袁 江 陳 駿
(廣州地鐵設計研究院股份有限公司,510010,廣州∥第一作者,高級工程師)
換乘站是城市軌道交通線網的重要節(jié)點,其設計是否合理,功能是否完善,換乘是否便捷、高效,已成為城市軌道交通設計中的一個關鍵問題。一般而言,換乘站宜同步設計、同步實施,以達到換乘功能最佳;但很多情況下由于線網規(guī)劃方案不穩(wěn)定,后建線路工期不確定等種種原因,未能同步實施的換乘車站,只能通過預留換乘節(jié)點的方式與后建線路車站形成換乘。這樣就使換乘功能打折的同時,還受控于中心區(qū)眾多的建(構)筑物。此時就需要結合各因素進行綜合比選、權衡利弊,得出一個較為合理的實施方案。
目前,國內專家學者已對換乘車站進行了大量的理論和實踐研究。文獻[1]基于客流仿真技術,對既有車站換乘設計進行了探討;文獻[2]闡述了地鐵換乘行為及換乘站布置選型;文獻[3]對地鐵地下車站各種換乘形式進行了歸納研究;文獻[4]對地鐵車站換乘通道長度給出了評估方法;文獻[5]以北京地鐵金融街站為例闡述了新建車站與既有車站、規(guī)劃車站的換乘方案;文獻[6]以北京地鐵車公莊站為例對未預留換乘節(jié)點的車站換乘方案進行了研究;文獻[7]基于場地設計提出城市中心區(qū)地鐵車站的建筑設置方案;文獻[8]以成都地鐵為例,探討如何合理選擇地鐵車站站位,提出思路與解決方法。上述研究分別從客流仿真模擬技術、理論研究、車站建筑設計等層面去分析車站換乘方案,但很少結合規(guī)劃、線路、行車客流、結構等方面去進行更為綜合的比選。
本文以南寧地鐵先建的1 號線和后建的3 號線換乘站金湖廣場站為例,對城市中心區(qū)該通道換乘車站的站位比選進行總結和分析,根據不同的設置思路,提出不同的方案,并結合線路條件、場地條件、工程可實施性等因素進行比選,最后得出綜合較優(yōu)的方案,可為類似工程提供參考。
金湖廣場站為南寧地鐵1 號線與3 號線換乘站。其中:1 號線為城市東西向主干線,是城市最為重要的線路,已于2016 年開通試運營;3 號線為城市西北-東南方向骨干線,是南北貫穿城市核心區(qū)的線路,已于2019 年6 月開通試運營。
早在1 號線設計初期,根據城市第一版線網規(guī)劃與建設規(guī)劃,金湖廣場站還不是換乘車站,當時3號線的建設期尚未明確,線網規(guī)劃也正在修編中,為應對線網方案不穩(wěn)定帶來的風險,1 號線金湖廣場站考慮采用預留通道接口的方式與3 號線進行換乘,實施時預留了車站北側通道換乘節(jié)點,兩車站呈“L”形布置,均采用島式站臺。
該項目設計的控制性因素如下。
1)金湖廣場:金湖廣場是南寧市第一個以生態(tài)休閑功能為主,將地面景觀廣場與地下商場融為一體的大型現代化商業(yè)廣場,周邊高樓林立、建筑物密集、交通繁忙,是南寧市的市容“亮點”及金融服務中心。廣場周邊規(guī)劃以辦公、商業(yè)金融用地和居住用地為主,以高層及超高層為主,周邊道路主要為金湖環(huán)路和民族大道。金湖環(huán)路道路紅線寬40 m,局部道路紅線寬25 m,民族大道道路紅線寬60 m。
2)客流預測分析:金湖廣場站作為1、3 號線的換乘站,遠期3 號線金湖廣場站早高峰集散量(見表1) 達2.71 萬人次/h(占3 號線全線集散量的10.85%),其中換乘客流1.94 萬人次/h(見表2),換乘比例為71.71%??梢姄Q乘客流為金湖廣場站的主要客流,其特點總結為“客流量大、換乘客流多”。
表1 3 號線金湖廣場站設計遠期高峰小時預測客流
表2 金湖廣場站設計遠期早高峰及全日換乘客流表
3)預留換乘節(jié)點:在1 號線車站實施的時候,考慮采用通道換乘形式,預留了北側換乘節(jié)點(見圖1),南側已無接入換乘通道的條件。受此因素控制,3號線金湖廣場站站位只能設置在1 號線車站的北側,同時盡可能靠近1 號線車站以減少換乘通道的長度。
4)金湖廣場東地道:由于民族大道為城市東西向主要干道,交通繁忙,金湖廣場在東西側各建設了一座下穿立交地道,其中金湖東地道位于3 號線車站站位附近,因此車站站位及換乘通道需充分考慮與金湖東地道的位置關系。
