地下工程老专家经验讲座.doc

城市轨道交通工程设计常识 周心培2004.12前言轨道交通和隧道工程是城建院的两大支柱专业。近年来，宜万、甬温、温福铁路和武广客运专线隧道设计任务繁重，北京、苏州、广州地铁设计也是忙得不可开交。大批新生力量投入到隧道和地铁的设计工作中来，形势大好。为使新参加工作的年轻同志们对隧道和地铁有所了解，特把平时所见所闻的资料罗列出来给大家作个参考。隧道专业方面以“铁路隧道史”为蓝本，回顾我国铁路隧道技术的发展历程；以大瑶山隧道和秦岭隧道为例，介绍我国当代铁路隧道技术的最高水平；最后简要地展望一下隧道及地下工程发展的前景。文中内容只是个人阅读的笔录，有兴趣者可进一步找原文研究。轨道交通工程确是一项庞大复杂的系统工程。个人的学识有限，简单介绍不能解决如何设计的问题，只希望使大家建立个基本概念。介绍包括基础篇、车站区间篇、设备篇和工程实例篇，目的是为使读者知道什么是轨道交通，其设计包括哪些内容，曾经有过哪些经验教训。实例篇只列了个提纲，有的已有专文可作参考，如果有兴趣可另作专题交流。今借院网城建院网页一角，把“我国铁路隧道技术的发展与展望”和“城市轨道交通工程设计概论”发表出来，希望能省却读者一些翻阅资料的时间。许多专业性的问题远非、四、五万字能解决的，具体问题可以另作专题讨论。因本人水平有限，文中谬误之处在所难免，真诚欢迎各位同仁批评指正。周心培2004.12城市快速轨道交通工程设计概论基础篇1、轨道交通分类 城市轨道交通顾名思义就是车辆在轨道上行驶的公共交通系统。火车，有轨电车等等都属于轨道交通，前者属于较长距离的城际间的交通，后者是低速行驶于街市的公共交通，但两者都不属于通常所说的城市快速轨道交通系统。粗略地可以将城市快速轨道交通分为地铁和轻轨两大类，其中轻轨又可分为普通轮轨式、独轨跨座式和独轨悬挂式三种。武汉市轨道交通1号线即属普通轮轨式的轨道交道。广州地铁4号线的车辆采用线性电动机和特殊的轨道，但本质上仍属轮轨式的交通方式。台北捷运的木栅线，采用的是胶轮车，在特别的砼轨槽内行驶，也属于轮轨式交道。上海龙东路至浦东机场的磁悬浮线，没有通常意义上的车轮和钢轨，不属于城市快速轨道交通之例。目前重庆正在修建的就是独轨跨座式轨道交通工程。独轨悬挂式类似于悬挂的索道缆车，只是车辆不是挂在缆索上，而是挂在专门的钢梁上，跨距可以做得比较大，用在一些公园和旅游区比较合适。在我国独轨悬挂式作为正规的城市轨道交通还没有建设实例。地铁普通轮轨式轻轨普通轮轨式独轨跨座式独轨悬挂式2、地铁与轻轨有人认为在地下跑的叫地铁，在地面上、在高架桥上跑的叫轻轨，这样区分对不对呢？最早的地铁确实是在地下跑的，要不怎么会叫地铁呢，而轻轨也确实大多数是在地面上跑，特别是在高架桥上跑，但严格讲这样区分是偏面的。国际上对地铁和轻轨是以车辆的轴重来区分的：载客量大，车辆编组长，车辆轴重大，需要采用较重钢轨和轨道的划为地铁：而载客量相对较小，车辆编组也较短，车辆轴重较轻，可以采用轻型钢轨和轨道的则划为轻轨。当然这样划分也不是绝对的，例如武汉轻轨铺设的钢轨与地铁一样，都是60kg/m钢轨，这是因为重型轨线路稳定性好、耐磨、有利于运营。在我国A型车的轴重约16t，属于地铁车辆；C型车的轴重约11t，属于轻轨车辆；而B型车的轴重约14t，介于A型和C型两者之间，地铁和轻轨都可以采用。北京地铁采用的就是B型车，武汉轻轨采用的也是B型车。客流量大的轨道交道，往往采用大型车、大编组、重型轨道，并且多穿行于闹市，所以一般采用地下线，即所谓“地铁”；客流量小的轨道交通，相应地采用小型车、小编组、轻型轨道，多行驶于郊区和非繁华地区，有条件建成高架线，甚至地面线，以降低造价，一般简称为“轻轨”。对一条轨道交通线而言，可以根据需要时而走在地上，时而走在地下，并无绝对的区分。例如：上海轨道交通明珠线，其一期工程（西半环）系利用老沪杭铁路路基建的高架线；二期工程过黄浦江走浦东极大部分为地下线。明珠线的车辆和轨道与地铁完全一样，从上面的定义划分，明珠线当属“地铁”。3、城市快速轨道交通的优缺点世界上一些繁华的大城市都建有发达的轨道交通（地铁），照外国人的说法，一百万以上人口的大城市应该修地铁。地铁被认为是现代化大城市解决交通问题的根本性手段。从上个世纪90年代开始，我国大陆己经建成和在建地铁或轻轨的城市有北京、天津、上海、广州、南京、武汉、重庆和深圳等8个城市：已经向国家申报立项积极筹建或准备审报的有哈尔滨，沈阳、青岛、苏州、杭州等20余个城市。下面简要介绍一下现代化城市轨道交通的优缺点。