地下2層雙線同站臺換乘方案研究

劉淑燕

(廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司， 廣東 廣州 510010)

0 引言

軌道交通作為一種運量較大、舒適快捷、低碳環(huán)保的公共交通方式，已成為越來越多城市的出行首選。當(dāng)修建多于1條地鐵線路時，一般會設(shè)置換乘車站。換乘車站的形式多種多樣，主要有“T” “十” “L”型節(jié)點換乘、同站臺換乘(在同一站臺實現(xiàn)2條地鐵線路的換乘)和通道換乘5種形式。由于同站臺換乘形式方便快捷，且運營后換乘效果較好，換乘車站在有條件的情況下較多地選用此種形式。

目前，關(guān)于地鐵同站臺換乘車站設(shè)計的研究已取得了較多成果，文獻(xiàn)[1-5]研究了同站臺換乘車站的類型以及優(yōu)缺點。文獻(xiàn)[6]分析了軌道交通市區(qū)線與區(qū)域線的銜接，主要說明同站臺換乘形式和其他換乘形式相比，在縮短旅客出行時間、換乘效率上具有明顯優(yōu)勢。文獻(xiàn)[7-8]研究了連續(xù)2個車站采用地下2層2個站臺或地下3層2個站臺疊合的同站臺換乘形式，以達(dá)到較多比例的乘客可以實現(xiàn)同站臺換乘。文獻(xiàn)[9]在文獻(xiàn)[7-8]的基礎(chǔ)上增加了線路的分析。文獻(xiàn)[10]提出了區(qū)間、聯(lián)絡(luò)通道及廢水泵房的設(shè)置問題。文獻(xiàn)[11]提出了單島4線換乘存在線路設(shè)計復(fù)雜、車站體量大、造價高等問題。

以上研究都僅限于同層或者上下2層為疊合關(guān)系的同站臺換乘形式，或者通過區(qū)間左右線的對調(diào)采用連續(xù)2個車站同站臺換乘，以便于達(dá)到更多乘客同站臺換乘。但連續(xù)同站臺換乘無法實現(xiàn)時，同站臺換乘比例會受到一定限制；同時，對同站臺換乘車站結(jié)合區(qū)間的施工工法綜合分析基本尚未涉及。鑒于此，本文總結(jié)目前地下2層雙線同站臺換乘地鐵車站設(shè)計的缺點，通過調(diào)整中間線間距解決現(xiàn)有方案存在的問題，結(jié)合車站兩側(cè)區(qū)間工法選擇和經(jīng)濟(jì)分析，設(shè)計出2層雙線同站臺換乘新方案，并通過實際案例進(jìn)行驗證，以期為類似的換乘車站設(shè)計提供參考。

1 現(xiàn)有地下2層雙線同站臺換乘方案分析

1.1 現(xiàn)有方案介紹

目前，同一層實現(xiàn)雙線同站臺換乘的形式一般是中間設(shè)置1條地鐵線(圖1中A號線)，兩側(cè)設(shè)置1條地鐵線(圖1中B號線)。A號線左右線布置在中間位置，B號線左右線布置在兩側(cè)，A號線左右線的中心線間距是5 m，左線乘客可同站臺換乘B號線左線，右線乘客可同站臺換乘B號線右線；若想實現(xiàn)A號線左線換乘至B號線右線或A號線右線換乘至B號線左線，則必須通過站廳層方可換乘。同時，由于A號線左右線間距為5 m，造成車站兩側(cè)的區(qū)間無法實施盾構(gòu)，必須采用明挖法施工至線間距滿足盾構(gòu)施工的要求(目前普遍認(rèn)為是9 m)?，F(xiàn)有的其中一種設(shè)計方法是將A號線線間距小于9 m的區(qū)間采用明挖法施工，其余部分和B號線全部采用盾構(gòu)施工，如圖2所示；另一種設(shè)計方法是將A號線線間距小于9 m的區(qū)間全部采用明挖法施工，如圖3所示。

圖1 現(xiàn)有同站臺換乘車站剖面圖(單位： mm)

Fig. 1 Profile of existing transfer station with one platform (unit： mm)

圖2 A號線線間距小于9 m的部分明挖、B號線區(qū)間采用盾構(gòu)的設(shè)計方法示意圖(單位： m)

圖3 A號線區(qū)間線間距小于9 m的部分全部明挖的設(shè)計方法示意圖(單位： m)

