合肥軌道交通4號(hào)線設(shè)計(jì)分析

中鐵合肥建筑市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽 合肥 230000

合肥軌道交通4號(hào)線是在1號(hào)線和2號(hào)線工程的基礎(chǔ)上續(xù)建的線路，2014年通過(guò)了國(guó)家發(fā)改委第二輪軌道交通建設(shè)規(guī)劃批復(fù)《合肥市城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃（2014—2020）》，是合肥市軌道交通“L型”市區(qū)骨干線。作為合肥市軌道交通基本網(wǎng)絡(luò)的骨干線，該項(xiàng)目的建設(shè)將極大改善城市交通狀況。同時(shí)該項(xiàng)目對(duì)其他項(xiàng)目的開(kāi)展也有一定的參考和借鑒意義。

1 合肥軌道交通4號(hào)線工程概況

合肥市軌道交通4號(hào)線是一條自西向東北的“L型”市區(qū)骨干線，西起雞鳴山路站，北至東方大道站，與3號(hào)線構(gòu)成組合環(huán)線，形成“十字+環(huán)形放射”的軌道交通線網(wǎng)骨架。全線覆蓋合肥市東西向主要客流走廊，串聯(lián)科技創(chuàng)新基地、政務(wù)文化中心、合肥南站中心三大中心，連接了西南、東北兩大產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶，支撐了“雙心兩扇兩翼”的城市空間發(fā)展布局。該項(xiàng)目帶動(dòng)了沿線的高新區(qū)、合肥南站中心區(qū)、包河商業(yè)區(qū)、瑤海區(qū)等區(qū)域的發(fā)展[1]。

線路全長(zhǎng)41.38km，共設(shè)31座車(chē)站，均為地下站，其中換乘站10座（見(jiàn)圖1）?？偼顿Y276.75億元，于2016年開(kāi)工，計(jì)劃2021年底建成。

圖1 合肥軌道交通4號(hào)線平面示意圖

該線路位于合肥市高新區(qū)、政務(wù)區(qū)、新站區(qū)，屬于江淮波狀平原，沿線可劃分為5個(gè)工程地質(zhì)單元[2]，具體如下所述。

（1）工程地質(zhì)Ⅰ單元：科學(xué)城車(chē)輛段—金桂路站（不含），地貌類(lèi)型為河流侵蝕堆積形成的二級(jí)階地。該范圍共6站7區(qū)間。

（2）工程地質(zhì)Ⅱ單元：金桂路站—伊寧路站（不含），地貌類(lèi)型為河流侵蝕堆積形成的二級(jí)階地。該范圍共14站14區(qū)間。

（3）工程地質(zhì)Ⅲ單元：伊寧路站—和平路站（不含），地貌為河流相沉積的南淝河一級(jí)階地、河漫灘。該范圍共2站2區(qū)間。

（4）工程地質(zhì)Ⅳ單元：和平路站—北二環(huán)路站（不含），地貌類(lèi)型為河流侵蝕堆積形成的二級(jí)階地及古河道沉積的砂土層。該范圍共3站3區(qū)間。

（5）工程地質(zhì)Ⅴ單元：北二環(huán)路站—終點(diǎn)，地貌類(lèi)型為河流侵蝕堆積形成的二級(jí)階地及局部古河道沉積的砂土層。該范圍共6站6區(qū)間。

由于該工程地質(zhì)特殊，加上市政規(guī)劃影響，該工程穿越城市核心區(qū)，環(huán)境非常復(fù)雜。全線車(chē)站均為深大基坑，區(qū)間建（構(gòu)）筑物相對(duì)密集，多次下穿河流湖泊、國(guó)鐵線，下穿或側(cè)穿橋樁、重要市政管線等多達(dá)100余處，部分地段為河漫灘地層，給項(xiàng)目實(shí)施帶來(lái)了極大的困難。通過(guò)歸納總結(jié)既有線經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)人員針對(duì)該工程的車(chē)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)型式、區(qū)間工法及始發(fā)接收方式、交通疏解方式進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化研究；針對(duì)關(guān)鍵車(chē)站、全線風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行了重點(diǎn)研究；針對(duì)弱膨脹地層、抗浮水位、凍結(jié)法等專(zhuān)題進(jìn)行了創(chuàng)新性研究，并產(chǎn)生了許多新穎的工藝工法。

該項(xiàng)目采用LED光源、智能照明控制系統(tǒng)、智能低壓配電及控制技術(shù)等高效節(jié)能產(chǎn)品及智能化控制技術(shù)，節(jié)約了能源；場(chǎng)段建筑均按滿足綠建2星要求設(shè)計(jì)，給排水設(shè)計(jì)充分響應(yīng)國(guó)家提倡雨水利用、節(jié)能減排的理念，選用綠色環(huán)保的給排水循環(huán)利用與節(jié)能系統(tǒng)。

2 地鐵設(shè)計(jì)中的技術(shù)研究及創(chuàng)新

2.1 遠(yuǎn)期線路預(yù)留換乘實(shí)施

4號(hào)線與線網(wǎng)規(guī)劃中的其他8條市區(qū)地鐵線均形成換乘，該項(xiàng)目具有換乘車(chē)站眾多的顯著特點(diǎn)（遠(yuǎn)期10個(gè)），設(shè)計(jì)充分考慮人性化，從可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性入手進(jìn)行了多方案研究比選。各個(gè)換乘車(chē)站均根據(jù)線路條件、換乘客流、環(huán)境條件等因素綜合研究比選確定換乘形式，為乘客提供良好的換乘條件；同時(shí)又考慮近、遠(yuǎn)期結(jié)合，為遠(yuǎn)期線路實(shí)施留有良好的銜接條件。對(duì)發(fā)揮地鐵網(wǎng)絡(luò)化效益、體現(xiàn)軌道交通在城市交通中的骨干作用、實(shí)現(xiàn)城市交通一體化發(fā)展，具有重要作用。