3.1快速轨道交通的优越性（1）安全地铁和轻轨或深埋地下、或高架空中，即便行驶于地面也是全封闭的。每条轨道交通都采用双线独立运营，与地面交通之间完全是立交关系，因此其运营十分安全。（2）正点正因为采取独立运营和立交方式，最大限度地避免了交通事故和交通阻塞，因此能确保行车的正点率在百分之九十八以上。在北京和上海坐地铁已经成为“上班族”出行的首选交通方式。（3）快速同样由于其安全性和高正点率保证了轨道交通运行的高速度。地铁车辆的设计构造度为80km/h，旅行速度在35km/h左右。而地面公交车辆的旅行速度很难确保达到25km/h。（4）舒适无论是在地铁车站里，还是在车厢里冬暖夏凉四季如春的小气侯、柔和的色彩、明亮的灯火、优雅的环境给人以“宾至如归”的家的感觉。常常可以看到一些年青的旅客朋友手不释卷地坐在车厢里，完全忙却了旅途的遥远和疲劳。这自然也是颠跛急转的地面公共交通望尘莫及的。（5）节能城市轨道交通车辆都采用电动车组，以电为牵引动力。而通常的城市地面车辆除电车外都是以柴油或汽油为能源。众所周知，电能转换为车辆的机械能的转换效率是60%70%，而燃料转换为机械能的效率只有25%左右，两者相差一倍以上。所以说现代化的城市轨道交通是节能型的交通。（6）环保因为现代城市轨道交通是以电为能源，所以在行驶中不排放废气、废液，对周围环境不产生有害影响。唯一可能带来负面影响的是地面线或高架路段列车行驶中产生的噪声污染，但采取必要的措施，如：采用减震道床、隔声屏障或胶轮车等是可以防治的。3.2快速轨道交通存在的问题 （1）高造价任何事物都有两面性，在众多优点的背后是高造价和高投入，以至使一般城市承受不起。上世纪80年代末，上海地铁的造价是每公里约人民6亿元：到90年代初，广州地铁的造价达到每公里人民币7.8亿元。建一条地铁要花上百亿元，这笔钱中有百分之三十至四十是用来购买外国的车辆和机电设备，老百姓的血汗钱哗哗地流进了洋人的荷包。1995年，国家注意到了这个问题的严重性，下达了国务院60号文件，规定新建地铁工程的车辆及设备的国产化率必须达到70%以上。此后，提高了国产化率，各个城市的地铁造价基本上都能控制在每公里人民币5亿元左右。但这对于经济实力不够雄厚的城市仍然是可望而不可及的事。（2）低效益城市轨道交通在高投入的同时并不能带来高的经济效益。相反，一条地铁线每年都可能造成上亿元的亏损。以武汉轻轨一期工程来说，不计折旧每天的亏损约在人民币20万左右。所以城市轨道交通是以社会效益为主的基础设施工程，一般只能由政府投资建设。世界上只有少数几个城市的地铁是盈利的，我国的香港就是其中之一。其实香港地铁的盈利并不在于地铁本身的票房收入，而在于与地铁密切相关的房地产等的综合物业开发。所以在地铁的设计阶段就要同时做好相关物业的规划，并争取与地铁建设同步实施。纵观城市轨道交通的优缺点，其服务大众、以人为本的优点是主要的，而其缺点随着技术和经济的发展是可以克服和改善的。4、设计年限与设计阶段4.1设计年限城市轨道交通设计经常要涉及到“设计年限”，路网规划要分年限，线路建设要分年限，客流预测要分年限，行车交路要分年限，车辆及设备配置要分年限。根据城市块速轨道交通工程项目建设标淮的有关规定，设计年限分为初期、近期和远期，具体的时段划分规定如下：初期建成通车后第3年近期建成通车后第10年远期建成通车后第25年以武汉地铁1号线为例，假设于2010年建成，则初期为2013年，近期为2020年，远期为2035年。4.2设计阶段 轨道交通工程在完成前期预可、工可、立项工作后转入设计阶段。根据“城市快速轨道交通工程建设标准”，设计可分为三个阶段：总体设计总体性的方案设计，以优化总体方案为目的。初步设计专业性的方案设计，以落实具体专业方案为目的。施工设计详细设计，提供施工图。各个城市的情况不同，设计阶段也不同。广州、南京等城市均按三阶段设计，北京、上海也有采取两阶段设计的，即无总体设计。5、轨道交通的建设规模5.1轨道交通类型的划分根据城市块速轨道交通工程项目建设标淮，城市轨道交通工程的建设规模按远期单向客运能力（断面运量）划分为三个运量等级和规模，即高运量、大运量和中运量，相应的技术特征见下表：各级城市快速轨道交通相关技术特征表线路等级运能分类高运量大运量中运量中运量类型归属地铁地铁轻轨轻轨线路型式全封闭全封闭全封闭半封闭单向运能（万人小时）5-73-51.5-3.512列车最大长度（m用车型AB或AB、L或单轨B或D列车最大编组8辆6辆5辆4辆列车最高速度（km-h）801008010060-8060旅行速度（km-h）35-4535-4535-4520-30适用城市人口（万人）300300150100按建设标准，级为有轨电车，旅行速度15-20km/h，故不列入。