1.2 現(xiàn)有方案存在的缺陷

1.2.1 土建造價高且空間浪費大

現(xiàn)有地下2層雙線同站臺換乘方案存在明挖規(guī)模大、距離長、造價高等問題，易造成較大的空間浪費。如圖2所示的方案中，A號線由于左右線間距較小，需采用明挖法施工至滿足盾構(gòu)法施工的位置；明挖段由于空間狹窄，僅能考慮設(shè)置隧道風(fēng)機(jī)房或少量電房，使用效率低下。圖3所示的方案中，將地鐵自身功能需要的空間扣除后，剩余的明挖空間作為遠(yuǎn)期或者近期物業(yè)開發(fā)空間考慮，若物業(yè)開發(fā)無法達(dá)到預(yù)期效果,將造成空間和經(jīng)濟(jì)的浪費。

1.2.2 同站臺換乘客流所占比例少

現(xiàn)有方案的換乘車站僅有一半客流可同站臺換乘，其余均需要先通過樓扶梯上至站廳層，然后通過樓扶梯下至另一站臺層進(jìn)行換乘。

1.2.3 車站前后區(qū)間交叉多、施工風(fēng)險大

一般情況下，車站前后區(qū)間分別會有2處平面交叉。由于現(xiàn)有方案僅能實現(xiàn)一半客流的同站臺換乘，根據(jù)地鐵車站客流資料，有可能需要將其中一條線路的左右線對調(diào)，以實現(xiàn)大客流方向同站臺換乘。對調(diào)之后，區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道無法在平面上實現(xiàn)左右線連通，需要設(shè)置豎向聯(lián)絡(luò)通道。采用明挖法施工會出現(xiàn)地面上無施工條件的情況，同時車站前后區(qū)間平面上將會出現(xiàn)3處平面交叉，施工風(fēng)險大，如圖4所示。

圖4 現(xiàn)有換乘方案區(qū)間線路相對關(guān)系示意圖(單位： mm)

Fig. 4 Sketch of relative relationship between line A and B in existing transfer scheme (unit: mm)

1.2.4 采用盾構(gòu)法施工需采取相應(yīng)措施

在地質(zhì)條件較差的情況下，按照經(jīng)驗，一般線間距≤11 m時，左右線之間應(yīng)考慮設(shè)置隔離樁方可進(jìn)行盾構(gòu)法施工。

2 同站臺換乘新方案設(shè)計

2.1 新方案設(shè)計思路

為了解決現(xiàn)有換乘方案的缺陷，根據(jù)盾構(gòu)法施工區(qū)間的要求，將中間線路的左右線間距擴(kuò)大至9 m(滿足盾構(gòu)施工的最小線間距)或更大。為了使車站布置緊湊、經(jīng)濟(jì)合理，并將2條線之間的明挖空間用作房間布置或設(shè)置換乘站臺，根據(jù)房間工藝要求及地鐵設(shè)計規(guī)范[12]中要求的最小站臺寬度，選擇合理的線間距。

若采用9 m的線間距設(shè)計方案，由于線間距小于11 m，區(qū)間(尤其是在地質(zhì)條件較差的情況下)應(yīng)設(shè)置隔離樁，并且9 m的線間距在除掉建筑限界要求的寬度(2.15 m)之后剩余的寬度僅有4.7 m，若考慮設(shè)計走廊(1.5 m)和墻體結(jié)構(gòu)(0.8 m)，寬度僅剩2.4 m,無法布置設(shè)備用房。若采用10 m的線間距設(shè)計方案，可用于布置設(shè)備用房的寬度為3.4 m,進(jìn)深較小，房間使用不便。若采用11 m的線間距方案，可用于布置設(shè)備用房的寬度為4.4 m，可適當(dāng)布置弱電室或冷水機(jī)房，或設(shè)置1個滿足地鐵規(guī)范的8 m寬的站臺。若采用12 m的線間距設(shè)計方案，可用于布置設(shè)備用房的寬度為5.4 m，可布置強(qiáng)電室、弱電室、冷水機(jī)房等多種類型的地鐵車站設(shè)備用房，同時也可以根據(jù)客流特征設(shè)置1個9 m寬的站臺。

新方案將車站中間線路的線間距從5 m擴(kuò)大至11、12 m甚至更大。其中11 m線間距對設(shè)備用房布置有所限制，布置8 m寬的站臺相對較小，使用不便；同時，11 m線間距的車站相比于12 m線間距，車站總長度會有所增加。線間距大于12 m時，車站的寬度將進(jìn)一步擴(kuò)大，限制條件會更多。綜上所述，新方案采用12 m線間距進(jìn)行設(shè)計。

