广州地铁海珠广场站换乘设计与实施

姜宝臣

(中铁隧道勘测设计院有限公司， 天津 300133)



广州地铁海珠广场站换乘设计与实施

姜宝臣

(中铁隧道勘测设计院有限公司， 天津 300133)

由于线网完善和城市规划调整，地铁建设无预留换乘节点的改造换乘站数量在增加。如何解决深埋、编组不匹配，无预留节点等改造换乘问题，成为地铁建设新的挑战。广州地铁6号线海珠广场站存在深埋、编组不匹配，无预留节点和周边环境复杂等问题，通过对不同换乘形式进行分析，在建筑设计上采用了L型平面换乘方式、单循环换乘的客流组织模式、台-台加厅-厅组合通道换乘形式；在结构设计上，通过采用明暗结合法满足了古树保护、历史建筑保护以及既有运营线安全等多项建设控制条件，成功实现了城市中心区复杂条件下的地铁换乘设计和建设问题。设计方法和实施经验对该类型的换乘车站具有借鉴意义。

广州地铁； 无预留节点； 单循环换乘； 台-台换乘； 厅-厅换乘

0 引言

随着公众出行习惯的形成，城市轨道交通在部分大城市的公交出行量占比已超过40%[1]，各大城市地铁项目大量建设，换乘车站也越来越多，总体有几种趋势： 1)线网逐步完善，深埋换乘站的比例大幅增大； 2)由于线网规划的调整，换乘线列车编组不匹配的车站逐步出现； 3)无预留换乘节点的改造站数量增加。如何实现快速、安全、便捷地换乘是换乘站设计的目标。

国内外很多文献对换乘站的换乘形式做了研究。王璇等[2]总结了国内外地铁换乘枢纽站的发展趋势；文献[3-5]从换乘形式、换乘通道布置、建筑形式等方面对换乘站进行了研究，并对其优缺点进行了分析；崔淦[6]对城市轨道交通枢纽站的换乘空间组织设计进行了系统分析，并统计了北京部分换乘站平面布置形式和换乘时间之间的关系，给出了并列型、十字型、T型和L型换乘布置空间利用集约度依次降低的规律；李舸鹏[7]结合国内已建或在建工程实例，对十字型、T型、L型、平行换乘和通道换乘等多种形式进行了分析，阐明了选择换乘站的换乘形式所要遵循的主要原则和需要重点关注的地方，并提出了减少对安全运营影响的措施，强调了换乘客流应尽量避免交叉，客流组织尽可能做到单向流动；任兵杰[8]针对多个经典车站的换乘方式进行了分析，对换乘设计中存在的问题及优化建议进行了权重分析；李国清[9]对北京地铁换乘站的通道长度和站台人流密度进行了统计对比；文献[10-11]对广州地铁和北京地铁车站在换乘距离、换乘时间和人性化设计等方面进行了分析研究。总体来说，目前对于换乘车站各种换乘形式的优缺点已经有了共识，对于换乘效果的优缺点也有了BP网络模型分析和客流仿真分析等手段来进行评判；但目前对无预留节点换乘车站的系统研究还较少，这类车站不仅要考虑到不同线路车站自身的功能要求和换乘要求，还需要考虑工程实施的可行性和对既有线影响的风险。帅六妹等[12]对未预留节点的北京车公庄站的设计进行了方案比选，对这一类型的换乘站设计提出了自己的观点。

基于以上研究成果，充分考虑广州地铁海珠广场站存在深埋、编组不匹配，无预留节点以及对既有线保护等问题，在满足基本功能的前提下，在多因素中逐步理清主次，找到较为合理的设计和施工方案，最终确定了2条线车站L型换乘的平面布置形式，并通过对既有车站底板及站台进行改造，设计出了台-台换乘通道，实现了单向循环和台-台换乘的形式，较好地解决了复杂条件下的无预留节点换乘问题。

1 概述

1.1 线路及周边环境

广州地铁海珠广场站是既有运营线2号线和6号线的换乘站，车站位于泰康路与起义路的交叉路口，是城市中心区典型的深埋、编组不匹配以及无预留节点换乘站。既有2号线为地下4层、双柱3跨岛式车站，站台宽度为12 m，6节编组，有效站台长140 m，轨面埋深22.61 m。经比选后，新增的6号线采用明暗结合的地下5层分离岛式车站，侧站台宽度为4.5 m，4节编组，有效站台长72 m，轨面埋深33.45 m。车站周边有海珠广场古树、广州解放纪念碑、220 kV高压线以及广州宾馆和海印缤缤广场等大型建筑物，距离珠江仅200 m，整个站址周边建设条件复杂、敏感，如图1所示。

