合肥軌道交通4號線設計分析

中鐵合肥建筑市政工程設計研究院有限公司，安徽 合肥 230000

合肥軌道交通4號線是在1號線和2號線工程的基礎上續建的線路，2014年通過了國家發改委第二輪軌道交通建設規劃批復《合肥市城市軌道交通近期建設規劃（2014—2020）》，是合肥市軌道交通“L型”市區骨干線。作為合肥市軌道交通基本網絡的骨干線，該項目的建設將極大改善城市交通狀況。同時該項目對其他項目的開展也有一定的參考和借鑒意義。

1 合肥軌道交通4號線工程概況

合肥市軌道交通4號線是一條自西向東北的“L型”市區骨干線，西起雞鳴山路站，北至東方大道站，與3號線構成組合環線，形成“十字+環形放射”的軌道交通線網骨架。全線覆蓋合肥市東西向主要客流走廊，串聯科技創新基地、政務文化中心、合肥南站中心三大中心，連接了西南、東北兩大產業發展帶，支撐了“雙心兩扇兩翼”的城市空間發展布局。該項目帶動了沿線的高新區、合肥南站中心區、包河商業區、瑤海區等區域的發展[1]。

線路全長41.38km，共設31座車站，均為地下站，其中換乘站10座（見圖1）。總投資276.75億元，于2016年開工，計劃2021年底建成。

圖1 合肥軌道交通4號線平面示意圖

該線路位于合肥市高新區、政務區、新站區，屬于江淮波狀平原，沿線可劃分為5個工程地質單元[2]，具體如下所述。

（1）工程地質Ⅰ單元：科學城車輛段—金桂路站（不含），地貌類型為河流侵蝕堆積形成的二級階地。該范圍共6站7區間。

（2）工程地質Ⅱ單元：金桂路站—伊寧路站（不含），地貌類型為河流侵蝕堆積形成的二級階地。該范圍共14站14區間。

（3）工程地質Ⅲ單元：伊寧路站—和平路站（不含），地貌為河流相沉積的南淝河一級階地、河漫灘。該范圍共2站2區間。

（4）工程地質Ⅳ單元：和平路站—北二環路站（不含），地貌類型為河流侵蝕堆積形成的二級階地及古河道沉積的砂土層。該范圍共3站3區間。

（5）工程地質Ⅴ單元：北二環路站—終點，地貌類型為河流侵蝕堆積形成的二級階地及局部古河道沉積的砂土層。該范圍共6站6區間。

由于該工程地質特殊，加上市政規劃影響，該工程穿越城市核心區，環境非常復雜。全線車站均為深大基坑，區間建（構）筑物相對密集，多次下穿河流湖泊、國鐵線，下穿或側穿橋樁、重要市政管線等多達100余處，部分地段為河漫灘地層，給項目實施帶來了極大的困難。通過歸納總結既有線經驗，相關人員針對該工程的車站基坑圍護結構及主體結構型式、區間工法及始發接收方式、交通疏解方式進行了標準化研究；針對關鍵車站、全線風險源進行了重點研究；針對弱膨脹地層、抗浮水位、凍結法等專題進行了創新性研究，并產生了許多新穎的工藝工法。

該項目采用LED光源、智能照明控制系統、智能低壓配電及控制技術等高效節能產品及智能化控制技術，節約了能源；場段建筑均按滿足綠建2星要求設計，給排水設計充分響應國家提倡雨水利用、節能減排的理念，選用綠色環保的給排水循環利用與節能系統。

2 地鐵設計中的技術研究及創新

2.1 遠期線路預留換乘實施

4號線與線網規劃中的其他8條市區地鐵線均形成換乘，該項目具有換乘車站眾多的顯著特點（遠期10個），設計充分考慮人性化，從可實施性、經濟性入手進行了多方案研究比選。各個換乘車站均根據線路條件、換乘客流、環境條件等因素綜合研究比選確定換乘形式，為乘客提供良好的換乘條件；同時又考慮近、遠期結合，為遠期線路實施留有良好的銜接條件。對發揮地鐵網絡化效益、體現軌道交通在城市交通中的骨干作用、實現城市交通一體化發展，具有重要作用。

