同步实施地铁三线换乘车站结构关键技术

【摘 要】成都地铁首座立体三线换乘车站——太平园站的结构在非常困难的外部条件下同步实施完成。本站涵盖的地铁施工的工法有明挖和盖挖法。实施过程中对220 kV电力隧道的托换、保护措施的设计，与市政桥梁的同步设计和实施以及35 kV电缆通道的设计等方面更是在地铁设计中较为少见，为将来的地铁建设提供了极有价值的参考。

【关键词】三线换乘车站; 220 kV电力隧道; 盖挖法; 市政桥梁; 35 kV电力隧道

【中图分类号】U231.4【文献标志码】A

成都地铁太平园站为3号、7号、10号线立体交叉换乘车站，也是成都已实施完成并通车的首座立体三线换乘车站。车站位于佳灵路与武阳大道交汇十字路口，3号、10号线车站走向为南北向，分别布置在佳灵路两侧，7号线车站走向为东西向，布置在武阳大道南侧。3号线为地下两层岛式站台车站，10号线为地下两侧侧式站台车站，7号线为地下三层岛式站台车站。3号、7号、10号线车站总体布置为“H”型。车站地处川西平原岷江水系Ⅰ级阶地，为冲洪积地貌，地形平坦，地面高程变化为500.47～502.52 m，绝对高差为2.05 m。车站周边无地表水系流过，地下水赋存于卵石层中，对车站工程基本影响较大，地下水及场地土对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。车站范围内主要为主干道、居民房屋等。车站西侧为老川藏跨线桥及220 kV断面为2 200 mm×2 000 mm的钢筋混凝土电力隧道，车站东侧为加油站（图1）。

在车站范围内存在三条既有220 kV电力隧道。该电力隧道沿佳灵路方向为2 200 mm×2 000 mm矩形混凝土框，埋深3.8～4.0 m，横跨3号、10号线车站换乘厅;沿武阳大道方向为两条2 200 mm×2 000 mm矩形混凝土框，埋深5～6 m，纵向侵入7号线车站的局部地下一层。经与电力部门协调，由于电力隧道内电缆数量众多且承载成都市的重要供电，要求车站实施过程中供电不能中断也不能凿除矩形混凝土框。本车站设计时，要重点考虑在保护电力隧道及交通通行正常情况下如何实施车站结构（图2）。

1 采用盖挖顶板对220 kV电力隧道进行保护

220 kV电力隧道体量很大，保护要求较高，采用普通的悬吊保护措施难以满足电力部门要求，经综合研究，电力隧道范围车站结构采用盖挖顺作法施工，通过盖挖顶板承托电力隧道实现对其保护。为保证盖挖顶板的实施以及车站内柱网的规整，结构柱在电力隧道范围外，采用永久钢管柱一次性形成永久受力结构，结构柱在电力隧道范围内，结构设计考虑先期在可施作的范围做临时钢管柱，待后期顶板形成后，通过由下至上顺作混凝土永久柱替换临时钢管柱。在临时鋼管柱使用期间，结构跨度较大，同时还需保证车辆通行，局部盖挖顶板范围采用轻型的泡沫混凝土减轻顶板上部荷载以保证结构受力（图3～图6）。

盖挖顶板施工期间对电力隧道采用型钢梁进行临时保护。在电力隧道两侧2 m处设置1.5 m×1.5 m×1 m混凝土扩大基础作为临时支撑。车站顶板采用分段同步施工，分两次浇筑顶板，顶板分段长度为3.5 m。板与板之间电力隧道下设置I50c工字钢作为临时支撑，工字钢置于混凝土基础上。支撑宽度为4 m。每支撑范围内设置两榀工字钢，工字钢支撑间原土保留。原土与工字钢同时起临时支撑作用（图7）。

2 车站与规划桥梁同步设计，同体工程同步施工

在位于佳灵路方向的10号线车站范围，需预留市政桥梁的实施条件。佳灵路道路总宽50 m，为尽量避免对车站的影响，在佳灵路方向桥梁跨度设计为45 m+67 m+45 m，有一处墩柱位于3号、10号线车站的换乘厅中（图8、图9）。

由于是67 m处为大跨主桥墩，墩柱的尺寸为2.5 m×2.5 m，桥墩荷载也较大。该墩柱与车站结构现浇一起共同受力，同时车站结构和桥墩的位置关系比较复杂，桥梁结构与地下结构分别为两套计算体系，为确保受力合理，计算准确，设计采用两套计算理论对上部桥梁结构和地下车站结构合在一起的整体三维模型进行结构计算及分析（图10）。

经过计算分析得出在标准组合、结构规范组合、桥梁规范组合下的地铁车站结构受力及变形，详见表1、表2。

通过对结构规范及桥梁规范的计算结果进行对比，选择内力包罗图进行结构设计及配筋，做到车站及桥梁结构设计合理、安全。

3 三线共用的35 kV电缆通道设计方案

红牌楼南主变电所负责对地铁3号、7号、10号线共3条线路供电，需要敷设的电缆较多，主变电所距离太平园站800 m左右，电缆通道的设置方案不合理将会对城市道路规划及城市环境造成较大影响。经过和规划部门的反复研究和沟通，最终确定电缆通道的设置原则：