5.2新建轨道交通工程的规模 我国城市块速轨道交通工程项目建设标淮对新建轨道交通工程的建设规模有如下规定：（1）初期高峰断面客流大运量线不应小于1万人，中运量线不应小于6千人。也就是说客流不足不应该建设，应采用其他交通方式；（2）初期新建线路大运量线不宜小于15km，中运量线不宜短于10km，太短的线路运营上、经济效益上均不可取：（3）线路末端2-3个区间的平均高峰客流不宜小于全线最大高峰客流的0.25-0.30。如果用上述规定来核查在建或已建的轨道交通线，有很多是不符合规定的。如武汉轻轨一期工程长度太短影响效益；广州地铁2号线琶洲岛段客流量不足全线最大断面的1/4。但地方上往往会以地铁建设带动沿线开发为由，扩大建设规模。5.3轨道交通的建设实施一条线的建设应按不同年度的运量，分项分类合理地分期实施：（1）地下车站及区间隧道工程应按远期规划一次建成，其他高架及地面工程可以根据客流情况分期延伸和增建。（2）车辆应按初期客运量配置。车辆基地应按远期设计规模规划控制用地，整备、检修设施按近期规模建设，地面建筑应根据工艺要求结合远、近期需要建设。（3）各系统运营设备中有的随着技术的发展更新换代很快，因此宜分阶段配置。经技术、经济比较后，供电设备可按远期一次建成。6、城市快速轨道交通项目组成 一条轨道交通线路一般长度在20m左右，北京地铁1号线、上海地铁1号线、广州地铁1号线、南京地铁1号线、深圳地铁1号线等的建设长度都在20km以内，但地铁“麻雀虽小，五脏齐全”。由于要求高密度地运营，为了保证其安全、快速、正点和高水平的服务，因此许多设备和技术方面比大铁路复杂、先进。城市快速轨道交通工程的设计项目组成分两大类，即：工程基本设施和运营设备系统。6.1工程基本设施轨道一般采用整体道床路基地面线及车场线多为路基桥梁高架区间桥梁隧道地下区间隧道车站地下车站和高架车站主变电所实现从城市电网到地铁用电的转变控制中心调度指挥整（几）条地铁的运营管理车辆基地车辆维修停放等的综合基地车辆（基地）段往往与其他保障体系合建，包括材料总库、综合维修和技术培训基地等，有时控制中心也建在其中。6.2运营设备系统车辆输送旅客的载体供电为车辆、机电设备和车站提供动力及照明通风车站、区间隧道换气降温空调用于车站环境温度的控制通讯信息传输信号指挥行车、保障安全给排水供给生产生活用水，抽排废水污水消防水消防和气体消防防灾报警灾害事故的监测和报警自动扶梯各层间旅客输送屏蔽门保障站台旅客安全，屏蔽环控范围自动售检票直接为旅客服务的票务设施监控设施环境、灾害、电力等监控、信息采集和微机管理系统等7、轨道交通路网规划7.1路网规划设计的基本原则（1）路网规划的线路走向应该和城市的主客流方向相一致；（2）路网规划应与城市的总体规划密切结合，并适当预留发展延伸的余地；（3）线网应布置均匀，密度适当，换乘方便，“时距”最短；（4）轨道交通路网应与公交线网有机地衔接，优势互补；（5）路网上各条线的客流力求均匀；（6）环线的作用是为避免集中在市中心区换乘。环不宜大，特别要注意环线本线要有一定的客流；（7）车辆段选址应先近后远，避免过长的出入段线，要便于与大铁路相连结；注意节约用地，有条件时尽量做到统一规划，资源共享；（8）路网规划时应考虑各条线的建设时序，与城市建设相结合，为城市建设服务，做到有序、持续地发展。7.2路网的基本形态路网的形态应根据城市的大小、地形特征、发展规模而定。其形态主要有以下几种。基本形态十字形、Y形、环形变通形态棋盘形、放射形、棋盘形加环形、放射形加环形、棋盘形加放射形路网类型示意7.3路网规划7.3.1规划规模轨道交通路网规模与一个城市的面积大小、人口多少和其在公共交通中的地位有密切的关系，一般可以用下面的一些关系式来表达：与城市公交的关系L=Q/q（km）式中L路网总长（km）Q城市总交通量（万人次）q负荷强度（万人次/千米.年）伦敦200巴黎586东京1159莫斯科1380香港1861轨道交通的比重（0.30.6）与城市面积的关系L=A/1（km）式中A为城市面积（m2）1路网宓度指标（km/km2）（0.250.35）伦敦1.3巴黎2.0东京0.37莫斯科0.26香港0.25与城市人口的关系L=M/2（km）式中M为城市人口（百万人）2路网人口指标（km/百万人）伦敦140巴黎90东京、莫斯科25香港107.3.2规划步骤（1）客流是公共交通规划设计的主要依据。路网规划前，应进行城市的居民出行调查，根据OD分布图及地面道路规划资料初步拟定轨道交通路网。