城市軌道交通高架車站擴(kuò)編改造設(shè)計要點(diǎn)

邱麗麗 彭彥彬 陳苒迪 袁鳳東

(北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司， 100037， 北京∥第一作者， 高級工程師)

城市軌道交通車站擴(kuò)編改造通常是在既有車輛編組不能滿足系統(tǒng)運(yùn)能的條件下，對有效站臺進(jìn)行加長而引起的相關(guān)改造。車站擴(kuò)編改造除了涉及建筑空間及其尺度的調(diào)整外，還可能會引起對既有結(jié)構(gòu)以及相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)的改造。本類型改造在國外雖然較為常見[1]，但在國內(nèi)尚無實(shí)際工程案例。車站擴(kuò)編改造制約因素多、難度大、風(fēng)險高，改造工程具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性。北京地鐵13號線(以下簡為“13號線”)擴(kuò)能提升工程涉及5座既有高架車站由6B擴(kuò)編至8B，從2016年開始提出擴(kuò)編改造，經(jīng)歷了建設(shè)規(guī)劃、可行性研究及初步設(shè)計等多次專家論證及專題研討。截至目前，13號線擴(kuò)能提升工程可行性研究報告已經(jīng)獲得批復(fù)[2]，并已完成初步設(shè)計和專家審查，正在開展施工臨時占地、施工登記函等前期手續(xù)辦理工作。

13號線既有5座車站擴(kuò)編改造設(shè)計，北京地鐵4號線、北京地鐵大興線及10號線等線路的車站擴(kuò)編改造前期規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)表明：具備清晰的改造思路、選用合理的改造標(biāo)準(zhǔn)、正確把握設(shè)計過程中的要點(diǎn)，是車站擴(kuò)編改造工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

相較于高架車站，地下車站改擴(kuò)建難度更大、風(fēng)險更高；而相較于地下車站，高架車站則會涉及更多的與周邊城市交通、景觀等一體化融合工作。本文結(jié)合工作實(shí)踐，對高架車站擴(kuò)編改造設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行歸納及總結(jié)，旨在為后續(xù)城市軌道交通車站的擴(kuò)編改造提供借鑒。

1 高架車站擴(kuò)編改造的特點(diǎn)及難點(diǎn)

1) 車站一般建設(shè)年代較早，由于存在噪聲等環(huán)境問題，導(dǎo)致軌道沿線臟、亂、差。同時，受制于當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)水平，車站規(guī)模一般較小，站臺寬度較窄，出入口、樓扶梯等服務(wù)設(shè)施與實(shí)際客流需求難以匹配。因此，除了需要對站廳、站臺等的自身服務(wù)水平進(jìn)行提升外，還需要考慮帶動周邊設(shè)施、環(huán)境以及配套設(shè)施進(jìn)行整體提升，促進(jìn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，為“城市更新”提供動因。

2) 車站擴(kuò)編改造工程受既有條件限制，制約因素多、風(fēng)險高、難度大[3]。線路平縱斷面條件、車站配線、道床類型均會制約車站加長方向的選擇；既有車站建筑、結(jié)構(gòu)及立面型式制約擴(kuò)編改造方案；土建改造引起的設(shè)備系統(tǒng)改造，應(yīng)考慮其改造風(fēng)險及改造難度，需考慮對其設(shè)備及線纜等進(jìn)行防護(hù)，防止線纜損壞、斷路等，避免對運(yùn)營產(chǎn)生影響。另外，高架車站還受周邊場地、建(構(gòu))筑物等條件制約，限制條件多，改造風(fēng)險高、難度大。

3) 擴(kuò)編改造的車站，一般都承擔(dān)較高的客流量，土建施工及設(shè)備安裝調(diào)試均需要以不中斷運(yùn)營為前提。為保證乘客進(jìn)出站及正常運(yùn)營安全，需要制定分階段、分步驟的實(shí)施方案，并制定合理的應(yīng)急保護(hù)預(yù)案，改造工序復(fù)雜。

