基于换乘车站设计与施工的思考

2012年2月
内蒙古科技与经济
F ebruar y 2012　第4期总第254期Inner Mongolia Science T echnology &Economy No .4Total No .254
基于换乘车站设计与施工的思考
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徐义芳,姜利军
(东方路桥集团有限公司,内蒙古鄂尔多斯　017000)
摘　要:随着地铁线网的不断加密,线网中的交叉节点也越来越多,文章就各换乘方式的优缺点进行了对比分析,并对节点换乘和站台换乘的施工方法进行了阐述。

关键词:换乘车站;地铁施工;城市规划
中图分类号:U 231+.4 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)04—0126—03 随着城市化进程的不断加快,国内各大中型城市普遍出现了交通拥堵等现象。

而地铁以其高效、快捷、准时等优点成为解决城市交通拥堵问题的有效方式,因此各大城市掀起了修建地铁的高潮。

随着地铁的快速发展,城市轨道交通线网的不断加密,地铁线网间的节点也不断增多。

通过图1和图2的对比我们可以明显发现,随着线网的加密,换乘车站在地铁线网中的作用越来越突出。

而且随着人民生活水平的不断提高,人们对出行舒适度的要求也越来越高,而既有线路中换乘节点因其前期设计不合理,导致的走行距离长、换行拥堵、换乘不方便等特点显然已经不能满足人们的要求。

因此,设置高效便捷的换乘方式,实现换乘节点的人性化设计,加强地铁线路在城市公共交通系统中的综合竞争力,成为地铁设计过程中必须加以考虑的问题。

地铁换乘方式主要有节点换乘和站台换乘,然而不论是节点换乘还是站台换乘都给施工部门提出了巨大的难题。

同期建设的换乘车站存在施工作业空间大,工序要求复杂严格等特点;而非同期建设的换乘车站又存在新建线路施工对既有线路的影响。

如何进行安全高效的进行换乘车站的施工也是一个需要思考和解决的问题。

1　换乘车站特点
1.1　车站换乘方式及对比
地铁换乘是指一个或多个车站,供乘客在不同路线之间,在不离开车站付费区以及不再另行购买车票的情况下,进行跨线乘坐列车的行为。

常见的换乘方式分为节点换乘和站台换乘。

节点换乘是指在两线交叉处,将两线隧道重叠部分的结构做成整体的结点,并用楼梯、通道等将两车站站台连通,乘客通过该楼梯进行换乘,如图3所示。

根据两线车站交叉位置的不同,节点换乘可分为“十”字型、“L ”型、“T ”型三种布置型式。

“十”字换乘即从一站中央到另一站中央的换乘。

两车站可以是侧岛式、岛岛式等几种形式,如图3(a)所示,“十”字换乘距离短,换乘方便,但预留工程量大。

“L ”型换乘即从一站端点到另一站端点的换乘。

两车站一般采用“岛-岛”组合,预留工程量小,但相交端布置困难,换乘线路明确,但换乘线路较长。

“T ”
型换乘从平面上看为一条线路车站的端部与另一条线路车站的中部相交,站台一般采用“岛-岛”和“侧-岛”两种组合,如图3(b )所示,“T ”
型换乘预留工程量小,但相交端布置困难,
两线结合部位容易产生人流交通瓶颈。

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收稿日期5
作者简介徐义芳(—),男,工程师,内蒙古鄂尔多斯市东方路桥集团有限公司。

姜利军(6—),男,工程师,内蒙古鄂尔多斯市东方路桥集团有限公司。

12:2011-12-1:1970197
　徐义芳,等基于换乘车站设计与施工的思考
2012年第4期
同站台换乘是指乘客在同一站台即可实现转线换乘,乘客只要走到站台另一侧便可换乘另一条线路,实现“door to door ”的换乘模式。

常见的同站台换乘方式有:双岛四线同台换乘、单岛四线同台换乘、双向同台换乘,如图4所示。

双岛四线车站,是由两条并行的线路构成的换乘站,是同站台换乘车站的主要形式。

将两条运营线路的上行线布置在一个站台上,将两条下行线布置在另一个站台上,如图4(a)示,便于同站台同方向换乘,车站埋深较浅,便于施工。

但反方向换乘不便,且车站结构较宽,在城市道路上施工难度大。

单岛四线车站,为地下三层结构,一层为站厅层,二三层为站台层。

对同条线的两条轨道实现区间内的空间交叉变化,以上下叠合形式进入车站,以实现同台换乘,如图4(c )示,便于同站台同方向换乘,可以通过站台楼梯进行反方向换乘,换乘很方便。

