同步實施地鐵三線換乘車站結構關鍵技術

【摘 要】成都地鐵首座立體三線換乘車站——太平園站的結構在非常困難的外部條件下同步實施完成。本站涵蓋的地鐵施工的工法有明挖和蓋挖法。實施過程中對220 kV電力隧道的托換、保護措施的設計，與市政橋梁的同步設計和實施以及35 kV電纜通道的設計等方面更是在地鐵設計中較為少見，為將來的地鐵建設提供了極有價值的參考。

【關鍵詞】三線換乘車站; 220 kV電力隧道; 蓋挖法; 市政橋梁; 35 kV電力隧道

【中圖分類號】U231.4【文獻標志碼】A

成都地鐵太平園站為3號、7號、10號線立體交叉換乘車站，也是成都已實施完成并通車的首座立體三線換乘車站。車站位于佳靈路與武陽大道交匯十字路口，3號、10號線車站走向為南北向，分別布置在佳靈路兩側，7號線車站走向為東西向，布置在武陽大道南側。3號線為地下兩層島式站臺車站，10號線為地下兩側側式站臺車站，7號線為地下三層島式站臺車站。3號、7號、10號線車站總體布置為“H”型。車站地處川西平原岷江水系Ⅰ級階地，為沖洪積地貌，地形平坦，地面高程變化為500.47～502.52 m，絕對高差為2.05 m。車站周邊無地表水系流過，地下水賦存于卵石層中，對車站工程基本影響較大，地下水及場地土對混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。車站范圍內主要為主干道、居民房屋等。車站西側為老川藏跨線橋及220 kV斷面為2 200 mm×2 000 mm的鋼筋混凝土電力隧道，車站東側為加油站（圖1）。

在車站范圍內存在三條既有220 kV電力隧道。該電力隧道沿佳靈路方向為2 200 mm×2 000 mm矩形混凝土框，埋深3.8～4.0 m，橫跨3號、10號線車站換乘廳;沿武陽大道方向為兩條2 200 mm×2 000 mm矩形混凝土框，埋深5～6 m，縱向侵入7號線車站的局部地下一層。經與電力部門協調，由于電力隧道內電纜數量眾多且承載成都市的重要供電，要求車站實施過程中供電不能中斷也不能鑿除矩形混凝土框。本車站設計時，要重點考慮在保護電力隧道及交通通行正常情況下如何實施車站結構（圖2）。

1 采用蓋挖頂板對220 kV電力隧道進行保護

220 kV電力隧道體量很大，保護要求較高，采用普通的懸吊保護措施難以滿足電力部門要求，經綜合研究，電力隧道范圍車站結構采用蓋挖順作法施工，通過蓋挖頂板承托電力隧道實現對其保護。為保證蓋挖頂板的實施以及車站內柱網的規整，結構柱在電力隧道范圍外，采用永久鋼管柱一次性形成永久受力結構，結構柱在電力隧道范圍內，結構設計考慮先期在可施作的范圍做臨時鋼管柱，待后期頂板形成后，通過由下至上順作混凝土永久柱替換臨時鋼管柱。在臨時鋼管柱使用期間，結構跨度較大，同時還需保證車輛通行，局部蓋挖頂板范圍采用輕型的泡沫混凝土減輕頂板上部荷載以保證結構受力（圖3～圖6）。

蓋挖頂板施工期間對電力隧道采用型鋼梁進行臨時保護。在電力隧道兩側2 m處設置1.5 m×1.5 m×1 m混凝土擴大基礎作為臨時支撐。車站頂板采用分段同步施工，分兩次澆筑頂板，頂板分段長度為3.5 m。板與板之間電力隧道下設置I50c工字鋼作為臨時支撐，工字鋼置于混凝土基礎上。支撐寬度為4 m。每支撐范圍內設置兩榀工字鋼，工字鋼支撐間原土保留。原土與工字鋼同時起臨時支撐作用（圖7）。

2 車站與規劃橋梁同步設計，同體工程同步施工

在位于佳靈路方向的10號線車站范圍，需預留市政橋梁的實施條件。佳靈路道路總寬50 m，為盡量避免對車站的影響，在佳靈路方向橋梁跨度設計為45 m+67 m+45 m，有一處墩柱位于3號、10號線車站的換乘廳中（圖8、圖9）。

由于是67 m處為大跨主橋墩，墩柱的尺寸為2.5 m×2.5 m，橋墩荷載也較大。該墩柱與車站結構現澆一起共同受力，同時車站結構和橋墩的位置關系比較復雜，橋梁結構與地下結構分別為兩套計算體系，為確保受力合理，計算準確，設計采用兩套計算理論對上部橋梁結構和地下車站結構合在一起的整體三維模型進行結構計算及分析（圖10）。

經過計算分析得出在標準組合、結構規范組合、橋梁規范組合下的地鐵車站結構受力及變形，詳見表1、表2。

通過對結構規范及橋梁規范的計算結果進行對比，選擇內力包羅圖進行結構設計及配筋，做到車站及橋梁結構設計合理、安全。

3 三線共用的35 kV電纜通道設計方案

紅牌樓南主變電所負責對地鐵3號、7號、10號線共3條線路供電，需要敷設的電纜較多，主變電所距離太平園站800 m左右，電纜通道的設置方案不合理將會對城市道路規劃及城市環境造成較大影響。經過和規劃部門的反復研究和溝通，最終確定電纜通道的設置原則：