2.2 新方案介紹

根據(jù)以上思路分析，將中間線路的線間距由5 m擴(kuò)大至12 m，即將現(xiàn)有方案中A號線左右線的中間位置扣除建筑限界和墻體結(jié)構(gòu)后設(shè)置設(shè)備用房，如圖5和圖6所示。

圖5 同站臺換乘車站新方案平面圖(設(shè)置設(shè)備用房)

Fig. 5 Plan of transfer station with one platform( with equipment room)

圖6同站臺換乘車站新方案剖面圖(設(shè)置設(shè)備用房)(單位: mm)

Fig. 6 Profile of transfer station with one platform(with equipment room)(unit: mm)

也可將站臺層線路布置的相對關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。將A號線和B號線的相對位置重新布置，即保持B號線左線、A號線左線不變，將A號線右線位置與B號線右線位置調(diào)換，并在A號線左線和B號線右線之間設(shè)置9 m寬的換乘站臺，如圖7和圖8所示。該方案中，A號線左線可以同站臺同時換乘B號線的左右線，B號線右線可以同站臺同時換乘A號線左右線，僅有A號線右線和B號線左線的換乘客流需要通過站廳層才能換乘。整個車站設(shè)置3個站臺，其中B號線左線和A號線左線、B號線右線和A號線右線分別組成正常上下車和兩兩換乘的站臺；A號線左線和B號線右線組成的站臺僅有換乘功能，中間換乘站臺僅在兩側(cè)設(shè)置樓梯滿足消防疏散要求，盡量將更多的空間留給換乘乘客。由于中間增加了換乘站臺，車站站廳層的寬度相應(yīng)增加，公共區(qū)范圍加大，乘客使用空間包括換乘空間相應(yīng)增加。但新方案由于增加了中間換乘站臺，中間線路列車到達(dá)時，需要同時打開兩側(cè)車門進(jìn)行換乘，會增加乘客換乘的出錯率，需要做好導(dǎo)向設(shè)計。

圖7 同站臺換乘車站新方案平面圖(設(shè)置換乘站臺)

Fig. 7 Plan of transfer station with one platform (with transfer platform)

圖8同站臺換乘車站新方案剖面圖(設(shè)置設(shè)備用房)(單位: mm)

Fig. 8 Profile of transfer station with one platform (with transfer platform)(unit: mm)

采用線間距為12 m的方案滿足盾構(gòu)法施工要求，能減少明挖的長度、節(jié)省造價、減少線路在區(qū)間的平面交叉點，如圖9所示。

圖9 新?lián)Q乘方案區(qū)間線路相對關(guān)系示意圖(單位： mm)

Fig. 9 Sketch of relative relationship between line A and B in new transfer scheme (unit: mm)

3 應(yīng)用實例

3.1 電視塔站

電視塔站是佛山市軌道交通3號線和4號線的同站臺換乘站，位于季華六路與朝安南路交叉口，沿季華六路東西向布置，季華六路已按照60 m寬規(guī)劃道路實施。3號線由南側(cè)轉(zhuǎn)向東西向的季華六路然后再轉(zhuǎn)向北，4號線沿季華六路敷設(shè)，兩線在季華六路并行，需設(shè)置換乘車站。因兩線建設(shè)時序相近，土建同步建設(shè)。電視塔站采用同站臺換乘形式，60 m寬的道路能夠滿足較寬車站的設(shè)置要求。季華六路北側(cè)為已經(jīng)建好且無法拆遷的建(構(gòu))筑物，南側(cè)為待開發(fā)地段及城中村改造地段。季華六路交通繁忙，南側(cè)的待開發(fā)地段為車站實施過程中季華六路的交通疏解提供條件。

對中間線路左右線間距為5、9、12 m的3種方案，通過車站規(guī)模、造價等方面進(jìn)行比較，比較范圍為相同線路長度，包括車站和部分區(qū)間，詳見表1。由表1可知，車站寬度較大時，公共區(qū)乘客使用空間增大，采用12 m線間距、中間設(shè)置設(shè)備用房的方案，具有綜合造價低、供乘客使用的公共區(qū)面積最大、空間效果好等優(yōu)點，因此采用本方案，其平面圖如圖10所示。

表1 佛山地鐵電視塔站設(shè)計方案對比

圖10佛山地鐵電視塔站總平面圖(單位: m)