4) 目前國內(nèi)缺少城市軌道交通改造工程的綜合性規(guī)范。GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》適應(yīng)于地鐵新建工程，但未提及改建、擴(kuò)建工程。車站擴(kuò)編改造時，需要結(jié)合現(xiàn)狀條件，制定符合本線特點(diǎn)的、合理可行的標(biāo)準(zhǔn)，在工程可實(shí)施的基礎(chǔ)上提升服務(wù)水平。

2 高架車站擴(kuò)編改造原則與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

從高架車站擴(kuò)編改造的特點(diǎn)及難點(diǎn)分析中可以看出，車站改造要以既有車站的現(xiàn)狀條件為基礎(chǔ)，站在城市發(fā)展角度重新審視車站定位，合理制定車站服務(wù)水平，保證改造工程具備可實(shí)施性，盡量降低對既有車站運(yùn)營的影響。高架車站擴(kuò)編改造應(yīng)遵循如下的原則及標(biāo)準(zhǔn)：

1) 車站改造應(yīng)同步帶動城市更新。從原有的“以公共交通為導(dǎo)向開發(fā)(TOD)模式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤败壍澜煌ㄒ龑?dǎo)城市更新(TOR)模式”[4]，貫徹“改造車站就是改造城市”“車站改造與城市更新一體化”的設(shè)計理念，做到車站出入口及站前廣場與城市良好銜接,車站立面及景觀與城市融合。

2) 車站擴(kuò)編改造應(yīng)滿足客流使用要求。站廳與站臺的容納能力以及樓扶梯的通過能力，應(yīng)針對現(xiàn)狀及規(guī)劃客流進(jìn)行核算。服務(wù)設(shè)施如無障礙設(shè)施及節(jié)能設(shè)施等應(yīng)盡量按照現(xiàn)行規(guī)范要求執(zhí)行；受既有車站結(jié)構(gòu)限制無法執(zhí)行的系統(tǒng)，可適當(dāng)對其放寬要求。

3) 車站擴(kuò)編改造不應(yīng)對既有梁柱結(jié)構(gòu)、鋼構(gòu)件強(qiáng)度及構(gòu)造等產(chǎn)生重大影響。為減少新、老建(構(gòu))筑物的相互影響，車站擴(kuò)建區(qū)與既有結(jié)構(gòu)設(shè)縫分開，新增結(jié)構(gòu)柱、基礎(chǔ)在不影響車站功能下應(yīng)與既有結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)脫開。車站擴(kuò)編改造區(qū)的結(jié)構(gòu)執(zhí)行現(xiàn)行的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，既有車站結(jié)構(gòu)維持原有標(biāo)準(zhǔn)或者部分執(zhí)行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

4) 設(shè)備系統(tǒng)實(shí)施方案應(yīng)在保證既有線路不停運(yùn)、不降低既有運(yùn)輸能力安全等級條件下進(jìn)行，應(yīng)利于工程實(shí)施。設(shè)備安裝過程中，新、舊設(shè)備應(yīng)能獨(dú)立運(yùn)行，白天既有系統(tǒng)運(yùn)營，夜間新系統(tǒng)調(diào)試，在不同設(shè)備聯(lián)調(diào)前完成各設(shè)備系統(tǒng)的調(diào)試；在聯(lián)調(diào)聯(lián)試之后，既有系統(tǒng)退出，再啟用新系統(tǒng)；既有設(shè)備機(jī)房內(nèi)的設(shè)備清點(diǎn)完畢后，才可考慮拆除既有設(shè)備。

5) 在車站改造過程中，車站各系統(tǒng)應(yīng)滿足原有消防標(biāo)準(zhǔn)的要求，擴(kuò)建后應(yīng)滿足現(xiàn)行消防標(biāo)準(zhǔn)的要求。對于不滿足的系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行相關(guān)性能化設(shè)計。

3 高架車站擴(kuò)編改造方案設(shè)計思路

遵循高架車站擴(kuò)編改造原則與標(biāo)準(zhǔn)，通過對相關(guān)工程的研究，總結(jié)出的高架車站擴(kuò)編改造方案研究工作技術(shù)路線如下：