5)金湖廣場地下商業(yè)空間及周邊高層商業(yè)辦公樓地下室:金湖廣場以民族大道為橫向軸線,分為南廣場和北廣場,廣場周邊地塊沿南北向中軸線對稱布置,其中北廣場地下空間為兩層,南廣場為地下一層。3 號線車站設置于北廣場,但北廣場地下空間東側邊線距規(guī)劃道路紅線僅6.0 m。同時,在金湖廣場東北象限還有眾多的26 層以上高層商業(yè)寫字樓,均設置了地下空間,地下空間結構邊線距離金湖北廣場地下空間結構邊線最窄處僅35.8 m,車站站位需整體考慮與金湖北廣場地下空間、高層寫字樓及其地下室的關系(見圖2)。
圖1 南寧地鐵1 號線金湖廣場站預留換乘節(jié)點
圖2 金湖廣場地下空間現狀
總的來說,3 號線車站由于受到1 號線換乘通道的限制,設置在1 號線北側;北側的廣場設置有兩層地下空間,且東北側高層樓房林立,地下室邊界外擴,影響3 號線線路線位的同時也使3 號線車站設置空間較為緊湊。此外,兩座車站之間還夾著一座金湖東地道,若要壓縮換乘通道長度就必須考慮車站與地道的關系。
3 號線車站站址及前后線路線位設置受制于眾多控制因素,分析下來主要有以下5 個:①金湖東地道,若車站實施涉及該地道,則需拆除后重建;②對地道上方道路(民族大道)的交通影響,民族大道交通繁忙,不宜對它影響過大;③換乘通道的長度,影響到車站間換乘的便捷性;④地下商業(yè)廣場的權屬單位間協(xié)調量大,折除部分地下商業(yè)建筑會對商業(yè)造成一定影響;⑤經濟性是所有工程必須考慮的問題。因此,3 號線車站方案功能性、可實施性與經濟性的矛盾決定了車站方案要有所取舍,如何得到最為合理的方案,必須進行綜合比選分析。
基于上述控制點,設計過程中由4 個設計思路分別形成了4 個特點不同的方案,以進行綜合比選。
2.1.1 方案一
從避免對下穿地道的破壞和影響民族大道交通的角度出發(fā),車站主體整體避讓金湖東下穿地道。
該方案(見圖3)3 號線線路出濱湖路站后轉入金湖路,沿金湖廣場向南,在下穿農行辦公樓主樓后于金湖路北側設置金湖廣場站與1 號線換乘,隨后線路繼續(xù)向南,下穿1 號線區(qū)間后轉向金湖南路并進入桂春路站。該方案車站可以完全避開金湖東地道,減少了破除重建地道的費用,對地道上方的民族大道的交通也不產生影響;但線路平面條件較差,存在3 處300 m 的小半徑曲線,且車站距離區(qū)間隧道下穿超高層建筑較近,只能加深車站埋深以保證穿樁凈距,故車站需設置為5 層,開挖深度達37 m,風險較高;換乘方面,車站為避讓金湖東地道,3 號線金湖廣場站站位偏北,導致?lián)Q乘通道距離長達147 m,使便捷性降低;3 號線金湖廣場站車站主體及附屬已侵入地下商場空間,需局部破除地下商場后地下全部還建,面積約2 800 m2。
圖3 方案一
2.1.2 方案二
鑒于方案一換乘距離較長,在方案一的基礎上并在優(yōu)先保證道路交通條件下,方案二優(yōu)化了與1號線的換乘距離。
該方案(見圖4)的3 號線線路出濱湖路站后轉入金湖路,沿金湖廣場向南,在下穿農行辦公樓后于金湖路—民族大道路口北側設置3 號線金湖廣場站與1 號線換乘;隨后線路繼續(xù)向南,下穿1 號線區(qū)間后轉向金湖南路并進入桂春路站。方案二換乘通道長為95 m,較方案一減少了52 m,提高了換乘便捷性;車站南移已經侵入了地道敞口段,但對民族大道的交通不產生影響,實施時需局部破除后重建;3 號線線路平面條件仍較差,設置了2 處300 m 的小半徑曲線,且車站與區(qū)間隧道下穿超高層建筑物的距離仍未拉開,3 號線車站仍需設置5 層,開挖深度約36 m,施工風險較高;3 號線車站附屬方案有所調整,破除后全部還建的地下商場空間面積約1 000 m2。
2.1.3 方案三
從避免對地下商場結構破壞的角度出發(fā),3 號線車站主體整體避讓地下商場,破除部分地道暗埋段,對民族大道交通稍有影響。
方案三(見圖5)線路出濱湖路站后轉入金湖路,區(qū)間隧道下穿農業(yè)銀行裙樓(4 層)后轉向金湖北路,在金湖路-民族大道路口北側設置3 號線金湖廣場站與1 號線換乘;隨后線路繼續(xù)向南,下穿1號線區(qū)間后轉向金湖南路,最后進入桂春路站。方案三實現了不破除地下商場結構,但車站南移較多,侵入地道暗埋段13 m,對民族大道交通稍有影響;換乘距離減少至86 m,便捷性較方案二又有所提高;3 號線線路平面條件并未改善,設置了2 處300 m 的小半徑曲線,且由于車站與區(qū)間下穿高層距離拉開,車站層數減少為地下4 層,開挖深度約29 m,實施風險有所降低。
