公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究.pdf

运营管理DOI:10.20151/ki.1672-7533.2024.02.017公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究汪子豪，欧阳院平，罗伟（长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉4 3 0 0 1 0）摘要：依托武汉市轨道交通7 号线与既有1 号线换乘的三阳路站，从公铁合建方案、站台方案比选、换乘方案等方面对公铁合建地下站与未预留条件既有高架站的换乘方案进行讨论分析。研究表明，通过充分利用公路隧道下部空间布置站厅及设备，并设置轨下通道进行换乘，可大幅缩小车站规模，节省投资。通过设置换乘专用通道代替地面厅，实现城市核心区有效换乘，乘客经由7号线地下二层直达地面，通过三阳路与京汉大道交叉口设置的市政过街天桥实现付费区换乘，同时满足行人非付费区过街需求。方案研究整体合理，可为今后类似工程结构提供设计参考。关键词：城市轨道交通；公铁合建；地下站；既有高架站；换乘方案中图分类号：TU3181引言随着城市轨道交通的逐步发展，规划线路与既有线路的站点换乘数量逐渐增加，车站衔接设计受到周边环境条件、开发时序、线路埋深等多重因素的限制，往往成为全线贯通的重要节点。如何在保证换乘安全的前提下，实现舒适便捷的换乘对换乘车站的方案提出了更高的要求I=3。现有文献对轨道交通的各类换乘实例开展了研究，研究对象主要为地下换乘车站或者高架换第一作者：汪子豪，女，工程师引用格式：汪子豪，欧阳院平，罗伟.公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究D.现代城市轨道交通，2 0 2 4(0 2)：1 0 6-1 1 1.WANG Zihao,OUYANG Yuanping,LUO Wei.Transfer scheme design between new highway-railway joint constructed underground stationsand existing elevated stationsDJ.Modern Urban Transit,2024(02):106-111.106MODERNURBANTRANSIT212024现代城市轨道交通乘车站1 4-9，虽然对既有高架车站和新建地下车站的换乘研究逐步增加，但相关文献仍然较少1 1 0-1 。既有高架站与新建地下站的换乘设计问题包括提升高度大、地面层对周边环境影响大、换乘客流对原线路的冲击大、既有线路改造难度大等，设计时需统筹考虑。特别是采取公铁合建方案的新建地下车站，其换乘流线和换乘思路受边界条件限制，需结合公路隧道及匝道布置综合考虑。本文依托武汉市轨道交通三阳路站1 2-1 3 1，对公铁合建地下车站与未预留条件高架站的换乘方案进行讨论，可为今后类似工程结构提供设计参考。2工程概况武汉市轨道交通7 号线三阳路站位于武汉市江岸区，沿着三阳路深埋地下。本站在大里程端头与沿京汉大道南北向设置的既有1 号线高架站换乘，在小里程端头与沿解放大道路侧布置的远期1 4 号线形成三线换乘（图1）。车站的南侧有融科天城和武汉市规划院，北侧有三阳广场、枫丹白露酒店、新长江国际，车站小里程端解放大道上跨有三阳路高架桥，大里程端为既有1 号线桥墩。三阳路站为7 号线在长江以北的最后1 个车站，顺接长江公铁隧道，需考虑公路隧道及匝道与车站垂直空间的相互关系。武汉市轨道交通1 号线为湖北省首条轨道交通线路，起初出于经济考虑采用高架方案，并采公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究运营管理3.2车站方案比选14号线（规划）澳门路三阳路站融科天城大道图1 三阳路站区位图用4 B编组，早期未预留换乘条件。7 号线与既有1 号线在三阳路站跨京汉大道换乘，换乘距离较远，垂直交通提升高度大。同时，7 号线建成后换乘客流对既有三阳路站会造成较大客流冲击。33车站方案研究3.1公铁合建方案三阳路站与上跨公路隧道及匝道结构为纵向并行关系，考虑管线改移、征地拆迁、建设工筹等多种因素，经综合比选，本站采用公铁合建结构形式 4-1 5。本站为越江隧道前的明挖段，地下一层为公路隧道及两侧匝道结构，地下二层为站厅层和站台层（图2）。考虑疏散要求，在长江南北两岸分别设置风井。地铁线路出三阳路站后，沿三阳路向东铺设，下穿1 号线轻轨。