線站位不穩(wěn)定條件下地鐵起點換乘站方案研究
——以佛山地鐵容桂站為例

劉立軍,張 林

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司城市軌道交通設(shè)計研究院,北京 100055)

軌道交通作為能夠極大緩解城市交通客流壓力、提升城市服務(wù)品質(zhì)、改善環(huán)境質(zhì)量、推動綠色發(fā)展的公共交通形式，得到各地政府和市民的廣泛認可和重視。隨著地方城市逐步加大軌道交通建設(shè)力度，各地軌道交通網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化升級，在各種類型交通的互聯(lián)互通，改善軌道交通乘坐體驗的同時，極大地提升了軌道交通工程本身系統(tǒng)性的廣度和深度，增加了設(shè)計階段的不穩(wěn)定因素，加重了設(shè)計難度。特別是那些外部控制條件不穩(wěn)定、對工程建設(shè)影響極大，內(nèi)部功能定位不明確、規(guī)劃建設(shè)線網(wǎng)不穩(wěn)定的換乘車站尤其明顯[9-12]。

相對于常規(guī)地鐵換乘站較為穩(wěn)定的線站位條件，方案研究的重點是協(xié)調(diào)車站與外部控制條件，以及車站本身流線功能設(shè)計。佛山地鐵容桂站的線位、站位以及配線條件無法在上序工作中完成，必須依靠下序的車站方案協(xié)同研究才能確定上序的線站位條件。這種類型的車站方案研究方法不同于傳統(tǒng)車站遞進式的研究方法，而是需要采用平行推理、層層深入、交叉比較的研究方法，對同類型的車站具有一定借鑒意義。

1 工程概況

容桂站為佛山市地鐵3號線與9號線的起點站和換乘站，其中3號線為本工程，9號線為2030年遠期規(guī)劃線路。3號線車站位于碧桂公路、廣珠高速、廣珠城際西側(cè)，桂洲大道以北的規(guī)劃地塊內(nèi)，呈南北走向敷設(shè)于現(xiàn)狀道路下方，線站位和配線方案基本受控。規(guī)劃9號線車站沿規(guī)劃路東西向垂直3號線敷設(shè)，線站位和配線方案靈活多樣。

3號線車站全長392.0 m、標準段寬20.7 m，站臺寬度12 m。車站與遠期9號線進行無縫換乘，為9號線預(yù)留充足條件。近期車站共設(shè)2組低矮風(fēng)亭。地鐵北端風(fēng)亭位于規(guī)劃綠地內(nèi)，地鐵南端風(fēng)亭設(shè)置于寶華物流爛尾樓前。設(shè)3個出入口及1個消防疏散口。地鐵A號出入口位于規(guī)劃軌道交通用地內(nèi)，與廣珠城際容桂站進行換乘；B號出入口位于規(guī)劃軌道交通用地內(nèi)，與公交站進行換乘；C號出入口位于車站東北側(cè)，規(guī)劃商業(yè)地塊內(nèi)。消防疏散口位于車站西側(cè)規(guī)劃商業(yè)地塊內(nèi)。

2 車站外部控制性條件[7-8]

2.1 周邊用地規(guī)劃與現(xiàn)狀

車站位于廣珠城際、碧桂公路、廣珠高速西側(cè)，桂洲大道以北沿廣珠城際容桂站西側(cè)輔路呈南北走向敷設(shè)于現(xiàn)狀路下方。車站西南象限以商業(yè)金融用地為主，有寶華辦公樓及數(shù)家物流公司；車站西北象限為規(guī)劃居住用地；車站東側(cè)為城際容桂高架站、廣珠高速、碧桂公路以及規(guī)劃中的3號線停車場。碧桂公路、廣珠高速規(guī)劃道路寬130 m，南北走向，現(xiàn)狀道路為80 m寬，高架與輔路并行，交通繁忙。周邊現(xiàn)狀主要有公交站場和廣珠城際容桂站(已開通運營)，均平行位于車站東側(cè)。詳見圖1。