Fig. 10 Plan of Dianshita Station of Foshan Metro (unit: m)

3.2 北滘新城站

北滘新城站是佛山市軌道交通3號線和廣州市軌道交通7號線一期工程西延順德段(以下簡稱7號線西延段)的同站臺換乘車站，位于佛山順德林上北路和誠德路交叉路口東北側(cè)北滘公園范圍內(nèi)，林上北路被50 m寬的林上河分為上下2部分。3號線由東南轉(zhuǎn)向林上北路，7號線西延段由東北轉(zhuǎn)向林上北路；設(shè)置北滘新城站后，7號線西延段轉(zhuǎn)向北，3號線繼續(xù)沿林上北路敷設(shè)。兩線是同期實施車站，且在林上北路并行。車站位置周邊為公園、醫(yī)院及居住區(qū)，車站占用部分公園及林上北路上行一側(cè)道路，周邊實施條件較好。車站實施過程中采用區(qū)域交通疏解解決道路通行問題。

從換乘的角度，車站考慮2個方案。方案1為3號線放置在中間，7號線西延段放置在兩側(cè)，將中間布置設(shè)備用房，如圖5和圖6所示。3號線和7號線為了實現(xiàn)大客流方向同站臺換乘，7號線西延段在北滘新城站前后區(qū)間左右線互換。此方案最大同臺換乘客流為總換乘客流的59.18%，其余換乘客流需從站廳層進(jìn)行換乘。方案2將中間2個線路設(shè)置成3號線右線和7號線西延段右線，在3號線和7號線西延段2條線路之間設(shè)置9 m只換乘不進(jìn)出站的站臺，如圖7和圖8所示。根據(jù)換乘客流資料計算，該方案可以實現(xiàn)70%的換乘客流同站臺換乘。

通過車站規(guī)模、造價、區(qū)間工法、換乘便利性等進(jìn)行綜合比較，詳見表2。由表2可知，兩方案造價基本相同，方案2換乘比例高，聯(lián)絡(luò)通道和區(qū)間疏散平臺按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，區(qū)間線路平面交叉僅有2處，減小了上下區(qū)間交疊所帶來的施工及運營階段的風(fēng)險。因此，采用方案2，其總平面圖如圖11所示。

4 結(jié)論與討論

1)本文根據(jù)現(xiàn)有地下2層雙線同站臺換乘方案存在的問題，設(shè)計了一種新的換乘方案。該方案通過擴(kuò)大中間線路的線間距，中間線路左右線之間的空間可以考慮設(shè)置設(shè)備用房，在不改變換乘便捷性的前提下，加寬站廳公共區(qū)，增大乘客可使用區(qū)域；也可以考慮在中間線路左右線之間的空間設(shè)置換乘站臺，擴(kuò)大同站臺換乘的比例，使乘客換乘更加便捷。通過實際案例分析，結(jié)合區(qū)間工法的選擇，新的換乘方案可以減少綜合造價，減少2條線路區(qū)間平面上的交叉情況，同時可以避免設(shè)置豎向聯(lián)絡(luò)通道、疏散平臺以及區(qū)間管線，進(jìn)而減少施工風(fēng)險，方便運營維護(hù)。

表2 北滘新城站設(shè)計方案對比

圖11 佛山地鐵北滘新城站總平面圖(單位: m)

2)地下2層雙線同站臺換乘車站本身標(biāo)準(zhǔn)段寬度較大，擴(kuò)大線間距之后車站將變得更寬。因此，該方案一般適用于同期或建設(shè)期比較相近的2條地鐵線路，并且2條線的線路敷設(shè)有條件并行，周邊環(huán)境比較寬敞，能夠滿足車站實施時交通疏解、管線改遷需要的范圍，也可以根據(jù)情況在交通難以疏解的地方采用蓋挖法施工。此類換乘方案在道路特別狹窄的地段使用有一定局限性，下一步可以研究在狹窄地段采用疊線方式進(jìn)行同站臺換乘。

3)本文應(yīng)用實例中，由于北滘新城站及其前后區(qū)間地質(zhì)條件較差，有較深厚的淤泥層，建議在地質(zhì)條件允許的情況下，在現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上將其中一條地鐵線路的左右線進(jìn)行對調(diào)，以便實現(xiàn)更多換乘客流同站臺換乘。對調(diào)之后，聯(lián)絡(luò)通道、疏散平臺及區(qū)間管線敷設(shè)等應(yīng)進(jìn)一步研究。