图1 海珠广场站周边环境

1.2 地质条件

站址附近存在较厚的淤泥层和粉细砂层，下部岩层以强风化、中风化和微风化的泥质粉砂岩为主，详见图2。其中粉细砂层含水量丰富，且与珠江水系有水力联系； 泥质粉砂岩强度不高，且有遇水软化的特性。

图2 6号线海珠广场站地质纵剖面图

1.3 车站设计客流

2号线和6号线远期早高峰客流如表1和表2所示，其中2号线高峰小时换乘客流为21 221人次，6号线为15 815人次，换乘比例约为70%。

表1 2号线远期早高峰客流

表2 6号线远期早高峰客流

1.4 车站建筑设计方案

2号线海珠广场站为地下4层明挖、双柱3跨岛式车站。地下1层布置了站厅层公共区及部分管理用房，地下2层和地下3层为车站主要的设备管理用房及部分备用房，地下4层布置了站台层公共区和少量设备房。地下1层、地下4层及车站纵剖面图如图3所示。

(a) 地下1层(站厅层)平面图

(b) 地下4层(站台层)平面图

(c) 车站纵剖面图

6号线海珠广场站为地下5层明暗结合分离岛式车站，侧站台宽4.5 m，车站地下1层、2层和3层为明挖法施工，地下5层为暗挖法施工。地下1层为站厅层公共区及部分管理用房，地下2层和地下3层为车站主要的设备管理用房区，地下5层为站台层。6号线海珠广场站平面图及剖面图如图4所示。

2 换乘分析

合理的换乘方案需要考虑线路、客流、征地、投资和施工难度等因素，不能简单地以单个指标来衡量。文献[1]对采用平行换乘形式的广州地铁嘉禾望岗站和体育西路站的使用效果进行了对比分析，认为在设计换乘站时需要综合考虑不同客流、不同地理位置等因素。

(a) 地下1层(站厅层)平面图

(b) 地下5层(站台层)平面图

(c) 车站纵剖面图

(d) 车站横剖面图

地铁换乘平面形式包括十字换乘、平行换乘、L型换乘和T型换乘。十字换乘通常被认为是2条线换乘比较方便合理的形式，其换乘距离短，换乘便捷；平行换乘是换乘可在同一站台实现，换乘更为便捷，换乘线路更为清晰；而L型和T型换乘距离较远，客流交叉较多。地铁换乘方式可以分为台-台换乘和厅-厅换乘，或者两者兼有。台-台换乘方便快捷，通行效率高，服务水平高；而厅-厅换乘距离较远，缓冲空间大，适合大客流车站。根据实际情况可知，6号线海珠广场站的换乘设计存在如下限制条件。

1)客流量大、换乘比例高。海珠广场站为2号线与6号线的唯一换乘站，2号线是贯穿城市南北方向的主要地铁线路，6号线是贯穿城市东西方向的主要地铁线路。根据客流预测，海珠广场站远期客流22 593人次/h，换乘客流15 815人次/h，换乘客流比例达到70%，因此总体换乘客流大。

2)换乘线列车编组不匹配。2号线有效站台长140 m，共设置4组扶梯；6号线有效站台长72 m，设置1组扶梯。两者在站台长度和扶梯设置数量上均有较大差距，因此换乘设计需要考虑6号线的站台承受能力。

3)2号线和6号线先后建设且无预留节点。

4)前后站及既有站车站埋深的影响。6号线海珠广场站上承一德路站(3层站)、下接北京路站(4层站)，原海珠广场站为地下4层站，因此6号线海珠广场站轨面埋深主要存在地下3层与地下5层2种选择。对于地下5层站，又存在全明挖和明暗挖结合2种形式，其不同埋深方案与2号线的关系示意图如图5所示。

5)周边建设条件。本站至前后站距离均较短，线路两侧都存在大量建筑物，在一德路和泰康路的交叉口有解放纪念碑等文物，不允许拆除和迁改，南侧有海珠桥的引桥，为连接珠江两岸的交通要道。