圖1 車站周邊現(xiàn)狀

2.2 周邊敏感性建筑

3號線車站位于城際容桂站與寶華爛尾樓之間33 m道路內(nèi)，車站主體及附屬設(shè)站條件苛刻，可基本穩(wěn)定3號線的車站位置以及附屬方案落實。詳見圖2。

圖2 3號線車站站位(左側(cè)為城際站、右側(cè)為寶華爛尾樓)

2.3 3號線下穿新有路立交公路橋

新有路立交橋位于3號線車站主體必經(jīng)通道上，車站的停車線段下穿橋樁，需結(jié)合橋樁現(xiàn)狀選擇合適的停車線布置方案。詳見圖3。

圖3 新有路立交橋

2.4 遠期9號線下穿公路及城際鐵路橋

遠期規(guī)劃的9號線垂直于3號線以及廣珠高速、碧桂公路與城際高架橋。該控制條件基本不可協(xié)調(diào)，可作為確定控制因素影響車站方案。9號線作為起點站，其站位、配線的選擇應(yīng)充分考慮橋樁的影響。詳見圖4、圖5。

圖4 廣珠高速、碧桂公路

圖5 城際高架橋

3 車站內(nèi)部控制性條件介紹[7-8]

3.1 建設(shè)時序

3號線為近期實施的線路，9號線為2030年遠期規(guī)劃線，尚未納入建設(shè)規(guī)劃。3號線車站應(yīng)重點研究近期合理的線站位方案，適當(dāng)考慮遠期9號線的實施條件，避免因9號線線站位不穩(wěn)定影響3號線方案。

3.2 3號線線路條件

3號線車站位于城際容桂站與寶華物流區(qū)之間的規(guī)劃道路下。作為起點站，根據(jù)行車專業(yè)要求需要設(shè)置站后停車線，站前單渡線。同時受線路走向和道路條件限制，車站出站后以半徑350 m的曲線進入桂洲大道，線站位穩(wěn)定，可調(diào)整空間不大。詳見圖6。

圖6 3號線線站位示意

3.3 遠期9號線線路條件

本站作為9號線的起點站，垂直3號線敷設(shè)，線路出站后沿新有路與桂州大道之間的規(guī)劃道路向西延伸。由于是起點站，根據(jù)行車要求，車站需要設(shè)置折返線，停車線需要結(jié)合實際情況具體調(diào)整。

4 控制性條件分析[9-12]

(1)現(xiàn)狀城際容桂站、寶華辦公樓以及新有路立交3座建構(gòu)筑物形成一個“口袋”將3號線車站主體、站后停車線、站前單渡線緊緊套住，并通過車站出站后的小半徑曲線，將3號線站位的口袋口緊緊扎牢。作為換乘車站，3號線只有線路埋深以及站臺形式兩項可以確認。

(2)9號線作為起點站，折返線與單渡線通常為車站的標準配置。但由于其為遠期規(guī)劃線路，且3號線車站東側(cè)的城際高架橋、高速公路屬于極難協(xié)調(diào)外部條件，因此行車專業(yè)基于外部協(xié)調(diào)的不可預(yù)測性，9號線的配線方案也無法確認。

(3)3、9號線均為起點站，則兩條線路的埋深關(guān)系無法從線站位的角度去研究，必須深入到具體的車站方案并得出最終的規(guī)模才能確定。

(4)3、9號線均為起點站，則兩線車站的站臺型式無法從線站位的角度去明確，必須結(jié)合外部控制條件、線路條件、行車組織、換乘流線等多方面進行研究，才有可能得出結(jié)論。

基于以上控制性條件分析，容桂站存在幾十種可能的換乘方案，如漫無目的一一比選，由于數(shù)量繁多且比選的基點不同，難以得出科學(xué)合理的方案。雖然本項目研究的是3號線車站方案，但如果直接對3號線車站進行研究，受到9號線不穩(wěn)定因素的影響，是無法得出確定性結(jié)論的。因此需要首先穩(wěn)定9號線。本站結(jié)合9號線多種可能性方案，采用平行推理、層層深入、交叉比較的研究方法。過程中需要對設(shè)計思路進行層層邏輯推理，每一步的研究結(jié)果并不一定能直接作為下一步的輸入條件，不能簡單地進行推薦方案和比較方案比選，為便于理解思路的推導(dǎo)過程本文以表格比較為主。

