城市轨道交通工程区间新增车站可行性分析

2018-12-21翟利华农兴中宋嘉雯

中国工程咨询 2018年8期

文/翟利华农兴中宋嘉雯

1.前言

截至2017年12月31日，我国累计有34个城市建成投运城轨线路5021.7公里； 2017年新增石家庄、珠海、贵阳、厦门4个运营城市；预计到2020年，全国规划建设的城市轨道交通网通车总长度将在6600公里以上，比“十二五”新增3000多公里，建设总投资规模将达到2万亿元。虽然城市轨道交通建设规模庞大，但一条地铁线路从工程可行性研究时间开始计算，到建成通车基本都要4～5年，甚至更久，建设周期很长。而近几年中国经济发展迅猛，城市建设规划也在随着城市规模的高速发展不断调整，建设规划调整势必给已经建成运营或正在建设的轨道交通工程带来困难和挑战，城市轨道交通建设速度与城市实际发展不匹配的矛盾需要及时解决。本文以广州九号线工程区间隧道上增加车站为例，从工程地质条件入手，分析新增车站对线路、行车能力、建筑方案等方面影响，并提出解决方案和建议，对类似工程有借鉴意义。

2.工程概况

广州九号线工程可行性研究报告批复线路方案为：线路西起飞鹅岭站，向东经花都汽车城站、广州北站、花城路站、花果山公园站、花都广场站、马鞍山公园站、莲塘村站、清㘵站，止于三号线高增站；线路长20.1公里，全部为地下线；设车站10座，其中换乘站2座。

图1 九号线工程示意图

2011年年底清㘵至高增区间盾构隧道双线贯通，具备铺轨施工条件。但2015年广州市政府规划4个空港经济核心区，其中广州空港经济区位于广州北部，其通过依托白云机场、背靠世界城市的地理优势，打开亚太市场，升级临空产业，形成国际发展元素集聚的临空新区，展示活力特色，吸引全球投资，最终建设成为国内乃至全球具有高度投资价值、高度驻留吸引力的临空新区。为适应新的北部片区建设规划调整，清㘵至高增区间需要新增一座地铁车站，满足客流增加需要。

3.区间工程地质情况

拟增建的地铁车站位于迎宾大道与清塘路交叉路口，迎宾大道南侧清塘路为已建成现状道路，迎宾大道北侧清塘路为规划道路，车站跨路口设置。两边现为空地，场地较为开阔，施工条件较好。主要管线有沿路方向给水铸铁D600埋深0.88、排水砼,1200埋深3.14、排水砼,1200埋深3.97、煤气PE,400埋深0.87、给水铸铁,200埋深0.25等管线。

根据本次地质钻孔揭示，本场地岩土分层及其特征自上而下分布为：填土层、粉质土层、中粗砂、砾砂、粘土层、淤泥质土层、中风化碳质灰岩、微风化碳质灰岩等地质。

沿线场地岩溶主要发育在石炭系灰岩层中，见洞率为27.0%。揭露两层岩溶以上，占揭露岩溶钻孔的7.6%。

第四系含水地层主要以冲洪积粉细砂<3-1>、中粗砂层<3-2>、砾砂层<3-3>为主，其含水性能与砂的形状、大小、颗粒级配及粘粒含量等有密切关系。层状基岩裂隙水主要赋存强风化带及中等风化带中，水力特点为承压水，地下水的赋存不均一。由于岩石裂隙大部分被泥质充填，故其富水性不大，岩体大部分完整，地下水赋存条件较差；在裂隙发育地段，水量较丰富。碳酸盐类裂隙溶洞水主要赋存在石炭系石灰岩中，溶蚀裂隙和溶洞发育，水量中等～丰富，具承压性。

场地地质条件较差，根据类似工程经验，采用800mm厚C30地下连续墙，连续墙拟采用双轮铣施工，连续墙嵌固深度8m～12m。设三道支撑，第一道采用700x1000混凝土八字撑，肋撑600x1000，主撑间距9m；第二道采用800x1000混凝土八字撑，肋撑700x1000，主撑间距9m，第三道采用D600，t=16mm钢支撑，间距3m。对于端头围护结构采用旋挖桩施工，将围护结构形成封闭环，盾构隧道与车站接口位置拟采用冷冻法加矿山法施工，形成完整的结构体系。

4.线路条件影响分析

本段线路以线间距为13m的直线段为主，可满足设置10m岛式车站的线路技术条件。另外，根据周边规划及客流预测资料，设置一座10m岛式车站可满足本区域的客流出行需求。故线路平面不作调整，可满足增设车站的要求。

因本段线路纵断面坡度为4‰，不具备直接破除车站范围区间增设站点的条件。需根据现场实测资料对线路纵断面设计进行调整，并满足各专业对限界的需求。

根据《地铁设计规范》（GB 50157-2013）第六章 6.3.2第2条的规定：车站站台范围内的线路应设在一个坡道上，坡度宜采用2‰。当具有有效排水措施或相邻建筑物合建时，可采用平坡。根据车辆经行试验，在2‰坡道上，可以停止不溜车；在3‰坡道上，不制动即溜车。

基于以上前提，对本段线路纵断面坡度调整如下：根据本段区间隧道实测资料进行拟合，将原长1160m4‰坡度的路段拆分为三个坡段。图2中2.8‰的坡段为清塘站范围，本段需拆除隧道并新建地下车站；前后坡度分别为4.3‰及4.103‰的路段与原设计最大竖向偏移值约96mm，区间隧道纵断面调整均位于限界允许的范围内。

5.行车系统能力影响性分析

图2 清塘路站段纵断面改造方案示意图

据客流分析，新增站对九号线客流规模及高峰小时单向最大断面客流量影响很小，考虑九号线初、近、远期运能富余度分别为33.9%，15.5%与11.9%，满足加站带来的客流波动，可保持既有行车组织方案及设计运输能力，即初、近、远期高峰小时分别开行12对/h，17对/h与24对/h。

系统按28对/h预留能力，按照6人/m2和5人/m2标准计算，运能均可以满足要求，故远期预留28对/h系统能力，运能可达35224人/h，富余度12.4% 。

列车旅行速度受区间运行时间与停站时间控制，并影响本线运用车与配属车数量。根据牵引计算，加站后，区间运行时间增加44秒。

经各方面综合分析，增加清塘路站后，本线保持原设计定员标准与系统选型，初、近、远期高峰小时分别开行与原设计一致的12对/h，17对/h与24对/h。

考虑按46km/h计算配属车，则初、近、远期配属车分别为16列、21列与34列，其中初期增购车1列，近、远期分别增加配属车3列与4列。

6.建筑方案分析

新建的地铁车站采用九号线同一技术标准，B型车6节编组。增建车站为带降压变电的地下二层岛式车站。车站负一层为站厅层，中部为公共区，公共区设3组楼扶梯与站台层相连，两端为设备房区。为了减少现有盾构区间废除工程量，车站长度控制在160m，车站的主要办公设备用房区设置在上行线外侧一跨空间内。负二层为站台层，站台宽度10m宽。车站总长160m，标准段宽28.0m，顶板覆约0.8m。车站总建筑面积14761.2m2，车站共设4个出入口，其中车站南侧2个出入口与风亭、紧急疏散口组合布置。站位所在迎宾大道地下管线较多，车站实施考虑将埋深较大管线沿车站外侧迁移。

通过调整市政管线布置，降低顶板覆土厚度到0.8m，控制车站站台有效宽度和车站长度，优化设备机房布置，降低车站建设规模，最终实现控制工程投资目的。