（2）按初拟路网再预测路网客流量，验证路网的合理性，发现不合理的应调整路网，并再作客流预测，反复调整和验证，直至合理。7.3.3规划内容（1）网线规划路网中各条线路走向的基本选定。选线原则是沿城市主干道、沿主客流方向，尽量经过大的客流集散点，如商业中心、文化体育中心、城市交通枢纽等。先由点及线，再由线成网。规划时，每条线的起终点要预留将来发展延伸的余地。（2）车站分布规划车站分布规划是和线路规划同步进行的，也就是由点到线。客流集中的处所、地面公交枢纽、线网交汇处等应该设站。车站的站间距在城市中心可以近一些，一般1km左右；郊区可远一些，23km。车站规划时还应考虑周围环境，出入口风亭是否有地方布置；对换乘站应考虑换乘线的走向、设站条件及换乘通道的设置。（3）联络线规划虽然路网中各条线是独立运营的，但是为了行车调度的灵活，各条线间应能直接或间接地互相联络。不是所有相交的线都设联线，应根据路网情况、环境条件统一考虑。此外，还应考虑与大铁路的联络，路网中只少要有一处与铁路接轨，便于大型设备、材料的运输。（4）铺设方式规划轨道交道线路可以铺设在地下，也可铺设在地面（高架），这要根据城市现状和远期规划而定，铺设方式一经确定，在城市建设上应作相应的规划控制。8、轨道交通客流的预测和分析客流是公共交通规划设计的主要依据。客流关系到轨道交通项目的社会必要性、投资效益、经济可行性、车辆选型、车站规模、设备容量和工程投资等。所以工程的前期客流预测是重中之重。客测预测需由专业人员与地方规划、交通、交管等部门共同完成。目前，我国尚无成熟的统一的轨道交道客流预测方法，一般延用城市交道规划的“四阶段法”进行客流预测。（1）出行生成预测在研究分析沿线城市建设及土地开发变化、人口分布及就业情况的基础上作出行生成预测。（2）出行分布预测根据各交通小区的生成量、吸引量、小区间的阻抗和城市布局预测居民出行分布量。（3）出行方式划分居民出行可以选择多种交通方式：步行、自助车、公交车和轨道交通等。（4）路网客流分配按行程最短、时间最少和最舒适的原则分配路网客流。路网客流预测成果主要应包括以下六项内容：（1）城市客流预测交通小区划分图（2）规划年居民全方式出行期望路线图（3）规划年全市客流分布图（4）规划年各线全日乘降及断面客流量表（5）规划年各线早、睨高峰乘降及断面客流量表（6）规划年换乘站各线间的换乘客流量9、线路设计 9.1线路的主要技术标准线路的技术标准主要决定于建设条件、客运量、采用的车辆类型和行车速度。线路要素A型车B型车D型车最小平曲线半径（m）正线30035025030050-100辅助线25015020025-80车场线1508011025-80最大坡度（）正线3035303550辅助线404060车场线1.51.51.5竖曲线半径（m）正线30005000250050001000辅助线200020001000钢轨（kg/m）正线606060辅助线505050道岔（N./R.）正线9/2009/200或7/150待定车场7/1506/110待定9.2线路设计的基本原则（1）线路走向应与城市主客流方向相一致，符合路网规划要求；（2）线路应该尽量沿城市主干道布设，以减少施工拆迁工程；（3）线路平剖面设计应充分考虑地形、文物、建筑、地下管线等情况，并与市政综合开发相结合；（4）线路应贯串沿线的商业、文化、体育、旅游、休闲等客流密集的地区，以最短捷的方式连结地面车站、码头等交通枢纽；（5）轨道交通线路应与地面公共交通有机配合，优势互补；（6）换乘节点线路设计除应考虑本线外，还应对换乘线前后12个区间的线路和设站条件作深入的研究；（7）两端线路设计应根据规划留有延伸发展的条件。9.3轨道交通线路设计的特点（1）与大铁路相比平、竖曲线半径都较小，而纵坡较大；（2）因采用电动车组，爬坡能力强，不需要作各种坡度折减；（3）除碎石道床外，一般平曲线和竖曲线可以重叠设置；（4）因行车宓度大，线路交叉时一般应采用立交；（5）线路平面和纵断面的设计受高层建筑、文物古迹和道路桥梁等建构筑物基础的控制，城市下水道埋置深、迁改难，往往影响线路及区间工法和车站的方案；（6）一般情况下为高站位低区间，多设计成节能坡的形式。出站和进站前后以2025的大坡度急下急上，以利行车。9.4辅助线与车站配线（1）辅助线轨道交通的辅助线包括出入段（停车场）线和联络线。因车辆段和停车场多设在地面，出入段线要完成从地下到地面或高架到地面的过渡。出入段线应连通上、下行正线。当出入段线与正线需交叉连接时，一般应采用上跨或下穿等立交方式。