5 車站設(shè)計思路推導(dǎo)

5.1 折返線分析[1]

折返線的方案選擇對車站最終的方案確定至關(guān)重要，需要優(yōu)先研究。

3號線為近期實施工程，9號線為遠期預(yù)留工程，兩座車站均為起點站，均設(shè)有折返線。通過對線路周邊條件的初步分析，3號線具備站后折返條件，站位條件穩(wěn)定，站臺形式暫無法確定，僅為示意；9號線具備站后折返、站前折返兩種可能，對線站位影響較大，需分類研究。詳見表1。

本階段結(jié)論：站前折返9號線車站有效站臺距離3號線站臺明顯大于站后折返，且同口徑下，站前折返明挖規(guī)模大，協(xié)調(diào)難度大，因此推薦9號線采用行車功能較好的站后折返方案，考慮到下穿城際橋墩和快速路協(xié)調(diào)難度極大，站前折返方案也需要保留研究。

5.2 9號線站后折返線前提下方案分析

(1)9號線折返線的選擇[1-6]

9號線采用站后折返，折返線下穿城際以及高架快速路成為車站最重要的控制條件，由于既有城際以及高速公路僅預(yù)留了兩跨寬度較為合適的通道，根據(jù)外部控制條件分析，橋墩柱跨可滿足側(cè)式雙洞雙線和島式單洞單線的明挖區(qū)間通過。因此，需要明確島式站臺車站和側(cè)式站臺車站不同線路方案下折返線的優(yōu)缺點，詳見表2

表1 9號線站后折返、站前折返方案比選

表2 9號線站后折返下島式站臺與側(cè)式站臺功能比選

本階段結(jié)論：9號線采用站后折返的條件下，側(cè)式方案的停車線折返長度和車站整體土建規(guī)模均優(yōu)于島式車站，推薦9號線采用側(cè)式站臺敷設(shè)形式。

(2)9號線線路埋深研究[9-12]

結(jié)合建設(shè)時序以及建設(shè)規(guī)模，3號線優(yōu)先采用二層(暫時未能明確站臺形式)，預(yù)留9號線一層或三層側(cè)式車站方案。詳見表3。

本階段結(jié)論：9號線采用站后折返的條件下，推薦9號線采用地下一層側(cè)式站臺敷設(shè)型式。

(3)概算比較[1]

作為起點站，近期3號線采用二層島式或二層側(cè)式，遠期9號線采用一層側(cè)式車站方案，功能相似，需重點進行投資比較。由于3號線采用島式和側(cè)式站臺形式其前后明挖主體范圍不同，為確保概算比較的真實性，車站概算比較需要包含前后明挖區(qū)間同口徑比較。詳見表4。

表3 9號線一層車站與三層車站方案比選

表4 3號線二層島式與二層側(cè)式概算比選

本階段結(jié)論：在9號線采用站后折返線的條件下，3號線采用二層島式站臺車站，9號線采用一層側(cè)式站臺車站，近遠期土建綜合投資較經(jīng)濟，且僅預(yù)留土建接口，不需預(yù)留大量土建工程，換乘流線最短，車站施工對城際容桂站影響最小，綜合性能最好。

5.3 9號線站前折返線前提下方案分析[1-6]

9號線采用站前折返的線路條件下，經(jīng)行車專業(yè)確定只能采用島式形式?？紤]到9號線站前折返，則3號線、9號線關(guān)聯(lián)度較小，可只考慮3號線方案的優(yōu)缺點。前面已經(jīng)研究3號線二層島式優(yōu)于二層側(cè)式。本次只需要研究3號線一層側(cè)式和二層島式即可(起點換乘站允許出現(xiàn)同時為二層車站的情況)。詳見表5。

表5 3號線一層側(cè)式與二層島式方案比選

本階段結(jié)論：在3號線采用站后折返、9號線采用站前折返的線路條件下，3號線推薦二層島式車站。

5.4 思路推導(dǎo)結(jié)果[9-12]