本地铁区间采用盾构法施工，与上部公路隧道垂直并行3 3 4 m后进人汉口段风井。汉口段风井为地下两层三跨框架结构，兼做过江大盾构的工作井。三阳路站小里程端设单渡线，岔心距有效新长江国际站台端2 2 m，车站总长相对较大。车站小里程端受到解放大道上跨三阳路立交桥桥墩的限制，1号线大里程端临近京汉大道既有1 号线3 6 6 号桥墩，三阳广场7号线三阳路武汉市规划院公路隧道口部三阳路站图2 公铁合建车站与区间隧道连接纵断面示意图表1 车站方案比选方案岛式站方案参数车站型式车站规模/m车站层数总建筑面积/m轨下通道面积/m基坑深度/m换乘方式造价变化/万元三阳路站枫丹白露15m岛式站363.0041.75地下三层40182.6（+公路隧道1 2 3 0 2）024.8728.47与1 号线在换乘厅换乘基准同时周边高层建筑群密集，本站线路基本锚定。站位方案主要考虑换乘距离和3 6 6 号桥墩保护，方案比选汇总见表1。3.2.1岛式站台方案方案1 为公铁合建地下三层岛式站台车站（图3），地下一层为公路隧道及匝道，与地铁车站在空间上相对独立，地下二层为地铁站厅层，地下三层为地铁站台层，有效站台宽度为15m。方案1 总建筑面积为4 0 1 8 2.6 m（不含公路隧道12302m），车站外包总长3 6 3 m，标准段宽4 1.7 5m，埋深2 4.8 7 2 8.4 7 m，基坑深度较大。考虑此处位于长江一级阶地，周边环境复杂，开挖风险较大。方案1 大里程端头距离京汉大道既有1 号线高架0000068+11N号侧式站方案4.0m+4.0m路中侧式站4.5m+4.5m路侧侧式站379.452.2328.1X62.4地下二层地下二层3215333873(+公路隧道1 4 4 1 7)（+公路隧道1 2 7 54）2.200220018.9019.11(轨下深度2 5.5)（轨下深度2 5.5)轨下通道换乘轨下通道换乘-7366-6198汉口段风井现代城市轨道交通2/2024MODERNURBANTRANSIT107运营管理公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究右线盾构隧道分别从3 6 6 号桥墩两侧穿过，与桥墩桩麟趾路解放大道7号线三阳路站澳门路图3 方案1 总平面图366号桥墩约1 0 m，小里程端头结构与解放大道立交桥墩冲突，需进行改建。本方案在考虑地下空间同步开挖实施时，地铁车站与上方的公路隧道及匝道在空间上是相互独立且互不干扰的，加上地铁车站为标准地下两层岛式站，因而地铁车站埋深较大，且整体而言空间利用效率较低。相应地，本方案客流组织明确，进站乘客从各出入口通道进人站厅层非付费区，经检票闸机进入付费区，再经4 组楼扶梯到达站台层；出站乘客从站台层由4 组楼扶梯到达站厅层付费区，经检票闸机进人非付费区，再由各出人口通道离开地铁车站。3.2.2侧式站台方案三阳路站地处长江一级阶地，周边环境复杂，近距离有三阳广场（2 9 层）、既有1 号线高架桥等重要建（构）筑物，开挖风险较大。为充分利用公路隧道及匝道形成的下部空间布置站厅及设备，缩小车站规模，对地下两层侧式站台方案进行研究（图4）。麟趾路解放大道路中侧式方案澳门路路侧侧式方案图4 方案2、3 总平面图方案2 为公铁合建4 m+4m路中侧式站台车站。左基的净距按1 m控制，线间距减小为8.5m，有效站台西移约55m。本方案总建筑面积为3 2 1 53 m（不含公路隧道1 4 4 1 7 m），车站外包总长3 7 9.4 m，标准段宽52.2m，埋深1 8.9 m。366#京桥墩汉大三阳路道366#京桥墩大三阳路道方案3 为公铁合建4.5m+4.5m路侧侧式站台车站。左右线盾构隧道均从3 6 6 号桥墩的南侧通过，线间距减小为8.5m，有效站台西移约3 0 m。本方案总建筑面积为3 3 8 7 3（不含公路隧道1 2 7 54 m），车站外包总长328.1m，标准段宽6 2.4 m，埋深1 9.1 1 m。方案2 和方案3 均为地下两层侧式站，地下一层为公路隧道，地下二层为地铁站厅层和站台层（图5）。因站厅层与站台层布置在同一层，本方案平面宽度大于方案1，有效减少了开挖深度约6 m。进站乘客穿越公路隧道层，进入地下二层非付费区，经检票闸机进站乘车。两侧站台的乘客可经付费区的2 处轨下通道折返换车，也可经非付费区的1 处轨下通道实现过街。相较于地下三层岛式站台方案1，方案2 和方案3 充分利用地下一层空间设置设备用房，总建筑面积相应减少约8000m和6 3 0 0 m，公路隧道层分别增加约2 1 0 0 m和4 50 m。