城市轨道交通预留工程风险分析及对策

邱丽丽 张学军 路 璐

（北京城建设计研究总院有限责任公司，100037，北京∥第一作者，工程师）

1 研究背景

1.1 预留工程设计的引入

随着我国城市建设的快速发展，为减少轨道交通建设对城市交通及环境的二次影响，减小轨道交通后期建设实施难度，提高轨道交通换乘的便捷性，越来越多的城市建设者提出希望结合城市建设对轨道交通工程进行预留。

但目前大部分城市的轨道交通线网规划和建设规划尚在编制之中，方案尚未完全稳定；预留工程建设时，可能全线的总体方案尚未深入研究，客流预测尚未开展；其它线路也正在建设之中，建设经验还未完全成熟；而沿线街区的开发建设已陆续开工，与全线轨道交通规划设计不同步。因此，预留工程需要在没有开展全线总体方案设计的前提下，对轨道交通局部车站和区间进行提前建设。

1.2 预留工程分类

通过对多个城市轨道交通预留工程的研究，可以将预留工程分为以下三类：

1）结合新城的建设同步实施局部轨道交通工程。两者同步规划、同步建设可以避免后期轨道交通实施时，道路、管线等的重复建设、减小轨道交通后期实施难度、降低施工风险、节省工程投资；同时，能支持新城的发展、保护新城的环境、提升新城的品质，为新城聚集人气，提升新城的社会效应。例如：北京轨道交通R1线及S6线结合通州新城建设，同步预留了北关和新华大街两座远期车站及部分区间工程；杭州轨道交通4号线结合钱江新城核心区的建设，提前实施城星路站、市民中心站、江锦路站3座车站；郑州地铁4号线提出结合龙湖地区龙湖开挖蓄水及市政设施建设，同步实施位于龙湖地区的6站及其中2区间等等。

2）结合交通枢纽的建设同步实施局部轨道交通工程。该类枢纽主要是火车站、机场等大型综合交通枢纽。两者同步规划、同步建设，可以结合外部环境和条件，通过对枢纽内各种车流、人流进行综合分析，实现各种交通方式间充分衔接，高效发挥枢纽功能；同时，可以降低远期轨道交通下穿铁路站房等的施工难度及风险，节省工程投资。例如：北京西站在建站初期就为地铁7号线和9号线预留车站及部分区间工程；深圳北站规划3条轨道交通线路，同步预留了6号线的土建结构；合肥南站规划了3条轨道交通线路，结合枢纽的建设同步预留了1号线和5号车站，预留4号线通过条件；杭州萧山机场规划有3条轨道交通线路，同步预留了7号线和12号线车站，预留远期线通过条件。

3）结合先期轨道交通线路的建设同步实施其与远期线的换乘车站。根据工程经验总结，两线建设时序相差在5年以内时，车站可同步实施；相差5年以上10年以内，同步预留换乘节点；相差10年以上，按照预留通过条件进行设计。该种预留工程，可实现两线间的合理换乘，减少短期内对车站周边环境、交通等的二次影响；同时，降低轨道交通下穿既有线路的施工难度及风险，节省工程投资。例如：北京地铁环线在1977年建设时同步预留了西直门、东四十条2座车站；北京3号线正在进行3、5、6、8四线换乘站中3号线车站的预留研究等。

2 预留工程风险分析

预留工程并不是一个独立的工程，而是全线的重要组成部分，存在与后续工程的融合性问题。因此，在没有进行全线方案研究的情况下，对局部工程进行预留存在一定的风险，主要表现如下。

1）由于基础条件如城市规划、线网规划等不稳定，可能会产生废弃工程。如，在2003年编制的《北京市轨道交通远景线网规划》中，车道沟站为10号线和远期线的换乘站，因此在10号线车站建设时，预留了节点换乘条件；同时，考虑线网中联络线设置情况，10号线还为联络线预留了大断面结构。但在2011年《北京市轨道交通远景线网规划》中，该站不再是换乘站，造成了该预留工程的废弃。

2）由于城市规划、线网规划实现时间的不确定性，预留工程存在一定的投资风险。城市规划或线网规划可能由于投资不到位等原因，随着时间的推移，脱离规划发展方向，甚至很难实现规划，导致预留工程闲置多年，造成投资浪费，存在一定的投资风险。

3）由于城市发展变化快以及客流预测的不确定性，导致车站规模不能适应客流发展需求，需要对预留结构进行改造，改造难度大，改造费用高。如，北京地铁环线在1977年建设时为远期线路预留了车站及部分区间工程，规划两线采用“十”字换乘方案，环线在上，远期线在下，两线通过中间节点及两端的换乘厅换乘。该远期站按照3.5m高环线使用的鼓形车进行限界设计；按照B型车6辆编组进行预留，车站长度为235m；车站结构按照二级人防进行预留。在《北京轨道交通线网规划》（2011－2015年）中，根据新的线网预测客流，远期线均推荐采用A型车8辆编组，预留车站规模无法满足该要求，需要对其预留结构进行改造，部分车站用房需外挂，改造难度及施工风险大、改造费用高。

