(qū)外圍,采用的是明挖順筑法施工。

3 對軌道交通設(shè)計(jì)中若干問題的認(rèn)識(shí)

3.1 采用快慢車運(yùn)營方式的意義及形式

16號(hào)線與上海之前地鐵線路最大區(qū)別之一是采用快慢車運(yùn)營方式，這種運(yùn)營方式在國外軌道交通系統(tǒng)中都有應(yīng)用。該方式有利于高峰時(shí)段分流客流，方便客流比較密集的大站及時(shí)疏導(dǎo)交通，同時(shí)又兼顧了其他站點(diǎn)的通勤需要。這樣的快速軌道交通線路既具有市區(qū)地鐵的特點(diǎn),又具有郊區(qū)鐵路的功能,既能為中心城和市郊之間的長距離出行提供服務(wù),又能為中心城內(nèi)密集出行提供市區(qū)軌道交通服務(wù),在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中起著骨架作用。它對促進(jìn)和引導(dǎo)城市發(fā)展、解決城市居民居住和出行條件等都具有十分重要的戰(zhàn)略意義[1-3]。16號(hào)線快慢車運(yùn)營方式采用了直達(dá)、大站和站站停三種形式(圖1)。快車可以在預(yù)設(shè)的超車區(qū)域超過慢車。車站一般為雙島車站,類似于火車站,即至少有2個(gè)站臺(tái),這使得車站規(guī)模會(huì)大一些,投資也會(huì)相對增加,但由此可獲得更好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 快慢車運(yùn)營模式

3.2 車站建筑類型的選擇與布置

地鐵車站的設(shè)計(jì)與內(nèi)外部諸多因素密切相關(guān)。內(nèi)部因素,主要包括要滿足客流需求,在保證客流能得到安全、迅速地疏導(dǎo)的同時(shí),確保車站環(huán)境的舒適度,同時(shí)還要考慮各類技術(shù)設(shè)備及運(yùn)營管理系統(tǒng)的布置要求。外部因素則受站址周邊環(huán)境影響較大,牽涉到車站建筑形式、施工方法等。實(shí)際工程中,要結(jié)合每個(gè)車站的不同特點(diǎn),在滿足地鐵車站使用功能和運(yùn)營功能要求的基礎(chǔ)上，因地制宜地設(shè)計(jì)出與其特點(diǎn)相適應(yīng)的車站[4]。以下從車站層數(shù)的確定及客流需求的滿足兩個(gè)方面分析車站建筑類型的選擇與布置。

1)車站層數(shù)的確定。以復(fù)興島站為例。該站是1座地下4層的車站。地下1層預(yù)留層,地下2層站廳層,地下3層車站設(shè)備層,地下4層站臺(tái)層。這樣的設(shè)計(jì)是結(jié)合線路、車站兩端區(qū)間隧道的實(shí)際情況,考慮到兩端隧道過黃浦江,距離江很近,深度大,車站兩端是明挖施工，用作區(qū)間的盾構(gòu)井,因此車站的深度可以做4層。由于車站3層就能布局得下,因此按照民用建筑的防火規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),地下1層做為綜合開發(fā)預(yù)留,功能完全獨(dú)立。與復(fù)興島站不同,利津路站是12號(hào)線過了黃浦江以后,進(jìn)入浦東的車站,距離黃浦江有1 km多的距離,因此根據(jù)線路及隧道縱坡需要,決定做到3層車站的深度,地下1層為站廳層,地下2層為設(shè)備層,地下3層為站臺(tái)層。其中,將地下2層做為設(shè)備層,體現(xiàn)了集約、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的車站設(shè)計(jì)理念。

2)掌握客流流線規(guī)律,滿足客流需求。按照《地鐵規(guī)范》相關(guān)規(guī)定,滿足客流需求為地鐵車站設(shè)計(jì)第一要?jiǎng)?wù),各類人員在地鐵車站內(nèi)外集散時(shí)產(chǎn)生一定的流動(dòng)過程和流動(dòng)路線,稱為客流流線[5]。設(shè)計(jì)人員如能對客流流線的規(guī)律有所了解和掌握,在進(jìn)行建筑布局設(shè)計(jì)時(shí),就能充分考慮出入口的設(shè)置,樓梯、自動(dòng)扶梯的數(shù)量及平面位置,殘疾人電梯的設(shè)置，站臺(tái)寬度等影響客流流線的布局因素。反之,設(shè)計(jì)人員對客流流線規(guī)律毫無掌握甚至缺乏,就會(huì)出現(xiàn)在布置樓梯和自動(dòng)扶梯時(shí)考慮所謂的建筑對稱(惠南站將幾個(gè)出入口的樓梯全為對稱布置);在通道、樓梯附近設(shè)柱;樓道轉(zhuǎn)彎處凸出來,呈現(xiàn)直角或銳角;換乘樓梯平臺(tái)偏小;殘疾人電梯設(shè)在中間等問題。這些不合理的設(shè)計(jì)會(huì)造成客流流線不暢,不能滿足客流需求,這是設(shè)計(jì)中必須要引起注意的。