(a) 6号线明挖3层站 (b) 6号线明挖5层站 (c) 6号线明暗挖结合5层站

图5 6号线海珠广场站不同埋深方案与2号线的关系示意图

Fig. 5 Relationship between Metro Line No. 2 and Metro Line No. 6

基于以上条件，主要换乘分析如下。

1)竖向换乘分析。6号线海珠广场站轨面埋深有3层和5层2种方案，2种埋深方案的优缺点如表3所示。

根据优缺点分析并结合本站埋深大、换乘客流比例高和下部地质条件好的特点，最终选用明暗挖结合5层站的形式，可以方便实现台-台加厅-厅组合换乘，避开广州宾馆、省展览馆和解放纪念碑等重要建筑物，明挖规模小，暗挖风险可控，较为经济。

2)平面换乘形式分析。平面换乘形式有十字型、T型和L型3种类型，共4个方案，见图6。其中十字型换乘距离较短，在列车编组不匹配的条件下容易造成6号线站台堵塞；方案2和方案3的T型换乘同样存在换乘距离的问题，且方案3的站位对两端车站的影响较大；L型换乘方案可通过加长换乘通道对列车编组不匹配、换乘客流大的换乘站提供有效的缓冲空间。经过比选，最终选择了方案4的L型换乘方案。

表3 6号线海珠广场站车站埋深方案优缺点对比

3)客流组织模式分析。对于台-台加厅-厅的组合换乘车站形式，客流组织模式有双向混合换乘和单向循环换乘2种形式，如图7所示。双向混合换乘对于2个方向的行人换乘距离相同，可以共用换乘距离短的站台换乘通道，但是会存在较大的客流交叉，双向客流均集中在距离较短的站台层换乘通道上，会造成站台换乘通道的拥堵。此外，6号线为4节编组，站台较短，换乘通道位置的拥堵会影响整个站台的通行效率。而单向循环换乘客流组织形式的流线清晰，虽然对于某个方向换乘距离较长，但适当的距离可以保证通行的有序性，从而提高效率，在双线客流均较大且换乘通道通行能力有限的情况下，若不适当加大换乘距离，将无法避免拥堵。因此选用单向循环客流组织形式设置站厅层换乘通道和站台层换乘通道，利用2号线车站双柱间4 m的净距设置双扶梯，增加通行能力，减少客流交叉。换乘通道总平面布置图如图8所示。

(a) 方案1: 十字型换乘 (b) 方案2: T型换乘 (c) 方案3: T型换乘 (d) 方案4: L型换乘

图6 2号线和6号线换乘平面关系示意图

Fig. 6 Comparison among 4 interchange schemes between Metro Line No.2 and Metro Line No.6

(a) 双向混合换乘

(b) 单向循环换乘

图8 换乘通道总平面布置图

3 换乘通道的实施

本站2个换乘通道均在无预留换乘节点的情况下设计与实施，施工过程中尽量减小对既有线运营的影响，并注意保护海珠广场古树、广州解放纪念碑、220 kV高压线以及广州宾馆和海印缤缤广场等大型建筑物。

1)站厅层换乘通道。为解决换乘客流问题，提升换乘能力，站厅层设计了2条换乘通道。站厅层换乘通道采用明挖法施工，为控制施工对既有线的影响，采用非冲孔成槽方式设计连续墙，并在施工过程中对既有隧道进行严密监测。

2)站台层换乘通道。站台层换乘通道采用暗挖法施工，施工过程中需下穿2号线既有区间隧道(最小净距2.6 m)和既有车站底板，因此施工中加强了支护措施和施工控制。站台换乘通道纵剖面图如图9所示，其与相邻结构的三维空间关系如图10所示。

图9 站台换乘通道纵剖面图

图10 站台换乘通道与相邻结构的三维空间关系

Fig. 10 3D image showing relationships among interchange gallery and adjacent structures

针对本站台换乘通道，设计和施工过程中主要采取以下措施保证安全。

1)充分的计算分析作为前提，保证可行性。例如，针对结构底板的沉降控制要求及底板开洞位置的结构安全，建立了整体和局部的三维模型进行分析，局部的计算模型及模拟结果如图11所示。经分析，整个开挖及支护过程中2号线立柱最大沉降约4.0 mm，底板结构最大沉降约3.6 mm，小于5 mm的底板沉降限制；结构内力也在承载力范围内，理论上安全可行。文献[13]也对本换乘节点处的施工进行了模拟，得出了类似的结论，说明了模拟结果的准确性。

2)对既有车站底板下的站台换乘U型槽段采用先开挖支护后破除底板的工序，开挖后及时采用型钢对既有底梁进行支顶以控制竖向位移，U型槽段断面设计图及支护参数如图12所示。