4）部分预留工程设备系统未全线统筹考虑，预留尺寸制约全线供电制式等的选择。例如：铁路北京西站在建站初期为地铁7号线和9号线预留了车站及部分区间工程，预留的地铁车站为双岛四线站，9号线两股道位于外侧，7号线两股道位于中间，7号线和9号线同站台平行换乘，如图1、图2所示。

图1 地铁北京西站站设计平面图

图2 地铁北京西站站纵剖面图

西客站区间预留工程按照3.5m高北京环线使用的鼓形车的车辆限界作为设计标准，原预留区间工程设计横断面净空为4 400mm，在7、9号线全线建设时对预留区间横断面尺寸进行实测后发现，部分区间净空仅有4 312mm。

7号线全线系统研究后，推荐采用8辆编组，目前国内8辆编组通常采用1 500V接触网供电，但由于预留工程断面尺寸无法满足接触网供电车辆设备限界的要求，需要对其预留结构底板进行改造。考虑到改造难度及施工风险大、改造费用高，7号线最终推荐采用了1 500V接触轨供电，为北京目前采用该供电制式的唯一一条线路。

5）部分预留工程可能会降低局部线路的技术标准。例如：重庆地铁1号线较场口站，西端部分区间结合外部工程石油大厦的建设已预留；东端在2号线换乘节点建设时，结合临梯干道的改造进行了部分区间工程的预留。

预留条件如下：

（1）西端：较场口站为12m岛式车站，而区间由于利用既有人防隧道采用单洞双线方案，因此，车站西端区间隧道按照喇叭口形式结合石油大厦的建设进行了预留，如图3所示，而且曲线头已经进入有效站台，导致该车站无法向西移动。

图3 重庆较场口站西端喇叭口示意图

（2）东端：在2号线换乘节点建设时，结合临梯干道改造，为最大限度的将既有人防隧道为1号线所用，区间按R－250m的极限曲线半径进行了预留，如图4所示。另，东端的喇叭口曲线已进入了车站有效站台约12m。

图4 重庆较场口站东端喇叭口示意图

重庆1号线全线初步设计审查时，专家对该段提出疑义，认为：较场口站前由于利用既有人防隧道，采用了250m的极限半径，可能会对运营产生影响，建议采用较大的曲线半径，对人防隧道进行改扩建。但由于两端区间工程已经提前进行了预留，车站站位已经固定，如果曲线半径加大，曲线将进入车站有效站台更长，超过了规范允许的长度，因此车站两端曲线也无法调整。该曲线半径的采用，导致全线的最小曲线半径为R－250m的极限曲线，降低了全线的技术标准，列车运营速度受限，加大了钢轨的磨耗。

3 预留工程对策

从上述预留工程风险分析中可以看出，预留工程的设计要以轨道交通线网规划为基础，充分考虑城市的发展变化，站在全线的角度确定工程设计标准，设计理念要有先进性，设计思路要有前瞻性，设计方案要有灵活性，以充分实现预留工程的合理性以及与远期工程衔接的可实施性和适应性。

3.1 预留工程设计理念与原则

预留工程应考虑以下主要设计理念与原则：

1）满足上位规划要求。依据并支持地区总体规划、城市规划、综合交通规划、线网规划、市政规划等相关研究成果，并与之紧密结合，相互支撑，不产生大的冲突。

2）利用公共交通为导向（TOD）的土地开发模式，贯彻“城市设计一体化”、“交通设计一体化”理念，促进新区以轨道交通车站为中心的城市综合开发建设，最大程度地减小各种交通方式之间的换乘距离，提高换乘便捷性。

3）预留工程设计应具有一定的包容性。预留工程在没有全线可研报告，尚未开展全线总体方案设计的前提下，要能包容全线客流预测、系统规模的变化，要能包容机电设备系统方案的变化，要能包容、适应地区未来发展需求的变化，对将来的各种变化留有足够的弹性和适应性。

4）预留规模的应适度。预留工程总体方案的包容性要适度，机电系统预留预埋要适度，土建工程实施范围要适度。

5）为降低初期投资，减小投资空置，应尽量减少初期预埋工程量。为此预留工程方案要足够稳定，深入研究，地面以上的附属结构与预留工程同步规划和设计，暂不实施；和周边商业、市政设施等项目同步规划、同步设计、同步实施。