路网中交叉或重叠的线路间应统筹考虑设置联络线，便于各线路间的联络和车辆的调度。联络线虽然长度短，但往往受周围建筑物的限制，布置时会有一定困难，在地质不良地区一般采用明挖施工。上海地铁1、2号线在人民公园站作L形换乘，两线间的联络线设在公园内，采用明挖施工，明挖的上部空间为长长的换乘通道。（2）车站配线一条线路的起、终点站或区段折返站应设折返线或折返渡线。地铁设计规范规定“当两个具备临时停车条件的车站相距过远时，根据运营需要，宜在沿线每隔35个车站设停车线或渡线”。所谓车站配线即包括上述折返线、折返渡线、停车线和渡线。设计中采用前折返还是后折返？单折返线还是双折返线？单渡线还是交叉渡线？应根据行车需要确定。一般说来前折返、双折返线、交叉渡线的能力比后折返、单折返线、单渡线的能力强，使用更灵活方便。在出入段线、折返线、停车线和岔线上应根据情况设置安全线，安全线长度一般不小于40m。10、线路的铺设方式 轨道交通线路的铺设一般分为高架、地面和地下三种方式。其中高架线和地下线为全封闭式，地面线为半封闭式。一般城市有轨电车多采用敞开式。高架线线路铺设在高架桥梁上，武汉轨道交通一号线、上海明珠线一期工程和北京城市铁路即属于高架方式。地面线线路铺设在地面，如上海地铁1号线的新龙华站以南和北京城铁线回龙观站以东地段。地下线线路铺设在隧道里，北京、上诲、广州等地铁大部均为地下线。一条轨道交通线采用什么铺设方式，决定于城市道路条件、周围建筑物、人口宓度、建设环境和建设资金情况，应该因地制宜地规划和设计。根据情况，地下铁道一般铺设在地下，但也可以钻出地面走在高架桥上，最典型的是上海地铁明珠线，一期工程（西半环）利用老沪杭铁路路基的土地采用高架，二期工程（东半环）从溧阳公园以东钻入地下两过黄浦江走浦东，一直到宜山路与一期工程闭合才钻出地面，回复高架；轻轨一般采用高架方式，如武汉轨道交道一号线，但在人口集中、建筑宓集的市中心也可以钻入地下，如重庆市跨座式轻轨就有相当长一段建在隧道里。一般来说，市区中心宜采用地下线，线路两端靠近郊区可采用高架线或地面线。地下线为全封闭方式。11、运输组织11.1行车宓度 轨道交通的运输组织应采取高宓度、短编组运行。“建设标准”规定行车密度在大运量线路不应小于30对,h，中运量线路不应小于20对/h，并留有1015%的运能储备。地铁规范规定设计远期行车最大通过能力宜采用每小时40对，只少应大于30对。11.2列车编组 列车编组取决于远期高峰小时最大断面客流和列车选型。一般小运量的可采用2辆编组，中运量的采用4辆编组，大运量的采用6辆编组，上海地铁1号线车站预留了远期8辆编组。11.3运输能力列车编组与行宓度都以满足运输能力为需要。有了列车编组、额定乘客和行车宓度不难得出运输能力。11.4行车交路 在一条线路上，各站上、下车旅客的分布总是不均匀的，一般呈两头小，中间大的形状，称之谓“正态分布”。如果所有列车都从头开到尾，显然是不经济的，因此要组织分区段运行。列车从一个折返站到另一个折返之间运行，叫做一个行车“交路”。规范规定“在客流不均匀的线路上，应组织区段运行，列车运行交路应根据各设计年限客流断面的分布情况确定”。理论上讲，一条线路可以分长交路、短交路重叠套跑，但从运营管理和旅客乘车方便考虑交路不宜分得过多过短。车站与区间篇12、快速轨道交通的车站建筑12.1车站的分类轨道交通车站按其在运营组织中的功能可分为中间站、折返站和换乘站三大类。中间站有上下行两股道供列车正常停车和通过，旅客只能在本线的两个方向上、下车；折返站列车到站后不再往前开，旅客全部下车列车后从另一股道原路返回，折返站一般设有渡线或一至两条折返线。每条线的起、终点站一般都是折返站。换乘站有两条以上的线路交汇或聚集在一个站，旅客除正常上下车外，还可从一条线转到另一条线继续旅行；12.2车站的设置轨道交通车站是旅客上下车的场所，因此车站应该设在客流集中的地方，如商业广场、文化体育中心、旅游胜地和交通枢纽。在城市中心区可多设几个车站，站间距以1km左右为宜，接近郊区站间距大一点，可以达2km或更远。站间距太小造成建设和运营都不经济；反之，旅客乘车不方便，应视具体情况而定。在经过地面铁路车站时应设置换乘站，以接驳市内与城际间的大量旅客。12.3换乘站的主要形式十字型换乘站一般以岛、侧换乘或侧、侧换乘为宜。岛、岛十字形换若尽通过站台下一个节点换乘能力是不够的，这种情况下也有增设中间转换层的做法，但增加了埋深，增加了造价。如广州地铁客村站。T（L）型换乘站可以采用端头换乘，或通道换乘。上海地铁1、2号线人民广场站呈L形，以联络线上方为换乘通道，换乘距离太远。