1) 根據(jù)線路平縱斷面條件、車站兩端用地情況，研究站臺加長方向。對加長方向涉及道岔改造的，需要根據(jù)道床類型梳理研究配線改造方案，優(yōu)先改造碎石道床道岔，并判斷配線調(diào)整方案是否滿足現(xiàn)行規(guī)范和運(yùn)營需求。

2) 計算擴(kuò)編后高架車站客流量的變化對站臺寬度、樓扶梯及安檢機(jī)數(shù)量、設(shè)備用房面積等的要求。對車站公共區(qū)擴(kuò)建改造方案進(jìn)行研究，分析站臺加長和加寬方案，以及樓扶梯和電梯改建方案；對車站各層進(jìn)行擴(kuò)建方案研究和比選。

3) 分析進(jìn)出站客流量及進(jìn)出站不同方向的客流占比，開展車站與周邊銜接方案研究。分析站前廣場、出入口及其一體化方案，給出進(jìn)出站客流流線、站廳至站臺客流流線、換乘客流流線的組織方案。

4) 對站臺加長方案以及站廳外擴(kuò)鋼屋架方案進(jìn)行研究。分析新、舊屋面的銜接方案，保證改造后鋼屋架與既有車站及周邊城市融為一體；分析新建鋼屋架的必要性以及既有鋼屋架拆除的可行性。

5) 針對擴(kuò)建前后車站規(guī)模及設(shè)施改造內(nèi)容，從新擴(kuò)建及既有改造兩部分進(jìn)行梳理分析，并與既有車站方案進(jìn)行詳細(xì)對比。對新擴(kuò)建部分，給出外擴(kuò)界面；對既有改造部分，分析對既有用房及公共區(qū)位置、性質(zhì)、面積等的調(diào)整，以及分析因土建調(diào)整引起的對設(shè)備專業(yè)的影響。

6) 根據(jù)新擴(kuò)建及既有改造內(nèi)容，保證施工過程中進(jìn)出站及不停站運(yùn)營，梳理土建施工工序。

7) 根據(jù)土建施工工序，進(jìn)行設(shè)備專業(yè)方案及工序籌劃。

8) 對車站改造方案進(jìn)行服務(wù)效果評價。各部位設(shè)施通過能力和區(qū)域面積，可以按照中國城市軌道交通協(xié)會2016年發(fā)布的《地鐵列車定員、車站規(guī)模動態(tài)計算方法及其標(biāo)準(zhǔn)研究成果介紹》中的“舒適”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。

4 高架車站擴(kuò)編改造要點(diǎn)分析

1) 公共區(qū)擴(kuò)建有兩個改造思路：思路一，基于原來的公共區(qū)擴(kuò)大，把設(shè)備用房搬出去，稱之為“大改造”；思路二，既有設(shè)備用房基本不變，新擴(kuò)建部分與原公共區(qū)連通后作為新的公共區(qū)，稱之為“小改造”。兩種改造思路有不同的適應(yīng)條件，對于設(shè)備系統(tǒng)同步改造建議推薦“大改造”方案。“大改造”方案可以保證新系統(tǒng)接入新用房，既有系統(tǒng)維持原用房；新、舊設(shè)備在施工及調(diào)試過程中可以共存，倒切更便捷、更安全；調(diào)試后，既有系統(tǒng)退出拆除，新系統(tǒng)投入使用?！按蟾脑臁狈桨副苊饬恕靶「脑臁狈桨复嬖诘膯栴}及風(fēng)險：“小改造”方案在既有用房內(nèi)改造，新建及改造相互制約；既有路由及管線資源緊張，需要在既有用房內(nèi)開、擴(kuò)孔洞，風(fēng)險較高；需要采用過渡設(shè)備，可靠性比較低，施工期間存在設(shè)備線纜損壞或短路等風(fēng)險。