但结构埋深较深,结构空间关系较为复杂,对施工控制要求较高。

双向同站台换乘,即两条线路有连续两个车站形成同站台换乘,让两条地铁线路同方向和反方向的换乘客流在相邻的两个车站完成,如图4(b)所示,同时可以明显看出,双向同站台换乘的实现比单向同站台换乘复杂得多,对场地和技术方面的要求
也比单向同站台高得多。

同台换乘在香港、欧洲地铁中应用较为普遍,也显示出了较好的效果,在客流量十分巨大的北京,也应推广采用同台换乘。

就地铁设计人性化而言,同台换乘较结点换乘、通道换乘等有很大的优势,同台换乘极大的缩短了乘客的换乘时间。

在换乘客流量较大,换乘站施工条件允许的地方,应尽可能的采用同台换乘的换乘布置,增强地铁线路的综合竞争力。

有关结点换乘和站台换乘方式的比较可见表。

表1　
结点换乘和站台换乘的对比
传统结点换乘
同站台换乘
线路条件
换乘站设计在两条不同方向线路的直角相交处在两条线路平行或交叉,但有条件调整至平行走行的车站优点
1.建造简单
2.初始成本低 1.实现无缝换乘,换乘方便2.优化线网结构缺点
1.换乘不方便
2.线路之间相互独立,融合性差
1.设计建造复杂
2.短期成本较高,投入较大
1.2　既有换乘车站特点
以北京地铁为例,自修建首条地铁至今已有40余年历史,早期修建的地铁如一号线、二号线等由于规划设计不足等原因,并未给后来新修建的地铁预留足够的换乘空间,这也就导致了部分车站换乘之间的不便捷。

随着近几年北京地铁快速发展,线路之间的节点迅速增多,换乘车站的问题逐渐显现了出来。

主要有以下几个问题:换乘距离长,如西单换乘站,西直门换乘站等换乘距离较长,在短时客流冲击下,如节假日、早晚高峰,站内拥挤情况十分严重;换乘距离不平衡,以复兴门换乘站为例,由于双向换乘通道长度不均衡,导致了换乘距离不均衡,使得某个方向的换乘通道十分冗长;换乘站换乘方式不合理,既有线路的换乘中大多采用通道换乘,而通道换乘常常会使换乘距离增加,降低换乘效率。

这些常见的换乘问题有可归结为如下原因:换乘站站址环境复杂,换乘功能设计容易受到地面建筑、地下构筑物的制约;北京地铁既有换乘车站中通道换乘数量较多,换乘距离较长,换乘不便利;车站服务设施的使用效率不均衡,换乘站客流组织与设计预期存在较大差异,对换乘客流规模储备不足,线路运营初期换乘客流就对换乘设施形成较大冲击,体现规模预留不足;线网规划不够稳定,造成部分换乘车站与预留条件相差较大,导致最终换乘方案不够完善。

表2　世界各大城市地铁数据
线路长度/公里线路条数
车站个数日均客流量/万人次莫斯科地铁30012171900东京地铁312.613220800巴黎地铁21516300600上海地铁42011275600北京地铁33914191510首尔地铁2908260400纽约地铁443.231504350伦敦地铁40812275267香港地铁
91
7
53
266.5
观察表2中的数据,我们可以发现与世界上其他大城市之间地铁及运量之间的关系,可以得出,在相同线路运营里程下,北京地铁的日客运量相比于莫斯科地铁、东京地铁和巴黎地铁仍有一定的差距。

且北京人口众多,地铁在吸引客流方面仍有很大的潜力,因此在新建线路的规划设计阶段要充分考虑地铁线路之间的衔接关系,充分保证地铁的综合竞争力。

2　换乘车站的优化设计及施工特点2.1　换乘车站优化设计
上海虹桥站集高铁车站、机场、地铁、城市公共交通系统等各大交通方式于一体成为大型交通枢纽,显示了高效便捷的换乘方式在拉动交通方面所具有的巨大潜力,因此,对换乘枢纽进行精心的设
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计,可以大大提高其竞争力。