3.3 車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇

當(dāng)結(jié)構(gòu)施工方法選定后,車站土建的經(jīng)濟(jì)性主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)控制,但安全和方便施工是一定要考慮的。因此,選擇合適的圍護(hù)結(jié)構(gòu)相當(dāng)重要。

1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型。臨港新城滴水湖站交通樞紐工程中,第一期基坑由于緊鄰車站主體結(jié)構(gòu)，為盡量減少對車站主體結(jié)構(gòu)的變形影響，要求其圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大、開挖階段水平變形小、施工工藝成熟的特點(diǎn)，這些與地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)非常相符。根據(jù)上海地區(qū)大量基坑工程成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),開挖深度＞12．5 m左右的深基坑一般采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)比較合適。而下沉廣場作為臨港新城主城區(qū)交通樞紐一期與二期的銜接和過度空間,采用地下連續(xù)墻同時(shí)還可作為下沉廣場的擋墻,技術(shù)合理,且費(fèi)用經(jīng)濟(jì)。下沉廣場基坑底位于第3層灰色粘土層,地下連續(xù)墻長度24 m,插入比約0．78。經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的綜合比選,第一期、第二期及下沉廣場基坑均采用了600 mm厚的地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

2)支撐體系選型。圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式確定后，在選擇支撐體系時(shí)也做了綜合比選：由于本基坑工程面積較大、開挖深度較深,而且基坑緊鄰地鐵車站,鋼支撐剛度相對較小,不利于控制基坑變形和保護(hù)周邊的環(huán)境[6]。此外,選擇鋼支撐需設(shè)置施工棧橋作為挖運(yùn)土平臺(tái),搭建大面積的鋼平臺(tái)，相應(yīng)增加了工程造價(jià)。而鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)受力明確,整體性好,支撐抗壓強(qiáng)度高、剛度大、變形小,采用時(shí)空效應(yīng)法開挖施工對控制基坑側(cè)向變形、保證基坑整體穩(wěn)定性較有利。因此,通過比選,基坑采用3道鋼筋混凝土內(nèi)支撐。

3.4 多專業(yè)的協(xié)調(diào)與優(yōu)化

軌道交通類工程涵蓋城市規(guī)劃、土木工程、機(jī)電設(shè)備、信息技術(shù)及環(huán)保衛(wèi)生等眾多領(lǐng)域。各領(lǐng)域又分別涉及多項(xiàng)專業(yè)。例如,土木工程就與地質(zhì)、基坑工程、區(qū)間隧道、線路、車站建筑結(jié)構(gòu)、人防等多種專業(yè)技術(shù)相關(guān)聯(lián)。軌道交通設(shè)計(jì)的多專業(yè)性要求設(shè)計(jì)人員不光要掌握本專業(yè)的知識(shí)和理論,對相關(guān)的其他專業(yè)也要有所了解,有一個(gè)總體的觀念,在設(shè)計(jì)時(shí),在滿足本專業(yè)設(shè)計(jì)要求的情況下,主動(dòng)與其他專業(yè)互為關(guān)照,互相協(xié)調(diào),使設(shè)計(jì)成果得到最好的優(yōu)化。比如,復(fù)興島站、惠南站設(shè)備用房內(nèi),各類管線安裝排列整齊、緊湊,呈集約型布置;空調(diào)機(jī)的下方都注意避讓帶電的機(jī)柜，有效避免了冷凝水滴漏引發(fā)的安全事故；各種風(fēng)機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)周邊的排水溝設(shè)計(jì)合理，簡潔明快。這些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都是在設(shè)計(jì)過程中各專業(yè)總體協(xié)同作戰(zhàn)的結(jié)果。

4 小結(jié)與思考

地下交通樞紐及配套空間、軌道交通站點(diǎn),是位于地下的功能非常復(fù)雜的建構(gòu)筑物。參與其設(shè)計(jì)的建筑師必須具有較強(qiáng)的綜合設(shè)計(jì)能力,學(xué)習(xí)和掌握更多土力學(xué)、基坑工程等方面的知識(shí)和技術(shù),才能使其在復(fù)雜的地層構(gòu)造和周邊環(huán)境中平安誕生。而要讓此類地下建構(gòu)筑物正常運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)它的功能,還需要通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水及消防系統(tǒng)、動(dòng)力照明、通訊系統(tǒng)的完美配套設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和思路已無法滿足設(shè)計(jì)要求的今天,設(shè)計(jì)人員需要改變方法,更新理念，研究新工藝、新技術(shù),并將其靈活應(yīng)用于設(shè)計(jì)中。隨著軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展,各類相關(guān)技術(shù)正在全面提升,采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),逐步實(shí)現(xiàn)建筑信息模型技術(shù)(BIM技術(shù))[7],在此類工程中具有廣闊的應(yīng)用前景,是未來地下交通樞紐、軌道交通站點(diǎn)設(shè)計(jì)的趨勢,同時(shí)也是擺在每一位設(shè)計(jì)人員面前的嶄新課題。

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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

陳麗娟(1953—),女,高級(jí)工程師,主要從事工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)工作。