广州地铁广州东站站也是L型换乘。平行、重叠换乘站可同站台或异站台换乘。国内尚无重叠换乘的情况，平行换乘如上海地铁明珠线东方路站，该站将建成3条线平行的大型换乘站。12.4车站建筑功能分区车站的主要功能就是接发列车，迎送旅客。每个车站按功能可以分为公共区和非公共区。其中非公共区又可分为设备区和管理区，见下表。13.轨道交通限界轨道交道车辆是在固定的轨道上行驶的，根据车辆参数和轨道特性所确定的行驶空间，称为限界。各种建（构）筑物和设备均不得侵入限界。限界通常分为：车辆限界、设备限界和建筑限界。13.1车辆限界车辆限界应根据车辆外轮廓尺寸和技术参数，并考虑在运行中的静态和动态情况下的横向和竖向偏移量，按可能产生的最不利组合进行计算确定。13.2设备限界设备限界是在车辆限界的基础上，考虑由于轨道可能出现的最大允许误差，造成车辆的附加偏移量，以及设计、施工和运营中难以预计的因素在内的安全预留量后的特定空间。所有结构构件和固定设备都不得侵入设备限界（接触轨及站台边缘除外）。13.3建筑限界城市轨道交道的建筑限界不同于铁路建筑限界，它实际上是建筑物允许的量小内轮廓。建筑限界与设备限界之间应能满足固定设备和管线安装的需要。建筑限界不随曲线超高旋转。13.4站台限界（1）直线站台边缘与车辆外侧的间隙以100mm为宜；（2）站台面的建筑高度一般低于车辆地板面50100mm；（3）线路中心至边墙距离同区间隧道，其高度应考虑管线安装需要；（4）设备区外墙在无管线等的情况下至线路中心应不小于1800mm。13.5限界加宽限界一般按平直线路条件制定，在曲线地段和道岔区建筑限界应作相应的加宽和加高。限界加宽（加高）一般在缓和曲线范围递变。14、明挖地下结构的设计与施工14.1明挖车站的结构形式明挖车站结构形式较为简单，一般可分为：双层双跨框架标准的10m岛式站台车站双层三跨框架标准的12m以上岛式站台车站单层多跨框架侧式站台车站多采用单层多跨框架14.2基坑围护结构（1）土钉墙土钉墙是以密布的锚杆加固土体，开挖表面辅以钢筋网和喷砼土防护，组成类似于重力式挡墙的支挡建筑物。具有施工筒单、进度较快、造价低廉等优点，一般适用于无水砂性土地层，基坑深度以不超过10m为宜，个别工程条件允许也有做到12m以上的。土钉墙设计属经验设计，看似简单但决不是交了设计图万事大吉，关键在于施工，特别应注重基坑变形监测，要根据反馈的信息随时修正支护参数。设计人员要有较高的责任心，施工队伍素质差也应该慎用。（2）地下连续墙地下连墙是在基坑开挖前用专用的成槽设备在泥浆保护下开挖成槽，然后下钢筋笼灌注水下混凝土，组成一幅一幅的连续支护墙体。地下连续墙的优点是结构刚度大、整体性强、水密性好。缺点是对硬地层的适应性较差、要专用机具、造价较高。通常适用于基坑防护等级较高的情况。地铁基坑连续墙厚度一般采用60-80cm。连续墙的深度一般不超过50m。（3）钻孔桩钻孔桩通常用作建筑物的基础，作为基坑围护是以排桩的形式承受水平侧压力。钻孔桩也需要泥浆护壁和水下灌注砼，但钻孔桩具有设备相对简单、造价较低和对硬地层适应性强的优点。钻孔桩根据桩间关系的不同有成排单桩和咬合桩之分。分离桩桩与桩之间有一定距离互不相关，桩间土体采用锚喷防护，并用水泥搅拌止水。咬合桩咬合桩的桩间没有剩余土体，桩与桩有一部分是重合的。桩的施作要采用特殊的工艺，先灌的桩身砼要求缓凝（一般要求缓凝60h），使后钻的孔能钻掉一部分先灌的砼，从而达到两桩的砼能直接接触。咬合桩的优点是水密性好，不需要在桩间做止水搅拌桩。（4）挖孔桩挖孔桩是以人力代替机具成桩，适用于基本无水的地层。最大的优点是基本不需要机具，能多桩同时施作，因此造价也最低廉。挖孔桩的基坑深度一般不宜大于10m，但很多情况下也有超过14m的。桩深小于10m时桩径可采用100cm，深度大于10m时桩径不能小于120cm。开挖过程中桩身一般应有护壁，护壁厚度不小于15cm。由于是人力开挖，所以比较容易做成咬合桩形式。挖孔桩一般为园形断面，在地质条件好、无地下水的情况下也可挖成矩形断面，有利于增加桩的刚度、有利于配筋和与衬墙的结合（5）SMW桩.SMW可以简单地理解为加有型钢的搅拌桩墙。作为围护墙受力的主要是里面的型钢，在型钢与水泥土接合牢固的情况下，桩的刚度习惯按型钢刚度的1.2倍考虑。水泥土的主要作用是传递桩间土压力和桩间止水。SMW中的型钢表面涂有以沥青和石蜡为主的减阻剂，内层主体结构完成后，型钢可被拔出回收，因此SMW是较经济的围护结构。SMW基坑的深度一般不大于12m，个别也有到15m以上的。