（1）為提高地鐵運營的安全性、可靠性和方便后期的維護檢修，減少對地下市政管線布置的影響，地鐵電纜通道盡量采用能夠起到綜合管廊作用的電力隧道，埋深比普通管線略深，并根據現狀及規劃預留地下管線的需求和地下建、構筑物的情況調整電力隧道的埋深和坡度。

（2）為減少對地下空間的占用，在條件具備的地段盡量利用地鐵車站或區間隧道敷設電纜，不再單獨修建電力隧道。

（3）電力隧道的平面布置及風亭的布置要充分考慮對地下管線及規劃道路的影響，并從長遠角度預留道路拓寬的條件。

（4）風亭的數量應盡量少，減少對地面景觀及規劃的影響。

根據3條線路的建設工期安排，地鐵3號線計劃2016年4月開通，地鐵10號線計劃2017年10月開通，地鐵7號線計劃2017年12月開通。根據太平園站現場的施工條件及各線工籌安排，先施工3號線部分車站結構，后施工7號線車站部分，最后施工10號線車站及明挖區間部分。

結合電纜通道的布置原則、主變電所到太平園站的周邊環境、3條線路太平園站及區間的布置和各條線路的建設及開通工期來綜合研究確定3條線路的電纜敷設路徑如下，詳見圖11。

（1）3號線是最先開通的線路，且和7號、10號線工期相差較多，故電纜通道的布置首先要考慮3號線的接入。根據主變電所和3號線太平園站之間的周邊環境，將電力通道設置在沿鐵路西環線路基外側的空地范圍，至核桃堰路后沿路側敷設，至佳靈路后加深埋深通過頂管下穿既有市政通道及地下管線，然后通過垂直豎井接入已修建完成的地鐵3號線區間，電纜進入3號線區間后通過區間隧道敷設，直至進入車站的變電所設備房。

（2）10號線比3號線工期稍晚，但上面確定的電力隧道上跨10號線明挖區間，故在10號線的電纜同樣在上述電力隧道敷設至10號線明區間上方后，再既有電力隧道側邊開口接入10號線明挖區間，然后沿10號線明挖區間接入10號線車站，并通過10號線站臺板下空間接入10號線變電所設備房。

（3）7號線開通最晚，且7、10號線之間的聯絡線和10號線土建同步完成，故7號線的電纜和10號線的敷設方式完全相同，通過電力隧道、10號線明挖區間及10號線車站站臺板下空間敷設至10號線車站的7、10號線聯絡線洞口，然后再通過聯絡線接入7號線，最終接入7號線變電所設備房。

太平園站涉及到3條線路的35kV電纜通道的布置方式，充分遵循了地鐵電纜通道的布置原則，最大限度的節約了工程投資和減少對城市規劃及道路地下空間的影響，充分考慮了地鐵電纜運營期間維護和檢修的方便，同時電力隧道的方案有以下難點及創新。

3.1 35 kV供電電纜通過地鐵正線區間接入

為了減少對地下空間的占用，電力隧道路徑選擇最短且對規劃影響最小的路徑，同時到達地鐵3號線已完工的左、右線正線區間隧道后，在兩線隧道之間新增豎井然后設置橫通道分別接入左、右線區間隧道。該電纜通道接入方式為成都地鐵首次采用，前提是結合正線隧道內的管線綜合布置充分考慮35 kV電纜在正線隧道內的敷設方案，以免影響正線隧道的限界。由于正線隧道已經實施，為了確保既有隧道的安全，在隧道上方一定范圍采取了注漿加固措施和在隧道內部采取了一定的臨時支撐加固措施，詳見圖12。

3.2 頂管法施工過佳靈路段電力隧道

電力隧道通過佳靈路段，由于道路范圍有老川藏立交、市政下穿道、200 kV電力隧道，各種直徑和埋深的雨、污水管以及3號線既有區間隧道，實施條件困難，經綜合比選后采用頂管法施工該段隧道，且頂管接收井和左、右線之間的豎井結合布置，詳見圖13。

3.3 隧道通風模式及風井的布置

以往的地鐵電力隧道采用自然通風或類似地鐵模式的機械通風，但采用自然通風模式時風亭需要60 m左右設置一個，對市政道路及規劃的影響非常大，采用地鐵模式的機械通風時，需要設置單獨的風機房，工程規模大且設置條件困難。該電力隧道的設置充分考慮了上述問題，借鑒了市政電力隧道的機械通風模式，也就是在風亭頂部采用小型臥式安裝的軸流風機，這樣風亭的間距就可以達到200 m，且其中1/2的風亭設置風機排風，剩余1/2作為進風亭自然進風即可。該電力隧道共設置了4個風亭，2臺風機，大大減小了對市政道路及規劃的影響，節省了工程投資。風機采用實測隧道溫度進行控制，隧道溫度大于40 ℃開啟風機通風，低于35 ℃關閉風機，大大改善了夏季隧道內供電電纜的運行環境。為方便現場檢修，風機附近設置就地控制箱，可就地檢查設備狀態和方便進入隧道內部巡視前開啟風機以改善隧道內空氣環境，詳見圖14。

4 結束語

太平園站是成都地鐵首座立體三線換乘車站，周邊環境復雜，實施條件極為困難，本文僅選取以往在成都地鐵沒有遇到過的情況進行介紹，提出了很多有價值的設計思路及建議，為以后成都地鐵類似工程的設計提供了很好的參考。

[定稿日期]2021-04-15

[作者簡介]喻濤（1981～），男，本科，高級工程師，從事結構方面設計及研究的技術工作。