因此,对于地铁而言,需要加强对换乘节点的规划和设计。

且经过以上的分析对比我们可以发现,同站台换乘具有良好的换乘效果,能够最大限度的发挥地铁车站的换乘功能,节点换乘中的十字型换乘也是十分便捷的换乘方式之一,因此在新建线路中应尽可能采用这种便捷的换乘方式。

但以北京地铁为例,由于各阶段站台设计施工长度不同等因素,在新老线路平行换乘时,无法应用最便利的同站台换乘;而由于站台宽度的限制,无法进行楼扶梯改造,也无法充分应用楼梯换乘方式;只能大量应用通道换乘方式,增设自动人行道来减少由于换乘距离过大而带来的换乘时间浪费。

在新建线路中尽量改善换乘环境,多使用同站台换乘或楼梯换乘方式,减少换乘时间,提高运行效率。

针对目前北京地铁换乘车站中的常见问题,提出了以下几个优化方法:加强线网可行性研究和前期工作,合理规划线网,稳定换乘节点位置,为换乘车站规模及预留提供依据;结合线网,对换乘车站周边管线及市政基础设施进行合理规划,避免对换乘车站换乘功能;制定换乘站的设计标准,增加第三方评价,结合动态仿真模拟进行评估;针对换乘车站要进行多方案的研究、比选,选择换乘功能较好的方案。

2.2　换乘车站施工特点
换乘车站施工可分为穿越既有线施工、前期建设预留和同期修建等三种类型。

在很多情况下,由于交通规划的多变性以及城市的快速发展,前期建设中没有预留新线的接线,或者预留工程的标准和条件不够,则必然造成新建线路在既有地铁构筑物附近施工的实际问题。

事实上,新建地铁施工与既有地铁结构之间是相互影响的,既有结构的存在影响到新建工程的施工和安全;而新线施工则又必然对既有结构运营安全产生影响。

这样在新线工程建设中不仅要保证工程自身的安全,同时还要保证不致对既有结构造成破坏性的影响,进而影响到运营安全,这是穿越既有线施工的主要技术难题。

同时还要保证就有线路的正常运营对施工也不能有较为严重的干扰。

因此在穿越既有线路的施工过程中,要保证新线施工不影响既有线路的正常运营,既有结构的正常运营引起的振动等附加荷载不对施工产生重大影响。

对于此类工程常用的施工方法是托换、加固或托换+加固的措施,加固既有线路地层,然后在其下方或者上方进行新线的施工。

以北京地铁崇文门车站为例,地铁五号线从二号线下方近距离穿过,通过加固、托承转换技术完成了施工。

同期建设的换乘节点存在施工规模庞大,对施工要求较高等特点,需要前期综合规划。

同站台换乘车站的设计同样存在很大的施工风险,如双岛四线同台换乘车站跨度可达40多m,在城市中修建如此大规模的地下结构比较困难;单岛四线同站台和双岛四线同站台存在着地铁线路在修建过程中,线路之间要发生空间上的扭转重叠,特别是双向同站台换乘,更是对施工技术提出了巨大的挑战。

对于同期修建的大型换乘交通枢纽,可以考虑采用盾构进行施工隧道,然后根据采用盾构法与浅埋暗挖法相结合的方法实现车站主体结构的施工。

对于同站台换乘车站中,尤其是双向同站台换乘车站,由于其空间位置比较复杂,出现线路之间的交叉重叠,常用的明挖法和浅埋暗挖法在复杂空间下的施工难度都比较大。

H&V 盾构机具有较好的空间施工能力,解除铰部约束后,盾构机可以实现空间姿态的调整,可以实现两个隧道成水平状、上下交叠状以及空间交叠扭转的复杂状态,通过合理的选型设计,
使用盾构机可以实现较为复杂地铁隧道的施工。

图5　H&V 盾构机
3　结束语地铁换乘车站作为城市轨道交通中的一个重要部分,需要对其进行合理的规划设计,既满足人们出行的需要及对舒适度的要求,又能够结合城市远期发展规划。

同站台换乘极大的方便了乘客进行换乘,因此应该在有条件的地段将新建线路设计为同站台换乘。

以便充分发挥地铁的作用,提高其综合竞争力,与周边环境共同发展,拉动周边产业的发展。

换乘枢纽由于规模较大,施工难度较高,对施工提出了较高的要求,需要对既有线穿越工程以及复杂空间体系的施工控制等技术进行研究,以便更好的服务于城市地铁等轨道交通建设的发展。

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