3)平直段采用台阶法和CD法，在保证施工效率的同时，加强对既有海公区间、海珠广场站的保护[14]。

4)下穿海公区间位置采用超前管棚支护。

5)采用非爆破开挖，降低施工对既有结构的影响，减小对站内乘客舒适度的影响。

6)采用自动化的监测手段，保证车站结构底板和轨道的沉降控制在安全范围内。

7)隧道开挖完全在底板下进行，减小对乘客的影响。

(a) 计算模型

(b) 模拟结果

图11 站台换乘通道施工对既有2号线车站影响分析计算模 型及模拟结果

Fig. 11 Calculation model and results for influence of construction of interchange gallery on existing Metro Line No. 2

图12 站台换乘通道U型槽段断面设计图及支护参数(单位： mm)

8)既有设备房拆除、底板破除等均采用全封闭作业，振动及噪音较大的工序均在地铁停止运营的夜间进行。

4 建成及运营效果

在整个建设过程中，为了降低对既有线的影响，施工人员付出了较大的代价。在既有地铁车站的立柱和主纵梁下开挖，局部围岩应力较高，施工中局部塌方和岩石掉块的风险较大。采用从下向上人工掏挖的方式最大限度地减小了对既有2号线的影响，噪音、粉尘、振动等都得到了严格的控制，但施工人员在狭小的空间仰面破岩，施工环境恶劣。全过程底板沉降最大值为3.1 mm，小于限值要求，既有车站人流组织有序，无安全事故发生。

6号线于2013年底开通，从运营情况看，海珠广场站客流量较大，换乘比例高，目前的换乘通道通行能力能满足正常运营需求，单向循环换乘形式使运行较为有序，如图13所示。但受站台规模及换乘通道规模限制，节假日仍有部分时段出现拥堵。

图13 运营阶段站厅层换乘通道口照片

5 结论与建议

1)在换乘线列车编组不匹配的前提下，采用L型的台-台加厅-厅组合换乘形式，通过单向循环换乘的客流组织模式，可以实现深埋换乘站高效、有序地换乘，提高服务水平。

2)台-台换乘的便捷性和高效性是厅-厅换乘所不能及的，台-台换乘能大幅减少乘客换乘距离，提高换乘效率，所以对于深埋大、客流大的换乘站实现台-台换乘是十分有必要的。

3)在三维计算模拟分析的基础上对无预留换乘节点的换乘站进行结构设计，实施中采用针对性措施，如非爆破开挖、非冲孔成槽、合理的施工工序和实时动态自动化监测等，可控制对既有线结构安全和运营的影响。

4)建议加强城市轨道交通线网规划研究工作，规划应体现超前性、包容性和延续性等，避免大量的改造工程，以减小工程实施难度，降低工程投资及风险。

5)建议加强城市客流预测，目前国内部分线路已达到或超出远期最大客流水平，甚至尚未建成就已经发现不能满足客流需求。因此，分期建设的换乘车站节点预留应具有适度的包容性和开放性，同期建设的换乘车站，应对后开通线路的车站规模进行充分论证后方可实施，避免后期调整造成不必要的浪费。

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Design and Construction of Haizhu Square Interchange Station of Guangzhou Metro

JIANG Baochen

(ChinaRailwayTunnelSurvey&DesignInstituteCo.,Ltd.,Tianjin300133,China)

The rehabilitation of Metro stations without reserved interchange node increases with the development of Metro network and adjustment of urban planning. The rehabilitation of deep-buried Metro stations without reserved interchange node and with unmatched marshalling in complex environment is a new challenge. In the design of Haizhu Square Station on Line No. 6 of Guangzhou Metro, L-shaped plan interchange mode, single-cycle interchange mode of passenger flow and platform-platform + hall-hall interchange mode are adopted; in structural design, open-cut and mining method are used. A series of interchange problems have been solved. The study results can provide references for similar projects in the future.

Guangzhou Metro; non-reserved interchange node; single-cycle interchange; platform-platform interchange； hall-hall interchange

2017-02-07；

2017-03-31

姜宝臣(1978—)，男，黑龙江哈尔滨人，2001年毕业于兰州铁道学院，交通土建专业，本科，高级工程师，现主要从事地铁及市政公路隧道设计工作。E-mail: 56594090@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.04.015

U 452.2

A

1672-741X(2017)04-0486-08