非付费区轨下通道付费区轨下通道+与1 号线换乘通道设备用房图5侧式站地下二层站厅+站台平面布置图综上可知，地下二层侧式站较地下三层岛式站的总建筑面积大幅减少，节省工程投资。同时，侧式站埋深浅，开挖风险降低。对比方案2 和方案3 可知，车站规模、埋深等参数相近，方案2 的标准段宽度小于方案3，便于施工中管线改迁和交通疏解的协调。经综合比选，推荐采用方案2 的公铁合建4 m+4m路中侧式站台车站。3.3结构方案本站外轮廓受合建公路隧道及匝道的影响，同时，因本站采用站厅+站台同层设置，车站宽度为58.1 80.5m，基坑整体宽度大，围护结构需采用超长混凝土非付费区付费区设备用房换乘通道非付费区付费区108MODERNURBANTRANSIT212024现代城市轨道交通公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究运营管理对撑。利用路面盖板、冠梁与第1 道支撑整体浇筑时协同承担第1 道支撑的作用，加强了围护结构的整体刚度。同时，路面盖板的布置充分考虑了管线改迁、交通疏解及施工占道的问题，兼顾了基坑安全性和施工便利性。三阳路站地处长江一级阶地，开挖范围有深厚软土，基底以下为富水砂层。考虑到基坑超宽，若基坑围护结构采用常规的地下连续墙+内支撑支护方式，经计算需采用4 道混凝土撑，使用天汉软件计算得最大位移2 8 38mm。此支护方案临时混凝土工程量大，同时混凝土浇筑、养护以及后期拆除工期较长，基坑暴露时间长。为此，基坑支护考虑利用中板形成永临结合支撑体系，结构刚度增大，采用天汉软件计算得最大位移2229mm，减少了2 1.4%2 3.7%。同时取消了第2道和第3 道支撑，相应加强了格构柱竖向支撑体系，总计节省投资约8 1 0 万元，缩短工期约3 个月。4换乘方案研究一方面，考虑换乘舒适性，换乘距离越短越好，新建7 号线车站宜尽量靠近既有1 号线车站；另一方面，考虑到既有1 号线为4 B编组，7 号线建成后将会对既有线路产生较大的客流冲击，车站宜西移，适当增加换乘距离。结合动态仿真模拟计算，本站在站位比选阶段已对换乘距离进行优化。同时，为增加乘车舒适性，本站采用付费区换乘的方式。在3.2 节中，对7 号线三阳路站结合公路隧道及匝道进行了平面布置整合优化，采用站厅层与站台层同层布置的侧式站台方案，相较于标准地下二层岛式站台方案，7 号线站台至地面的提升高度减小约6 m。4.1轨下通道换乘7号线三阳路站采用侧式站台方案，在轨下设置了3组过轨通道（图5），实现乘客折返换车和行人过街的功能。同时，乘客可经由付费区的2 组过轨通道去往既有1 号线进行换乘。4.2规划换乘节点非付费区的过轨通道近期预留了远期1 4 号线的换乘接口，远期通过拆除并新增部分墙体，将换乘通道导改至付费区，实现1 4 号线的付费区换乘。4.3换乘方案比选7号线地下站与既有1 号线高架站的换乘提升高度约3 4.5m。乘客从地下二层付费区经由2 段楼扶梯提升至地面，提升高度达2 0.3 5m。地面顺接换乘过街天桥付费区，提升高度7.4 m，到达既有1 号线站厅层。为方便乘客进站，最初考虑在7 号线车站东南角设置号出人口地面厅，承接进站客流。但该方案的难点在于换乘区域在三阳路南侧跨京汉大道，地面厅侵人融科天城地块，必须配备1 套安检系统。然而地面厅规模较大，对周边环境影响较大，导致协调难度大。因此取消设置地面厅，改为设置换乘专用通道，调整号出人口为地面直达7 号线地下二层站厅层出入口（图6）。乘客经由三阳路与京汉大道交叉口设置的市政过街天桥实现付费区换乘，同时满足行人非付费区过街需求。4.4换乘改造分析1号线三阳路站位于京汉大道和三阳路路口北侧，为地上三层高架侧式车站。为实现两站换乘，需对1 号线三阳路站进行改扩建造。结合三阳路过街天桥，在丹枫白鹭酒店新增1 组楼扶梯实现进出站功能（图6）。既有1 号线车站靠近麟趾路的大里程端原为地面平交进出站，考虑到7 号线建成后客流急剧增加，为解决人车混行过街进站问题，优化换乘客流流线，需在靠近麟趾路一端增设6 m宽换乘天桥，天桥两侧各增设6 台进出站闸机和1 个安检机，兼顾进出站和过街功能。原1号线出入口仅保留疏散功能。5结论本文以武汉市轨道交通三阳路站为例，分析比选与既有高架站换乘的公铁合建地下站的设计方案，可为后续复杂边界条件下地下与高架换乘地铁车站的设计提供一定参考，主要有以下几点结论。（1）公铁隧道及匝道结构外轮廓宽大，公铁合建地下车站宜结合公路隧道限界合理布置设备用房，实现站厅和侧式站台的同层布设，通过设置轨下通道换乘，有效减小基坑深度。