傅萃清

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，430063，武漢//高級(jí)工程師)

1 橘子洲地鐵站規(guī)劃建設(shè)的必要性

橘子洲為長(zhǎng)沙市城區(qū)湘江水域中的小島，島形狹長(zhǎng)，地形平坦，現(xiàn)為開放式休閑景區(qū)。橘子洲大橋從島上橫跨而過，大橋南北兩側(cè)有匝道與景區(qū)相聯(lián)。橘子洲南北長(zhǎng)達(dá)5 km，最寬處僅約300 m。1925年，毛澤東從廣州回到湖南領(lǐng)導(dǎo)農(nóng)民運(yùn)動(dòng)，寒秋時(shí)節(jié)，重游橘子洲，寫下了《沁園春·長(zhǎng)沙》，由此橘子洲聲名大振。1961年橘子洲被辟建為橘洲公園，1962年對(duì)外開放，1998年更名為岳麓山風(fēng)景名勝區(qū)橘子洲景區(qū)，2001年更名為長(zhǎng)沙岳麓風(fēng)景名勝區(qū)橘子洲景區(qū)。2004年5月，長(zhǎng)沙市委市政府作出全面整治橘子洲的重大決策，成立橘子洲開發(fā)建設(shè)指揮部，對(duì)橘子洲進(jìn)行提質(zhì)改造。為更好地發(fā)展橘子洲得天獨(dú)厚的旅游資源，突出“山水洲城”的城市特色，長(zhǎng)沙市政府做了《岳麓山國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)橘洲景區(qū)詳細(xì)規(guī)劃》，將橘子洲和其北面的傅家洲進(jìn)行一體化規(guī)劃(南北長(zhǎng)約6 km)，旨在充分發(fā)揮和利用橘子洲的自然與歷史文化資源優(yōu)勢(shì)和特色，建設(shè)一個(gè)以自然風(fēng)光為主體，以“生態(tài)、文化、旅游、休閑”為主題，生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、功能布局合理、景區(qū)特色鮮明、基礎(chǔ)設(shè)施配套完備的生態(tài)、文化休閑景區(qū), 使橘子洲成為“生態(tài)之洲”、“文化之洲”、“生命之洲”。2007年12月24日，國(guó)家批準(zhǔn)長(zhǎng)株潭城市群為全國(guó)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，加快了長(zhǎng)沙市“一洲兩岸”風(fēng)光帶建設(shè)的步伐，橘子洲景區(qū)工程是長(zhǎng)沙市“一洲兩岸” 風(fēng)光帶的核心部分。2009年4月21日橘子洲改造成為開放式休閑公園對(duì)游客免費(fèi)開放，隨著觀光游客和休閑市民流量大增，每日入園游客數(shù)量很快突破10萬人次。由于橘子洲景區(qū)與城市道路之間只能通過雙向四車道的橘子洲大橋進(jìn)行聯(lián)系，因此出入景區(qū)十分不便。

2009年1月15日，國(guó)家發(fā)改委批復(fù)長(zhǎng)沙市城市快速軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃，同意長(zhǎng)沙市建設(shè)地鐵1、2號(hào)線一期工程。其中，地鐵2號(hào)線橫貫城市東西，連接兩大火車站和汽車西站等重要交通樞紐，是長(zhǎng)沙市城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中最重要的骨干線路。2號(hào)線穿越湘江和橘子洲，如在橘子洲設(shè)地鐵站，則可實(shí)現(xiàn)橘子洲景區(qū)與外界最快速、最便捷、最舒適的交通銜接，通過軌道交通網(wǎng)絡(luò)，能最大限度地服務(wù)源自城市各主要區(qū)域和對(duì)內(nèi)對(duì)外交通樞紐的游客，將在有效緩解橘子洲大橋交通壓力的同時(shí)，給廣大游客出行帶來極大的方便。一方面可以豐富廣大居民的生活方式，擴(kuò)大橘子洲的影響，提升長(zhǎng)沙市城市形象；另一方面可以大大減少進(jìn)出橘子洲景區(qū)的汽車量，減少景區(qū)內(nèi)公交、大巴、小車停車位的設(shè)置，減少景區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車尾氣的排放，為景區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到積極的促進(jìn)作用。因此，長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線在橘子洲設(shè)站是十分必要的。

