城市軌道交通預留工程風險分析及對策

邱麗麗 張學軍 路 璐

（北京城建設計研究總院有限責任公司，100037，北京∥第一作者，工程師）

1 研究背景

1.1 預留工程設計的引入

隨著我國城市建設的快速發展，為減少軌道交通建設對城市交通及環境的二次影響，減小軌道交通后期建設實施難度，提高軌道交通換乘的便捷性，越來越多的城市建設者提出希望結合城市建設對軌道交通工程進行預留。

但目前大部分城市的軌道交通線網規劃和建設規劃尚在編制之中，方案尚未完全穩定；預留工程建設時，可能全線的總體方案尚未深入研究，客流預測尚未開展；其它線路也正在建設之中，建設經驗還未完全成熟；而沿線街區的開發建設已陸續開工，與全線軌道交通規劃設計不同步。因此，預留工程需要在沒有開展全線總體方案設計的前提下，對軌道交通局部車站和區間進行提前建設。

1.2 預留工程分類

通過對多個城市軌道交通預留工程的研究，可以將預留工程分為以下三類：

1）結合新城的建設同步實施局部軌道交通工程。兩者同步規劃、同步建設可以避免后期軌道交通實施時，道路、管線等的重復建設、減小軌道交通后期實施難度、降低施工風險、節省工程投資；同時，能支持新城的發展、保護新城的環境、提升新城的品質，為新城聚集人氣，提升新城的社會效應。例如：北京軌道交通R1線及S6線結合通州新城建設，同步預留了北關和新華大街兩座遠期車站及部分區間工程；杭州軌道交通4號線結合錢江新城核心區的建設，提前實施城星路站、市民中心站、江錦路站3座車站；鄭州地鐵4號線提出結合龍湖地區龍湖開挖蓄水及市政設施建設，同步實施位于龍湖地區的6站及其中2區間等等。

2）結合交通樞紐的建設同步實施局部軌道交通工程。該類樞紐主要是火車站、機場等大型綜合交通樞紐。兩者同步規劃、同步建設，可以結合外部環境和條件，通過對樞紐內各種車流、人流進行綜合分析，實現各種交通方式間充分銜接，高效發揮樞紐功能；同時，可以降低遠期軌道交通下穿鐵路站房等的施工難度及風險，節省工程投資。例如：北京西站在建站初期就為地鐵7號線和9號線預留車站及部分區間工程；深圳北站規劃3條軌道交通線路，同步預留了6號線的土建結構；合肥南站規劃了3條軌道交通線路，結合樞紐的建設同步預留了1號線和5號車站，預留4號線通過條件；杭州蕭山機場規劃有3條軌道交通線路，同步預留了7號線和12號線車站，預留遠期線通過條件。

3）結合先期軌道交通線路的建設同步實施其與遠期線的換乘車站。根據工程經驗總結，兩線建設時序相差在5年以內時，車站可同步實施；相差5年以上10年以內，同步預留換乘節點；相差10年以上，按照預留通過條件進行設計。該種預留工程，可實現兩線間的合理換乘，減少短期內對車站周邊環境、交通等的二次影響；同時，降低軌道交通下穿既有線路的施工難度及風險，節省工程投資。例如：北京地鐵環線在1977年建設時同步預留了西直門、東四十條2座車站；北京3號線正在進行3、5、6、8四線換乘站中3號線車站的預留研究等。

2 預留工程風險分析

預留工程并不是一個獨立的工程，而是全線的重要組成部分，存在與后續工程的融合性問題。因此，在沒有進行全線方案研究的情況下，對局部工程進行預留存在一定的風險，主要表現如下。

1）由于基礎條件如城市規劃、線網規劃等不穩定，可能會產生廢棄工程。如，在2003年編制的《北京市軌道交通遠景線網規劃》中，車道溝站為10號線和遠期線的換乘站，因此在10號線車站建設時，預留了節點換乘條件；同時，考慮線網中聯絡線設置情況，10號線還為聯絡線預留了大斷面結構。但在2011年《北京市軌道交通遠景線網規劃》中，該站不再是換乘站，造成了該預留工程的廢棄。

2）由于城市規劃、線網規劃實現時間的不確定性，預留工程存在一定的投資風險。城市規劃或線網規劃可能由于投資不到位等原因，隨著時間的推移，脫離規劃發展方向，甚至很難實現規劃，導致預留工程閑置多年，造成投資浪費，存在一定的投資風險。

3）由于城市發展變化快以及客流預測的不確定性，導致車站規模不能適應客流發展需求，需要對預留結構進行改造，改造難度大，改造費用高。如，北京地鐵環線在1977年建設時為遠期線路預留了車站及部分區間工程，規劃兩線采用“十”字換乘方案，環線在上，遠期線在下，兩線通過中間節點及兩端的換乘廳換乘。該遠期站按照3.5m高環線使用的鼓形車進行限界設計；按照B型車6輛編組進行預留，車站長度為235m；車站結構按照二級人防進行預留。在《北京軌道交通線網規劃》（2011－2015年）中，根據新的線網預測客流，遠期線均推薦采用A型車8輛編組，預留車站規模無法滿足該要求，需要對其預留結構進行改造，部分車站用房需外掛，改造難度及施工風險大、改造費用高。