（2）公铁合建地铁车站基坑宽度大，可采用路面盖板、冠梁与第1 道支撑整体浇筑，形成超长混凝土对撑，有效提高支护体系的整体刚度。同时，路面盖板提供了管线改迁、交通疏解及施工场地，兼顾了基坑安全性和施工便利性。（3）地下站与既有高架站的换乘方案需因地制宜，地面换乘厅方案的建筑体量较大，对十字路口的视野和现代城市轨道交通2 1 2 0 2 4 MODERNURBANTRANSIT109运营管理公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究121-127.京汉麟趾路大新增进出站道新长江国际三阳广场7号线号出入口融科天城图6 换乘及过街客流方案空间布局影响较大，本站采用专用换乘通道，结合过街天桥和出入口设置，以实现既能满足乘客换乘需求，又能最大限度减少对周围环境影响的目标。（4）本站对既有1 号线高架站进行了换乘改造，在靠近7 号线一端实现了进出站和过街功能，在靠近麟趾路一端增设换乘天桥实现立交，天桥两侧分别新增进出站功能，以应对客流急剧增加，原1 号线出入口仅保留楼梯疏散功能。参考文献1刘翔，陈小鸿，田茗舒.成长性视角下建成环境对轨道交通站点客流影响分析 J.交通运输系统工程与信息,2 0 2 3,2 3(0 2):1 2 1-1 2 7.LIU Xiang,CHEN Xiaohong,TIAN Mingshu.Effectsof built environment on metro ridership consideringstage of growth J.Journal of Transportation SystemsEngineering and Information Technology,2023,23(02):110MODERNURBANTRANSIT212024现代城市轨道交通2吴洋，冯琳.运能不匹配的城市轨道交通换乘新增过街天桥方案研究 J.城市交通,2 0 1 7,1 5(0 6):8 0-8 4.WUYang,FENGLin.Transferschemesof urban rail transit system with capacity新增进出站mismatch problem.Urban Transport ofChina,2017,15(06):80-84.铂仕汇3刘一杨，刘诗靓，田栋宇，等。城市轨道大型一号线换乘站大客流拥堵缓解方法 .交通科技与经济,2 0 2 3,2 5(0 3):4 0-4 8.新增进出站LIU Yiyang,LIU Shiliang,TIAN Dongyu,et al.丹枫Congestion mitigation strategy for large hub of白鹭urban subwayj.Technology&Economy inAreas of Communications,2023,25(03):40-48.4高英林.城市轨道交通换乘站有无预留换乘付费区三阳路非付费区过街天桥武汉市换乘通道规划院条件对换乘方案的影响一一以上海轨道交通1 2 号线工程为例 J.城市轨道交通研究，2017,20(01):144-148.GAO Yinglin.Analysis on the influence oftransfer scheme of a urban rail transit transferstation with or without transfer reservation-takingShanghai rail transit line 12 as an example.Urban Mass Transit,2017,20(01):144-148.5董哲伟，徐永能。轨道交通十字换乘车站缓冲区域的优化设计 .江苏大学学报（自然科学版)，2 0 1 9,40(01):8-15+21.DONG Zhewei,XU Yongneng.Optimization designof passenger flow buff area for crossover interchangeurban rail stationJ.Journal of Jiangsu University(Natural Science Editon),2019,40(01):8-15+21.6朱莎。城市轨道交通高架换乘车站形式研究 1 铁道勘察,2 0 2 1,4 7(0 3):1 3 4-1 3 8.ZHU Sha.Research on the elevated transfer station modeof city metroJ.Railway Investigation and Surveying,2021,47(03):134-138.7吕尚文.