經(jīng)過上述方案推導(dǎo)，9號線無論采用站前折返還是站后折返，3號線采用二層島式站臺形式都是最優(yōu)選擇，因此需要在3號線采用二層島式條件下對9號線站前、站后折返方案進行分析研究。詳見表6。

表6 9號線一層側(cè)式與二層島式方案比選

綜上所述，最終推薦3號線采用站后折返二層島式站臺車站作為近期實施方案，站廳側(cè)墻預(yù)留9號線接口條件，不預(yù)留土建節(jié)點工程。9號線根據(jù)日后線網(wǎng)條件可采用站前折返雙層島式、站前折返雙層側(cè)式、站后折返單層側(cè)式、站后折返三層側(cè)式等多種車站方式，靈活多變。

6 車站建筑方案

6.1 推薦方案

3號線車站為地下二層島式站臺車站與地下一層側(cè)式站臺的9號線形成T形臺臺換乘。

近期3號線實施過程中可結(jié)合配線上方自然形成空間預(yù)留9號線設(shè)備用房，面積約為17 500 m2。既充分利用了3號線車站自然形成的建筑空間，又不額外增加投資。遠期9號線建設(shè)階段則僅需考慮必要的少量設(shè)備用房，同時近期土建方案不需要做預(yù)留。該方案近期土建總建筑面積17 000 m2，遠期土建總建筑面積約26 000 m2。拆遷方面近期需對新有路高架橋、遠期對9號線站位兩側(cè)2 000 m2廠房實行拆遷。如圖7、圖8所示。

圖7 推薦方案總平面

圖8 推薦方案透視流線

6.2 比較方案

3號線車站為地下一層側(cè)式站臺車站與地下二層島式站臺的9號線形成T形臺臺換乘。3號線結(jié)合配線條件規(guī)模較大，不預(yù)留9號線設(shè)備用房，空間利用不合理、面積約為14 600 m2。9號線車站存在大量無法利用的自然形成空間，空間利用極不合理，總建筑規(guī)模不經(jīng)濟，遠期建筑面積28 600 m2。遠期9號線站位兩側(cè)廠房5 000 m2。站位比較方案如圖9所示。

圖9 比較方案總平面

6.3 方案比選小結(jié)

方案一與方案二均為T形換乘車站，換乘流線類似，區(qū)別在于3、9號線的建設(shè)時序，引起的單層與雙層工程近遠期實施的經(jīng)濟性研究，由于9號線線位不確定，以近期預(yù)留接口條件不預(yù)留土建工程較優(yōu)。由于兩線車站均含有折返線，基礎(chǔ)規(guī)模較大，考慮到一體化設(shè)計所具有的綜合優(yōu)勢，將遠期的設(shè)備用房近期建設(shè)是最優(yōu)的方案。因此最終推薦3號線采用站后折返二層側(cè)式站臺車站作為近期實施方案，預(yù)留9號線接口條件，不預(yù)留土建工程。

7 結(jié)語[9-12]

本站最大的設(shè)計難點是，常規(guī)設(shè)計中作為車站設(shè)計上序輸入條件的線站位需求變成車站方案需要輸出的設(shè)計結(jié)論。基于兩線起點換乘站的功能定位，其線路平面、縱斷面、配線、站臺形式的方案均出現(xiàn)了常規(guī)車站不可能出現(xiàn)的多種可能。通過簡單的控制因素排列組式的方案研究無法實現(xiàn)本站的設(shè)計目標，需要采用全新的研究方法，對這種多樣可能性進行梳理研究，才有可能得出理想的結(jié)論。本站設(shè)計從看似最不穩(wěn)定的9號線配線方案入手，通過平行推理、層層深入、交叉比較的研究方法，將雜亂無章的各種方案以一定的邏輯關(guān)系予以組合排列，最終得出近、遠期規(guī)模最經(jīng)濟，預(yù)留工程量最小，遠期換乘方案靈活性最大的包容性推薦方案。