4）部分預留工程設備系統未全線統籌考慮，預留尺寸制約全線供電制式等的選擇。例如：鐵路北京西站在建站初期為地鐵7號線和9號線預留了車站及部分區間工程，預留的地鐵車站為雙島四線站，9號線兩股道位于外側，7號線兩股道位于中間，7號線和9號線同站臺平行換乘，如圖1、圖2所示。

圖1 地鐵北京西站站設計平面圖

圖2 地鐵北京西站站縱剖面圖

西客站區間預留工程按照3.5m高北京環線使用的鼓形車的車輛限界作為設計標準，原預留區間工程設計橫斷面凈空為4 400mm，在7、9號線全線建設時對預留區間橫斷面尺寸進行實測后發現，部分區間凈空僅有4 312mm。

7號線全線系統研究后，推薦采用8輛編組，目前國內8輛編組通常采用1 500V接觸網供電，但由于預留工程斷面尺寸無法滿足接觸網供電車輛設備限界的要求，需要對其預留結構底板進行改造。考慮到改造難度及施工風險大、改造費用高，7號線最終推薦采用了1 500V接觸軌供電，為北京目前采用該供電制式的唯一一條線路。

5）部分預留工程可能會降低局部線路的技術標準。例如：重慶地鐵1號線較場口站，西端部分區間結合外部工程石油大廈的建設已預留；東端在2號線換乘節點建設時，結合臨梯干道的改造進行了部分區間工程的預留。

預留條件如下：

（1）西端：較場口站為12m島式車站，而區間由于利用既有人防隧道采用單洞雙線方案，因此，車站西端區間隧道按照喇叭口形式結合石油大廈的建設進行了預留，如圖3所示，而且曲線頭已經進入有效站臺，導致該車站無法向西移動。

圖3 重慶較場口站西端喇叭口示意圖

（2）東端：在2號線換乘節點建設時，結合臨梯干道改造，為最大限度的將既有人防隧道為1號線所用，區間按R－250m的極限曲線半徑進行了預留，如圖4所示。另，東端的喇叭口曲線已進入了車站有效站臺約12m。

圖4 重慶較場口站東端喇叭口示意圖

重慶1號線全線初步設計審查時，專家對該段提出疑義，認為：較場口站前由于利用既有人防隧道，采用了250m的極限半徑，可能會對運營產生影響，建議采用較大的曲線半徑，對人防隧道進行改擴建。但由于兩端區間工程已經提前進行了預留，車站站位已經固定，如果曲線半徑加大，曲線將進入車站有效站臺更長，超過了規范允許的長度，因此車站兩端曲線也無法調整。該曲線半徑的采用，導致全線的最小曲線半徑為R－250m的極限曲線，降低了全線的技術標準，列車運營速度受限，加大了鋼軌的磨耗。

3 預留工程對策

從上述預留工程風險分析中可以看出，預留工程的設計要以軌道交通線網規劃為基礎，充分考慮城市的發展變化，站在全線的角度確定工程設計標準，設計理念要有先進性，設計思路要有前瞻性，設計方案要有靈活性，以充分實現預留工程的合理性以及與遠期工程銜接的可實施性和適應性。

3.1 預留工程設計理念與原則

預留工程應考慮以下主要設計理念與原則：

1）滿足上位規劃要求。依據并支持地區總體規劃、城市規劃、綜合交通規劃、線網規劃、市政規劃等相關研究成果，并與之緊密結合，相互支撐，不產生大的沖突。

2）利用公共交通為導向（TOD）的土地開發模式，貫徹“城市設計一體化”、“交通設計一體化”理念，促進新區以軌道交通車站為中心的城市綜合開發建設，最大程度地減小各種交通方式之間的換乘距離，提高換乘便捷性。

3）預留工程設計應具有一定的包容性。預留工程在沒有全線可研報告，尚未開展全線總體方案設計的前提下，要能包容全線客流預測、系統規模的變化，要能包容機電設備系統方案的變化，要能包容、適應地區未來發展需求的變化，對將來的各種變化留有足夠的彈性和適應性。

4）預留規模的應適度。預留工程總體方案的包容性要適度，機電系統預留預埋要適度，土建工程實施范圍要適度。

5）為降低初期投資，減小投資空置，應盡量減少初期預埋工程量。為此預留工程方案要足夠穩定，深入研究，地面以上的附屬結構與預留工程同步規劃和設計，暫不實施；和周邊商業、市政設施等項目同步規劃、同步設計、同步實施。