14.3支撑体系冠梁除土钉墙以外的围护墙墙顶都灌注有钢筋砼的冠梁，其作用：一是把单个（幅）的桩（墙）连成整体，二是便于架设第一道支撑，起围檩的作用，三是支护第一道支撑以上的土体。围檩在冠梁以下根据支撑设置情况间隔一定距离设一道水平腰梁叫围檩。围檩一般凸出在围护墙表面，可以采用钢筋砼或型钢。围檩的作用就是把墙（桩）传来的土压力传给水平支护。地下连续墙一般可不设围檩，采用支撑处预埋钢板。有些地方（施工单位）考虑幅间接头刚度差、易变形而有仍采用钢围檩的作法。钢支撑基坑支撑一般采用园柱形钢支撑，直径约600mm，壁厚12-16mm。个别也有采用型钢的，可用2X450mm或更大，设计的轴力200-250t。钢筋砼支撑车站基坑两端采用钢斜撑有困难、或为满足盾构吊装要求多采用钢筋砼支撑（特别是第一道支撑）。钢筋砼支撑具有刚度大、布置形状随意性大的特点，多采用于不规则形状的基坑。支承立柱及纵粱当基坑宽度较大时，支撑能力受压杆的稳定控制。为提高支撑能力，往往要增加支撑的中间约束，减少自由长度，这需设支承立柱和支撑间的联系纵梁。立柱多由4支角钢组成，纵梁可用槽钢或工字钢。锚索工程地质等条件允许和对基坑内空有特殊要求者可采用锚索拉锚围护墙。拉锚具有施工空间大、开挖立模速度块的优点，但锚索变形较大、一般不能重复使用、造价较高。支撑体系的合理性关系到基坑的稳定。当地面建筑对沉降要求较高时，第一道支撑的位置应适当提高；基坑深、土压力大时最下面的一道支撑应尽量放低。必要时支撑应施预加顶力。14.4基坑底加固基坑加固目的在于增加基坑底部土体强度，从而增加桩前土体的被动土压力和提高基坑的稳定性。基坑加固方法（1）降水使土层固结提高土的剪切强度适用于砂性土、粘质粉土或淤泥中所夹薄的砂层降水井一般沿车站纵向布设两排，直径400mm、间距10-15m，约100-130m2一孔，深度在基坑底以下5-6m。（2）注浆在降水达不到稳定基坑和控制位移时可采用注浆，通过注浆或旋喷注浆以水泥浆或化学浆液提高地层强度（现在认为旋喷桩对淤泥质土体扰动大、效果不好，已较少采用）。注浆通常有抽条注浆和跟踪注浆两种。抽条注浆注浆材料为水泥粉煤灰，也有添加水玻璃的双液分层压密注浆，注浆范围为基坑底被动压力区抽条宽一般不小于3m，深3-6m。跟踪注浆基坑开挖可能造成邻近建筑物或管线沉降位移时，则根据施工监测情况对围护墙与建筑物间的地层或管线下地层进行填充注浆。封底对含水的砂质地层应检验其抗管涌能力，必要时应作注浆或旋喷全封底。胡志明市地铁处于含水稍宓砂层，需作封底处理。14.5围护桩（墙）的设计计算（1）结构内力计算围护桩（墙）的设计计算一般应按施工开挖、内部结构回筑和使用阶段分三步进行计算。计算可借用成熟的软件进行。施工开挖阶段的水土压力可以采用“总量法”或“增量法”；回筑阶段应采用“增量法”；使用阶段则可采用“总量法”。采用“增量法”时的当前内力应是前面各步计算内力之总和。按“总量法”计算时，应计入前面各阶段“先期位移”的影响。（2）围护墙入土深度的确定抗坑底隆起抗隆起可由围护墙底两侧土体的滑动力矩和抗滑动力矩（包括基坑底面处墙体的抵抗弯矩）的平衡，试算求出围护墙的入土深度。抗隆起安全系数的取值以基坑等级而定：一级保护基坑K2.0二级保护基坑K1.5三级保护基坑K1.2抗坑底管涌当基坑底面以下处于松散的砂层，并作用有向上的渗透水压，当动水力坡度大于砂的极限动水力坡度时，砂粒就会随渗透水压涌动，这就叫“管涌”。增加墙体的入土深度，使流线长度增加从而降低动水力坡度，有助于防止管涌的发生。抗坑底承压水若基坑底有薄的不透水层，而其下方又有较大的承压水，当土体不足以抵抗水压力时，基坑底就会发生隆起。土体与水压的平衡，必要时可计及土体与墙体间的摩擦力，安全系数取1.2。当不能满足稳定条件时，可采用隔水帷幕隔断滞水层或用深井点降低承压水水头。有条件时也可将围护墙直接打入隔水层阻断承压水。14.6明挖施工程序明挖车站（区间）的施工程序依次为：（1）前期准备三通一平场地围挡管线改移基坑围护施工帷幕止水基坑底处理基坑内降水（2）基坑开挖第一步开挖架首道支撑第二步开挖架第二道支撑第三步开挖架第三道支撑（3）回筑施工做基底垫层灌注底板砼拆第三道支撑灌注边墙、中柱及中板砼拆第二道支撑灌注边墙中柱及顶板砼拆第一道支撑做顶板防水层管线复位回填恢复路面及绿化以上按三道支撑的基坑为例，有四、五道或更多支撑时基本上也是这个顺序，关键是要处理好暂时不能拆的一些支撑。14.7施工注意事项（1）围护桩顶应设砼冠梁，采用砼支撑时应与冠梁整体浇筑。（2）基坑应分段、分层开挖。