2.1.4 方案四
從3 號線車站整體站位設置于地下商場,與其合建的角度出發(fā),車站主體完全避開金湖東地道。
方案四(見圖6)線路出濱湖路站后轉入金湖路,區(qū)間隧道下穿農業(yè)銀行裙樓(4 層)后轉向金湖北路,在金湖路-民族大道路口北側設置3 號線金湖廣場站與1 號線換乘;隨后線路繼續(xù)向南,下穿1號線區(qū)間后轉向金湖南路,最后進入桂春路站。該方案車站通過與地下商場合建,完全避開了地道,同時線路平面也完全避讓了高層建筑樁基,設置了3 處350 m 的小半徑曲線,條件相對較優(yōu);3 號線車站埋深已不受高層樁基控制,但受地下商場控制,仍設置為地下4 層車站,基坑開挖深度約28.0 m,寬度約47.5 m,開挖面積較大,同時還需考慮保護破除后的地下商場,實施難度很大;由于大面積破除地下商場,需永久占用地下商場面積約2 600 m2,協(xié)調難度極大,破除還建造成的工程投資也較高。
圖4 方案二
圖5 方案三
綜上所述,在設計過程中通過考慮不同的矛盾點,基于各自合理的角度,提出4 種不同的方案進行比選研究,如表3 所示。通過對表3 進行總結分析后,引入“0-4 評分法”及“權重評分法”對各方案進行打分評價。表4 為采用“0-4 評分法”將比選項目進行兩兩對比,立足功能性優(yōu)先、經濟性與可實施性并舉的原則,分配4 分的分值。
圖6 方案四
表3 3 號線金湖廣場站方案綜合比選表
表4 比選項目權重評分表
結合權重分配,對4 個方案進行權重評分法評分,最優(yōu)計4 分,最差計1 分,依次遞減,評分結果如表5。
綜上所述可知:方案一的優(yōu)點是車站主體完全避開了金湖東地道,但該方案換乘不便,區(qū)間下穿超高層風險較大,同時車站需設置為地下五層站,基坑開挖大、工程風險高、工程投資大;方案二在方案一的基礎上縮短了換乘距離,但仍需設置地下五層車站,與方案一同樣存在投資大、風險高的缺點;方案四將車站主體設置于金湖廣場內,區(qū)間避開了兩端的超高層建筑,但該方案車站整體需破除大面積的地下商業(yè)區(qū)、換乘通道距離較長,且從工程實施難度、協(xié)調難度、工程投資等方面看,該方案具有較大風險,協(xié)調難度大,工期不可控;方案三的換乘距離最短,車站使用功能較好,有利于服務1、3 號線大量的換乘客流,同時該方案投資最小,完全避開了地下商業(yè)廣場,車站實施的協(xié)調難度大大降低,同時區(qū)間也避開了超高層建筑的主樓,工程風險相對較小。因此,結合評分情況,最終推薦換乘功能最好、工程投資最小、工程風險最小的方案三作為實施方案。
表5 各方案比選評分表
本文提出的3 號線金湖廣場站站位方案,結合了各種控制條件,在城市中心區(qū)極為狹窄的空間中“塞”下了一個車站,雖付出了一定的代價,存在不完善的地方,但總體較優(yōu)。為總結教訓與不足之處,現提出以下改進建議:
1)做好線網規(guī)劃及建設規(guī)劃工作,根據線路建設時序,落實近期線路站位,并合理預留線路遠期站位;應結合客流預測,深入研究換乘車站的換乘形式,近期線路換乘站建議優(yōu)先采用站臺至站臺的換乘,其次為站廳內的付費區(qū)換乘,最后為通道換乘;建議盡量預留多種換乘方式,為遠期接入車站預留靈活的換乘條件,避免因工程改造而造成施工難度、風險和工程費用的加大。
2)仔細研究車站站址環(huán)境及周邊工程控制因素,形成不同的比選方案,在運用本文提出的評分體系時,要把握好原則尺度,厘清重要關系,建議盡量細分比選項目,強調客觀、弱化主觀,以科學地選擇推薦方案。
3)設計中建議結合實際情況,考慮與周邊建(構)筑物、新建項目及危改項目結合,統(tǒng)籌規(guī)劃城市空間,以協(xié)調城市地下空間的一體化綜合開發(fā),為城市中心區(qū)地鐵車站的布置空間謀求更有力的條件。