2) 為保證乘客進(jìn)出站流線，對擴(kuò)建改造部分進(jìn)行分期、分塊施工。新建站廳能否提前投入使用，主要受制于既有設(shè)備與新系統(tǒng)是否兼容、既有設(shè)備供電負(fù)荷能否滿足新擴(kuò)建站廳的用電需求。13號線的FAS/BAS(火災(zāi)報警系統(tǒng)/環(huán)境為設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))設(shè)備停產(chǎn)，既有系統(tǒng)無法擴(kuò)容，新建站廳區(qū)域FAS/BAS無法接入既有系統(tǒng)。新建站廳區(qū)域如必須投入使用，為滿足運(yùn)營安全，F(xiàn)AS/BAS則需新增過渡設(shè)備，并為新增過渡設(shè)備提供相應(yīng)的機(jī)房和車控室條件，且新建區(qū)域在過渡期間無法接入既有控制中心，僅能實(shí)現(xiàn)車站級監(jiān)控；新建站廳面積大，新增照明、通信(終端設(shè)備)、安檢、AFC(自動售檢票)閘機(jī)等需新增供電負(fù)荷，需核實(shí)既有供電是否滿足用電量需求；另外，新增設(shè)備在過渡期間需要先接入既有系統(tǒng)，在新系統(tǒng)投入使用后還需二次線纜割接接入新系統(tǒng)，造成既有管線敷設(shè)路由緊張，增加設(shè)施難度。因此，建議新建站廳在施工期間不提前投入使用，可增加值守人員作為臨時通道用于進(jìn)出站。在新系統(tǒng)完全投入使用后，對消防系統(tǒng)進(jìn)行一次性驗(yàn)收。

3) 結(jié)合13號線5座車站改造設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，對于新增設(shè)備是否提前投入使用，可采用如下方案：各站相對獨(dú)立、無需接入中心，且不會引起過大動力負(fù)荷的系統(tǒng)，如通風(fēng)空調(diào)機(jī)械排煙、動力照明、給排水等系統(tǒng)，可提前投入使用；導(dǎo)致供電系統(tǒng)能力不足的大功率設(shè)備，如新增的自動扶梯及電梯等，不提前投入使用；提前投入使用會導(dǎo)致其他專業(yè)多次來回倒切接入的系統(tǒng)，如綜控室、供電系統(tǒng)等，建議不提前投入使用；新系統(tǒng)無法接入老系統(tǒng)或老系統(tǒng)無法擴(kuò)容的系統(tǒng)，如通信、信號、FAS、BAS等，在全線設(shè)備系統(tǒng)更新投入使用之后，方能對設(shè)備區(qū)進(jìn)行整體拆除。

4) 高架車站不同于地下車站，改造難度及風(fēng)險相對較低。一般情況下，如果周邊具備場地條件就可進(jìn)行站臺增長及站廳擴(kuò)建。對于新、舊屋頂及立面，需做好銜接工作。同時考慮屋面排水、擴(kuò)建后室內(nèi)外的景觀及空間效果，綜合判斷是否對既有屋頂和立面進(jìn)行拆除。若進(jìn)行拆除，需先建新屋頂、安裝新設(shè)備。新設(shè)備投入使用后，再拆除。拆除時，利用夜間停運(yùn)期間從兩側(cè)向中間逐榀拆除，盡量減少對運(yùn)營的影響。

5 結(jié)語

城市軌道交通的骨干線路一般都占據(jù)城市主要的客流走廊，分擔(dān)客流量大，但建設(shè)年代都較早，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低。新建線路不可能從根本上解決既有線路運(yùn)能不足的矛盾，因此線路擴(kuò)能、車站擴(kuò)編成為必然。

車站擴(kuò)編改造制約因素多、風(fēng)險高、難度大。本文結(jié)合13號線5座高架車站擴(kuò)編改造工作實(shí)踐，歸納總結(jié)了高架車站擴(kuò)編改造的特點(diǎn)及難點(diǎn)、設(shè)計原則及標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計思路，并對設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行了分析。后期隨著13號線5座改造車站設(shè)計和施工的開展，預(yù)計將會產(chǎn)生新的技術(shù)難點(diǎn)，期望本文可為后續(xù)城市軌道交通車站擴(kuò)編改造設(shè)計提供借鑒思路。