針對該項目換乘車站眾多的顯著特點（遠期10個），設計充分考慮人性化，從可實施性、經濟性入手進行了多方案研究比選，全面論證了換乘站方案的合理性和可行性。為遠期線路換乘的車站預留必要的工程實施條件，與既有線換乘時，選擇換乘客流沖擊小的換乘方式。換乘車站出入口優先考慮共享的原則，統一布局、節約用地。

2.2 4、6號線拆分運營研究

依據線網規劃和建設規劃對4、6號線拆分運營的需求，為了充分論證拆分的必要性和合理性，項目組編制了《4、6號線預留拆分和貫通運營條件專題報告》，并通過了專家評審。經深入研究論證，該項目設豐樂河路站為雙島四線車站，4、6號線在豐樂河路站實現同臺換乘，并且兼顧小交路折返，既能滿足近期建設和運營要求，又能方便拆分后的運營管理及乘客換乘，還對設備系統進行了兼容性預留，具有良好的前瞻性。

2.3 直膨式蒸發冷凝技術

根據合肥軌道“技術成熟、安全可靠、節能高效、環保衛生、維修簡便的設備”原則，對部分協調附屬用地困難的車站推薦采用蒸發冷凝技術。

風墻型蒸發冷卻直膨式空調系統充分利用風道中既有面積，提高了風道的利用效率。同時，將壓縮機及冷凝器直接置于空調機組內，摒棄了傳統冷凍水及冷卻水輸配系統，能有效減少空調機房面積。

該線高鐵站、呈坎路站采用創新式的直膨式蒸發冷凝技術，即取消地面冷卻塔，減少了占地面積，提高了地面景觀品質，節約了成本。

2.4 車站形式標準化制定

項目采用12m單柱島式車站作為全線的標準站，提升了全線車站標準，在不擴大車站規模和增加投資的前提下，通過建筑設計內部挖潛，以車站中部混凝土無障礙電梯代替結構柱，站中心兩側柱距離為10m，車站公共區長度達到90.1m，公共區采用雙扶梯+T型樓梯+樓、扶梯布置形式，最大限度地釋放了車站空間，體現了以人為本，在后期線路中應予以推廣。

2.5 弱膨脹土地層地鐵結構設計

該工程南淝河一級階地和二級階地范圍內分布的黏土②、黏土③、黏土④層均具有膨脹性，具有顯著的吸水膨脹和失水收縮的變形性能，因此該線受膨脹土影響的范圍較大。參考國內相關文獻[3-5]以及類似地層市政工程設計施工經驗，在基坑支護結構設計中采用“短開挖（指基坑開挖深度不宜過大）、快封閉（一邊挖一邊對樁間暴露土體進行掛網噴砼，保證土體的臨空面在最短時間內封閉）、強措施（由于樁間土體有膨脹性，為保證樁間土體的穩定，結合合肥地區基坑支護經驗，設計采取對樁間掛網噴砼中增加加強鋼筋的做法來處理）、防滲入（因雨水滲透、地下市政管線破裂滲漏水等情況造成膨脹土的含水量發生較大變化）、留基土（基坑挖土接近基底設計標高時，宜在其上部做好一定高度預留）”等手段，最大限度地減少了膨脹土的危害[6-7]。

2.6 重視站點一體化等專題設計

該工程項目增加了交通銜接和站點一體化及車輛段上蓋開發專題研究，對沿線的交通接駁、每一處一體化方案進行了概念設計，其成果在同類技術中遙遙領先，充分體現了設計的先進性和前瞻性。

3 結束語

地下工程設計控制因素較多，設計人員應在設計過程中多收集相關資料，根據線路特點及現場實地考察情況，在方案設計階段進行專家多方論證，最終設計出切實可行的設計方案。合肥市軌道交通4號線根據自身特點，形成了上述設計特色與創新，相關經驗可供類似工程參考。