針對(duì)該項(xiàng)目換乘車(chē)站眾多的顯著特點(diǎn)（遠(yuǎn)期10個(gè)），設(shè)計(jì)充分考慮人性化，從可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性入手進(jìn)行了多方案研究比選，全面論證了換乘站方案的合理性和可行性。為遠(yuǎn)期線路換乘的車(chē)站預(yù)留必要的工程實(shí)施條件，與既有線換乘時(shí)，選擇換乘客流沖擊小的換乘方式。換乘車(chē)站出入口優(yōu)先考慮共享的原則，統(tǒng)一布局、節(jié)約用地。

2.2 4、6號(hào)線拆分運(yùn)營(yíng)研究

依據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)規(guī)劃對(duì)4、6號(hào)線拆分運(yùn)營(yíng)的需求，為了充分論證拆分的必要性和合理性，項(xiàng)目組編制了《4、6號(hào)線預(yù)留拆分和貫通運(yùn)營(yíng)條件專(zhuān)題報(bào)告》，并通過(guò)了專(zhuān)家評(píng)審。經(jīng)深入研究論證，該項(xiàng)目設(shè)豐樂(lè)河路站為雙島四線車(chē)站，4、6號(hào)線在豐樂(lè)河路站實(shí)現(xiàn)同臺(tái)換乘，并且兼顧小交路折返，既能滿足近期建設(shè)和運(yùn)營(yíng)要求，又能方便拆分后的運(yùn)營(yíng)管理及乘客換乘，還對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行了兼容性預(yù)留，具有良好的前瞻性。

2.3 直膨式蒸發(fā)冷凝技術(shù)

根據(jù)合肥軌道“技術(shù)成熟、安全可靠、節(jié)能高效、環(huán)保衛(wèi)生、維修簡(jiǎn)便的設(shè)備”原則，對(duì)部分協(xié)調(diào)附屬用地困難的車(chē)站推薦采用蒸發(fā)冷凝技術(shù)。

風(fēng)墻型蒸發(fā)冷卻直膨式空調(diào)系統(tǒng)充分利用風(fēng)道中既有面積，提高了風(fēng)道的利用效率。同時(shí)，將壓縮機(jī)及冷凝器直接置于空調(diào)機(jī)組內(nèi)，摒棄了傳統(tǒng)冷凍水及冷卻水輸配系統(tǒng)，能有效減少空調(diào)機(jī)房面積。

該線高鐵站、呈坎路站采用創(chuàng)新式的直膨式蒸發(fā)冷凝技術(shù)，即取消地面冷卻塔，減少了占地面積，提高了地面景觀品質(zhì)，節(jié)約了成本。

2.4 車(chē)站形式標(biāo)準(zhǔn)化制定

項(xiàng)目采用12m單柱島式車(chē)站作為全線的標(biāo)準(zhǔn)站，提升了全線車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)，在不擴(kuò)大車(chē)站規(guī)模和增加投資的前提下，通過(guò)建筑設(shè)計(jì)內(nèi)部挖潛，以車(chē)站中部混凝土無(wú)障礙電梯代替結(jié)構(gòu)柱，站中心兩側(cè)柱距離為10m，車(chē)站公共區(qū)長(zhǎng)度達(dá)到90.1m，公共區(qū)采用雙扶梯+T型樓梯+樓、扶梯布置形式，最大限度地釋放了車(chē)站空間，體現(xiàn)了以人為本，在后期線路中應(yīng)予以推廣。

2.5 弱膨脹土地層地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該工程南淝河一級(jí)階地和二級(jí)階地范圍內(nèi)分布的黏土②、黏土③、黏土④層均具有膨脹性，具有顯著的吸水膨脹和失水收縮的變形性能，因此該線受膨脹土影響的范圍較大。參考國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)[3-5]以及類(lèi)似地層市政工程設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用“短開(kāi)挖（指基坑開(kāi)挖深度不宜過(guò)大）、快封閉（一邊挖一邊對(duì)樁間暴露土體進(jìn)行掛網(wǎng)噴砼，保證土體的臨空面在最短時(shí)間內(nèi)封閉）、強(qiáng)措施（由于樁間土體有膨脹性，為保證樁間土體的穩(wěn)定，結(jié)合合肥地區(qū)基坑支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)采取對(duì)樁間掛網(wǎng)噴砼中增加加強(qiáng)鋼筋的做法來(lái)處理）、防滲入（因雨水滲透、地下市政管線破裂滲漏水等情況造成膨脹土的含水量發(fā)生較大變化）、留基土（基坑挖土接近基底設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，宜在其上部做好一定高度預(yù)留）”等手段，最大限度地減少了膨脹土的危害[6-7]。

2.6 重視站點(diǎn)一體化等專(zhuān)題設(shè)計(jì)

該工程項(xiàng)目增加了交通銜接和站點(diǎn)一體化及車(chē)輛段上蓋開(kāi)發(fā)專(zhuān)題研究，對(duì)沿線的交通接駁、每一處一體化方案進(jìn)行了概念設(shè)計(jì)，其成果在同類(lèi)技術(shù)中遙遙領(lǐng)先，充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和前瞻性。

3 結(jié)束語(yǔ)

地下工程設(shè)計(jì)控制因素較多，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中多收集相關(guān)資料，根據(jù)線路特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察情況，在方案設(shè)計(jì)階段進(jìn)行專(zhuān)家多方論證，最終設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。合肥市軌道交通4號(hào)線根據(jù)自身特點(diǎn)，形成了上述設(shè)計(jì)特色與創(chuàng)新，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供類(lèi)似工程參考。