可根据需要从中间向两端挖，也可从两端向中间挖。开挖段长度约2030m。（3）应避免超挖，开挖面基本上应紧贴支撑底。（4）支撑中心应离顶、中板结构面约5060cm，以方便砼灌注。（5）支撑不能拆除时，可采用内墙留孔（后浇）、将支撑端头打入内墙砼和就近倒换支撑等办法。（6）地质条件差支撑轴力大时，应按设计架设中间立柱和纵向连接系统，确保支撑的稳定。14.8明挖结构的抗浮措施明挖车站的覆土厚度较薄，一般在主干道下为3.0m，次干道下为2.5m，个别情况下更薄，出入口路堑U型槽段则根本没有覆土。因此，明挖结构往往会有抗浮问题，设计时需要进行核算，并采取必要的抗浮措施。抗浮安全系数在施工阶段为1.05，使用阶段为1.10。（1）施工期间的抗浮采用基坑内降水。在结构底板留孔抽水，最后封堵。（2）使用期间的抗浮覆土，一般情况有2.53.0的覆土足以抗浮。采用压顶梁或连接筋，使围护墙计入结构重量。设底板抗拔桩，适用于有好的锚固地层的情况。设倒滤层降低地下水，适用于粘性土地层，不适用于砂土。14.9明挖结构的计算（1）计算模式围护墙的工程造价往往与内部结构相当，设计有时考虑如何利用围护墙，达到节省的目的。围护墙与内部墙之间可以有三种模式：单一墙围护墙就是永久结构的唯一侧墙。适用于比较厚的地下连续墙作围护的情况，与板之间主筋用接驳器相连，叠合墙围护桩（墙）与内衬墙之间有连接钢筋。其刚度是两者之总和，内衬墙可以做得比较薄（400450mm）。复合墙围护桩与内衬墙之间没有关系。前者主要承受施工阶段的水土压力，后者主要承受回筑阶段和使用阶段的水土压力。（2）计算荷载明挖施工的地下车站覆土在23m左右，结构经受有：覆土荷载、地面超载和水、土侧压力。在侧压力计算中，当地层为粘性土时应按水土合算，当为砂性土时应按水土分算；在验算使用阶段内力时应按水土分算静止土压力考虑。此外，计算荷载中还应按规范考虑温度、人防、地震、浮力和列车荷载等及各种荷载的组合。（3）明挖框架结构计算视结构为支承在弹性地基上的平面框架，将结构分解成若干梁单元，周围地层的约束以弹簧单元代替。结构的基本刚度矩阵与弹簧的附加刚度矩阵组成总刚度矩阵，由此求解节点位移和内力。对受力复杂的结构，宜采用空间计算。所有这些计算都可借助SAP系列软件用有限元法计算。多跨框架的中间支承为梁柱结构，还应进行必要的纵向计算。15、暗挖地下结构的设计与施工15.1暗挖车站的结构形式暗挖车站结构形式复杂多变，一般可分为：双层双联拱结构适用于10m岛式站台车站双层三联拱结构适用于12m以上岛式站台车站如北京天安门西站、王府井站等单层双联拱结构适用于10m岛式端头厅车站如北京5号线学院路站等单层三联拱结构适用于12m以上岛式端头厅车站单层单拱结构适用于大跨度端头厅车站双层单拱结构适用于大跨岛式车站双洞分离结构适用于侧式站台车站双洞毗连结构适用于单层10m岛式瑞头厅车站单双层分洞结构一个单洞和一个双层单拱结构如广州2号线广州东站站此外，还有明、暗挖结合的车站结构形式，可分为：纵向明暗结合结构相当于中间站台层暗挖，端头厅明挖。如北京5号线学院路站等横向明暗结合结构一条线采用暗挖，另一条线明挖。一般明挖部分为地下两层，上层兼作公共站厅，下层为一条线的站台层。如北京地铁5号线学知路站15.2暗挖地下结构施工（1）单洞结构 地质条件好的（级以上围岩）可采用台阶法施工，大跨度结构也可采用分部施工地质条件差的（级及以下围岩）可采用CRD法施工，也可采用侧壁导洞分部施工（2）联拱结构地质条件好时或结构为单层时，可采用中洞法先做中间的一根柱（双联拱）或一小跨（三联拱），后开挖施筑边跨。区间道岔区联拱结构，多采用中洞法先做中墙。地质条件差时，车站施工多采用柱洞法。即先开挖拱脚处导洞，在导洞中挖孔做中柱（或边墙围护桩）。地质条件差时，中柱底部要开挖导洞，先做底纵梁。除中柱，中跨外，内层衬砌都由下而上顺筑浇注。15.3浅埋暗挖法施工要诀上个世纪90年代，北京地铁的车站、区间隧道大部分采用暗挖施工，如复兴门折返线、西单站、天安门西站等，创造了有中国特色的所谓“浅埋暗挖法”，后来推广到广州地铁1号线。地铁车站和区间隧道的特点一是围岩软弱、二是埋深较浅、三是地处城市环境要求高。施工最重要的是保证绝对安全。我国的隧道工程技术人员从长期的施工实践中总结出了“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的浅理暗挖法施工的18字工艺要诀。管超前隧道开挖势必对围岩的初始应力场产生横断面方向的扰动外，也造成沿隧道纵向的扰动。也就是说在掌子面前方在开挖到达之前围岩已经被