6）投资控制。以“车站满足全线、局部服从整体、初期满足远期”的思路，尽量减少预埋工程量，降低工程投资。

3.2 预留工程设计内容与思路

预留工程虽然只是全线的一部分，但由于尚未开展全线的方案设计工作，预留工程设计者要站在总体的角度，从全网、全线的高度，分析研究各专业的总体方案及其对预留工程的影响及适应性分析，提出预留方案。

因此，预留工程其设计同样涉及总图设计、土建设计、机电设备系统设计、与相邻土建衔接设计等相关内容。其设计思路如图5所示工作技术路线图。

3.3 相关专业设计

3.3.1 总图设计

（1）线路设计。应根据总规要求结合线网规划，综合考虑。除了要进行预留工程段线路方案比选、线路平面设计、线路纵断面设计等传统设计内容外，还应重点考虑全线技术标准的选择、预留工程与两端相邻区间的衔接关系、轨道交通线网规划对预留工程的影响、预留工程与其它相邻土建工程的关系等内容。

（2）行车组织设计。应包括行车交路、列车编组、车站配线等，其中列车编组和车站配线是影响车站规模的重要因素。其列车编组决定的运能必须满足客流需求，并具备一定的余量；车站配线对不同的线路方案应具有较强的适应性。

（3）车辆设计。主要是车辆选型、最高设计速度、列车车门、车辆动拖比配置等，其中前三项因其标准不同则车辆限界也不同，对土建影响较大，建筑限界尺寸需要考虑一定的包容性。

（4）限界设计。限界设计受车辆选型、列车编组、轨道、供电、信号等多专业的影响，其中车辆选型及供电方式影响土建断面的宽度及高度，对土建影响较大，限界设计需要考虑一定的包容性。

3.3.2 土建设计

3.3.2.1 车站建筑

（1）重视规划衔接：做好车站与周边地块结合的预留条件，考虑与远期规划其它的轨道交通的接驳。

（2）预留发展弹性：车站建筑做适当的预留工程，预留远期扩容条件。

（3）统筹系统预留预埋要求：由机电系统专业提出预留要求。

（4）适应客流发展：在已有客流预测数据下，根据在建线路的量级，客流数据做适当的风险分析。

（5）合理选取标准：主要参考当地其它线路设计原则与标准，同时参照同级别城市的轨道交通项目提出适合预留工程的设计原则和标准。

3.3.2.2 车站结构

（1）尽量减少结构实体预埋量，节约预埋工程投资。

（2）根据工程所处的环境、工程地质及水文地质条件，选择技术可靠、工期短、造价低的施工方法。

（3）预埋工程的后续建设，应不影响已运营线路的安全。

（4）在技术可靠的条件下，优先选用节约投资且易于施工的基坑支护及结构方案。

3.3.3 机电设备系统设计

结合土建工程的预埋，需要统筹考虑的机电设备系统有：车站楼宇设备系统（动力照明、通风与空调、给排水）预留预埋；供电系统预留预埋；通信、信号系统预留预埋；综合监控、FAS（防灾报警系统）、BAS（设备监控系统）、门禁、AFC（自动售检票系统）预留预埋；屏蔽门或安全门、自动扶梯、电梯预留预埋等。

图5 预留工程设计方案研究工作技术路线图

这些系统主要预留预埋的内容有：各系统设备用房物理空间的预留；设备系统安装运输通道（竖井、孔洞、吊钩等）的预留；辅助设备系统安装的管道、配件的预埋等。

3.3.4 相邻土建衔接设计

预留工程土建设计应注重考虑与周边规划市政、管线及商业开发的接口及工程施工的先后顺序。能够同期施工的，尽量与其它市政设施相结合，以节约总工程投资；若不能同期施工，两者之间应留有足够的安全距离，在安全距离不足区段，应考虑相互影响因素及预留措施。

4 结语

在轨道交通建设过程中，为减少因二次建设造成的对环境、交通、景观等的影响，降低后期轨道交通建设的难度、风险及投资，应该对局部轨道交通车站及区间工程结合新城、交通枢纽等的建设提前预留。但由于城市规划、轨道交通线网规划的不确定性，全线的技术方案尚未深入研究，对局部工程进行预留存在一定的风险。

本文结合工程实例，对轨道交通工程预留风险进行了简要分析，提出了预留工程设计原则与思路，并提出相关专业设计应考虑的主要问题，希望能为轨道交通预留工程设计提供一些参考。

［1］GB 50157—2003地铁设计规范［S］.

［2］黄美群.地铁十字交叉换乘车站全暗挖同步建造技术［J］.都市快轨交通，2010（6）：75.

［3］武丽华，杨兴山.对城市既有线改造技术的思考［J］.都市快轨交通，2009（4）：32.

［4］北京市市政工程设计研究总院.北京地铁七号线区间改造方案［R］.北京：北京市市政工程设计研究总院，2009.