6）投資控制。以“車站滿足全線、局部服從整體、初期滿足遠期”的思路，盡量減少預埋工程量，降低工程投資。

3.2 預留工程設計內容與思路

預留工程雖然只是全線的一部分，但由于尚未開展全線的方案設計工作，預留工程設計者要站在總體的角度，從全網、全線的高度，分析研究各專業的總體方案及其對預留工程的影響及適應性分析，提出預留方案。

因此，預留工程其設計同樣涉及總圖設計、土建設計、機電設備系統設計、與相鄰土建銜接設計等相關內容。其設計思路如圖5所示工作技術路線圖。

3.3 相關專業設計

3.3.1 總圖設計

（1）線路設計。應根據總規要求結合線網規劃，綜合考慮。除了要進行預留工程段線路方案比選、線路平面設計、線路縱斷面設計等傳統設計內容外，還應重點考慮全線技術標準的選擇、預留工程與兩端相鄰區間的銜接關系、軌道交通線網規劃對預留工程的影響、預留工程與其它相鄰土建工程的關系等內容。

（2）行車組織設計。應包括行車交路、列車編組、車站配線等，其中列車編組和車站配線是影響車站規模的重要因素。其列車編組決定的運能必須滿足客流需求，并具備一定的余量；車站配線對不同的線路方案應具有較強的適應性。

（3）車輛設計。主要是車輛選型、最高設計速度、列車車門、車輛動拖比配置等，其中前三項因其標準不同則車輛限界也不同，對土建影響較大，建筑限界尺寸需要考慮一定的包容性。

（4）限界設計。限界設計受車輛選型、列車編組、軌道、供電、信號等多專業的影響，其中車輛選型及供電方式影響土建斷面的寬度及高度，對土建影響較大，限界設計需要考慮一定的包容性。

3.3.2 土建設計

3.3.2.1 車站建筑

（1）重視規劃銜接：做好車站與周邊地塊結合的預留條件，考慮與遠期規劃其它的軌道交通的接駁。

（2）預留發展彈性：車站建筑做適當的預留工程，預留遠期擴容條件。

（3）統籌系統預留預埋要求：由機電系統專業提出預留要求。

（4）適應客流發展：在已有客流預測數據下，根據在建線路的量級，客流數據做適當的風險分析。

（5）合理選取標準：主要參考當地其它線路設計原則與標準，同時參照同級別城市的軌道交通項目提出適合預留工程的設計原則和標準。

3.3.2.2 車站結構

（1）盡量減少結構實體預埋量，節約預埋工程投資。

（2）根據工程所處的環境、工程地質及水文地質條件，選擇技術可靠、工期短、造價低的施工方法。

（3）預埋工程的后續建設，應不影響已運營線路的安全。

（4）在技術可靠的條件下，優先選用節約投資且易于施工的基坑支護及結構方案。

3.3.3 機電設備系統設計

結合土建工程的預埋，需要統籌考慮的機電設備系統有：車站樓宇設備系統（動力照明、通風與空調、給排水）預留預埋；供電系統預留預埋；通信、信號系統預留預埋；綜合監控、FAS（防災報警系統）、BAS（設備監控系統）、門禁、AFC（自動售檢票系統）預留預埋；屏蔽門或安全門、自動扶梯、電梯預留預埋等。

圖5 預留工程設計方案研究工作技術路線圖

這些系統主要預留預埋的內容有：各系統設備用房物理空間的預留；設備系統安裝運輸通道（豎井、孔洞、吊鉤等）的預留；輔助設備系統安裝的管道、配件的預埋等。

3.3.4 相鄰土建銜接設計

預留工程土建設計應注重考慮與周邊規劃市政、管線及商業開發的接口及工程施工的先后順序。能夠同期施工的，盡量與其它市政設施相結合，以節約總工程投資；若不能同期施工，兩者之間應留有足夠的安全距離，在安全距離不足區段，應考慮相互影響因素及預留措施。

4 結語

在軌道交通建設過程中，為減少因二次建設造成的對環境、交通、景觀等的影響，降低后期軌道交通建設的難度、風險及投資，應該對局部軌道交通車站及區間工程結合新城、交通樞紐等的建設提前預留。但由于城市規劃、軌道交通線網規劃的不確定性，全線的技術方案尚未深入研究，對局部工程進行預留存在一定的風險。

本文結合工程實例，對軌道交通工程預留風險進行了簡要分析，提出了預留工程設計原則與思路，并提出相關專業設計應考慮的主要問題，希望能為軌道交通預留工程設計提供一些參考。

［1］GB 50157—2003地鐵設計規范［S］.

［2］黃美群.地鐵十字交叉換乘車站全暗挖同步建造技術［J］.都市快軌交通，2010（6）：75.

［3］武麗華，楊興山.對城市既有線改造技術的思考［J］.都市快軌交通，2009（4）：32.

［4］北京市市政工程設計研究總院.北京地鐵七號線區間改造方案［R］.北京：北京市市政工程設計研究總院，2009.