（1）为提高地铁运营的安全性、可靠性和方便后期的维护检修，减少对地下市政管线布置的影响，地铁电缆通道尽量采用能够起到综合管廊作用的电力隧道，埋深比普通管线略深，并根据现状及规划预留地下管线的需求和地下建、构筑物的情况调整电力隧道的埋深和坡度。

（2）为减少对地下空间的占用，在条件具备的地段尽量利用地铁车站或区间隧道敷设电缆，不再单独修建电力隧道。

（3）电力隧道的平面布置及风亭的布置要充分考虑对地下管线及规划道路的影响，并从长远角度预留道路拓宽的条件。

（4）风亭的数量应尽量少，减少对地面景观及规划的影响。

根据3条线路的建设工期安排，地铁3号线计划2016年4月开通，地铁10号线计划2017年10月开通，地铁7号线计划2017年12月开通。根据太平园站现场的施工条件及各线工筹安排，先施工3号线部分车站结构，后施工7号线车站部分，最后施工10号线车站及明挖区间部分。

结合电缆通道的布置原则、主变电所到太平园站的周边环境、3条线路太平园站及区间的布置和各条线路的建设及开通工期来综合研究确定3条线路的电缆敷设路径如下，详见图11。

（1）3号线是最先开通的线路，且和7号、10号线工期相差较多，故电缆通道的布置首先要考虑3号线的接入。根据主变电所和3号线太平园站之间的周边环境，将电力通道设置在沿铁路西环线路基外侧的空地范围，至核桃堰路后沿路侧敷设，至佳灵路后加深埋深通过顶管下穿既有市政通道及地下管线，然后通过垂直竖井接入已修建完成的地铁3号线区间，电缆进入3号线区间后通过区间隧道敷设，直至进入车站的变电所设备房。

（2）10号线比3号线工期稍晚，但上面确定的电力隧道上跨10号线明挖区间，故在10号线的电缆同样在上述电力隧道敷设至10号线明区间上方后，再既有电力隧道侧边开口接入10号线明挖区间，然后沿10号线明挖区间接入10号线车站，并通过10号线站台板下空间接入10号线变电所设备房。

（3）7号线开通最晚，且7、10号线之间的联络线和10号线土建同步完成，故7号线的电缆和10号线的敷设方式完全相同，通过电力隧道、10号线明挖区间及10号线车站站台板下空间敷设至10号线车站的7、10号线联络线洞口，然后再通过联络线接入7号线，最终接入7号线变电所设备房。

太平园站涉及到3条线路的35kV电缆通道的布置方式，充分遵循了地铁电缆通道的布置原则，最大限度的节约了工程投资和减少对城市规划及道路地下空间的影响，充分考虑了地铁电缆运营期间维护和检修的方便，同时电力隧道的方案有以下难点及创新。

3.1 35 kV供电电缆通过地铁正线区间接入

为了减少对地下空间的占用，电力隧道路径选择最短且对规划影响最小的路径，同时到达地铁3号线已完工的左、右线正线区间隧道后，在两线隧道之间新增竖井然后设置横通道分别接入左、右线区间隧道。该电缆通道接入方式为成都地铁首次采用，前提是结合正线隧道内的管线综合布置充分考虑35 kV电缆在正线隧道内的敷设方案，以免影响正线隧道的限界。由于正线隧道已经实施，为了确保既有隧道的安全，在隧道上方一定范围采取了注浆加固措施和在隧道内部采取了一定的临时支撑加固措施，详见图12。

3.2 顶管法施工过佳灵路段电力隧道

电力隧道通过佳灵路段，由于道路范围有老川藏立交、市政下穿道、200 kV电力隧道，各种直径和埋深的雨、污水管以及3号线既有区间隧道，实施条件困难，经综合比选后采用顶管法施工该段隧道，且顶管接收井和左、右线之间的竖井结合布置，详见图13。

3.3 隧道通风模式及风井的布置

以往的地铁電力隧道采用自然通风或类似地铁模式的机械通风，但采用自然通风模式时风亭需要60 m左右设置一个，对市政道路及规划的影响非常大，采用地铁模式的机械通风时，需要设置单独的风机房，工程规模大且设置条件困难。该电力隧道的设置充分考虑了上述问题，借鉴了市政电力隧道的机械通风模式，也就是在风亭顶部采用小型卧式安装的轴流风机，这样风亭的间距就可以达到200 m，且其中1/2的风亭设置风机排风，剩余1/2作为进风亭自然进风即可。该电力隧道共设置了4个风亭，2台风机，大大减小了对市政道路及规划的影响，节省了工程投资。风机采用实测隧道温度进行控制，隧道温度大于40 ℃开启风机通风，低于35 ℃关闭风机，大大改善了夏季隧道内供电电缆的运行环境。为方便现场检修，风机附近设置就地控制箱，可就地检查设备状态和方便进入隧道内部巡视前开启风机以改善隧道内空气环境，详见图14。

4 结束语

太平园站是成都地铁首座立体三线换乘车站，周边环境复杂，实施条件极为困难，本文仅选取以往在成都地铁没有遇到过的情况进行介绍，提出了很多有价值的设计思路及建议，为以后成都地铁类似工程的设计提供了很好的参考。

[定稿日期]2021-04-15

[作者简介]喻涛（1981～），男，本科，高级工程师，从事结构方面设计及研究的技术工作。