温州某公轨共建高架车站结构设计 .建筑结构,2 0 2 2,52(0 1):2 4-2 9+3 5.LV Shangwen.Structural design of a public rail co-construction elevated station in 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highway-railwayjoint constructed underground stations andexistingelevatedstationsWANG Zihao,OUYANG Yuanping,LUO Wei(Changjiang Institute of Survey,Planning,Design,and ResearchCo.,Ltd,Wuhan Hubei 430010,China)Abstract:This study focuses on the interchange dynamics atSanyang Road Station,a pivotal junction where Wuhan railtransit line 7 converges with the existing line 1.Specifically,it delves into the transfer scheme between an undergroundstation jointly constructed for highway-railway integration anda pre-existing elevated station that lacks reserved interchangeconditions.This analysis encompasses considerations suchas the highway-railway joint construction scheme,platformscheme selection,and transfer scheme.This study shows thatby optimizing the lower space of the highway tunnel and rampsfor the station hall and equipment,as well as setting up a trackunderpass for transfers,the scale of the station can be greatlyreduced and many costs can be saved.Furthermore,introducinga dedicated transfer passage instead of a ground hall facilitateseffective transfers in the citys core areas.Passengers could godirectly to the ground via the second underground floor of line7,and then use the municipal overpass at the intersection ofSanyang Road and Jinghan Avenue for paid area transfers,whilesimultaneously addressing the need for non-paid area pedestriancrossings.This proposed scheme presents a well-structure designand serves as a valuable reference for future projects with similarengineering structures.Keywords:urban rail transit,highway-railway joint construction,underground station,existing elevated station,transfer scheme现代城市轨道交通2/2024MODERNURBAN TRANSIT111