2 橘子洲地鐵站規(guī)劃設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題

橘子洲為湘江激流回旋、泥沙淤沉堆積而成。地鐵2號(hào)線穿越橘子洲處的島內(nèi)地面東西寬僅約160 m，現(xiàn)狀地面高程約36.6 m，僅相當(dāng)于湘江20年一遇洪水位標(biāo)高，橘子洲防洪不設(shè)防。在橘子洲設(shè)站必須穩(wěn)妥解決橘子洲站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間的結(jié)構(gòu)安全、防洪安全和出入口、風(fēng)亭等地面建筑對(duì)湘江汛期泄洪的影響等問題，而且橘子洲站位于全國(guó)聞名的5A級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)，其建設(shè)和運(yùn)營(yíng)對(duì)景區(qū)景觀和生態(tài)環(huán)境的影響必須可控。

因此，雖然規(guī)劃建設(shè)橘子洲地鐵站很有必要，但由于缺乏類似工程經(jīng)驗(yàn)，該站的規(guī)劃設(shè)計(jì)必須妥善解決以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.1 生態(tài)環(huán)保問題

由于橘子洲大橋北側(cè)有建成不久聯(lián)通大橋和橘子洲島的螺旋式匝道橋，且湘江西岸橋頭北側(cè)建有交警大樓高層建筑，2號(hào)線只能從橘子洲大橋南側(cè)穿越湘江，橘子洲地鐵站只能設(shè)于大橋南側(cè)的橘子洲島中央。

根據(jù)湘江河床測(cè)量資料分析，受橘子洲大橋橋墩的影響，橘子洲島東側(cè)靠近大橋橋墩處的河床沖刷較嚴(yán)重?？紤]到地鐵區(qū)間安全，東端的橘子洲站—湘江中路站區(qū)間應(yīng)盡量向南偏移以遠(yuǎn)離橋墩，但緊鄰橘子洲大橋南側(cè)有1棵300年以上樹齡的古樟樹，樹干中心距離橋南側(cè)邊沿約80 m，樹冠直徑約30 m。為保護(hù)古樟樹，統(tǒng)籌考慮車站站位及其兩端區(qū)間，將車站主體結(jié)構(gòu)外側(cè)距離古樹樹冠垂直投影距離控制為不小于1 m，車站施工期間采用基坑內(nèi)降水，并加強(qiáng)保護(hù)措施。盡量利用橘子洲島上的既有建筑作為施工期間生產(chǎn)生活房屋，盡量減少建設(shè)活動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境的影響，確保古障樹的正常生長(zhǎng)。車站施工共需棄土約10萬m3，根據(jù)規(guī)劃，橘子洲和其北面洲尾的傅家洲將進(jìn)行一體化規(guī)劃建設(shè)，即連為一體，故洲尾回填可消化大部分棄土，其余棄土運(yùn)至長(zhǎng)沙市指定的棄渣場(chǎng)棄置。此外，橘子洲站位于湘江水源保護(hù)區(qū)，車站建設(shè)期間和建成運(yùn)營(yíng)后生活污水均排放到橘子洲島上的專用污水管網(wǎng)，不向湘江直接排放污水，施工期間基坑開挖前進(jìn)行的注漿加固采用安全環(huán)保的漿液材料，以實(shí)現(xiàn)“環(huán)境友好”的目標(biāo)。

2.2 景觀協(xié)調(diào)問題

為適應(yīng)周邊環(huán)境，地鐵2號(hào)線的線位和站位選擇需因地制宜，出入口及風(fēng)亭等建筑的設(shè)計(jì)均充分考慮長(zhǎng)沙本地文化及橘子洲景區(qū)環(huán)境，盡量減少對(duì)周邊既有景觀的影響。

車站設(shè)計(jì)為地下四層島式站臺(tái)，設(shè)置2個(gè)破頂板出入口，均布置在原橘子洲停車場(chǎng)范圍內(nèi)。結(jié)合橘子洲景觀及車站防洪安全需求，出入口及風(fēng)亭處采用高筑平臺(tái)。出入口及風(fēng)亭建筑風(fēng)格與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致，充分考慮高平臺(tái)及出入口對(duì)橘子洲景區(qū)的景觀影響，對(duì)站位周邊進(jìn)行重新規(guī)劃。出入口延續(xù)橘子洲上的建筑風(fēng)格，采用紅磚紅瓦與坡屋頂，與周邊建筑風(fēng)格遙相呼應(yīng)，與景區(qū)的整體環(huán)境相協(xié)調(diào)。該站出入口建成后又成為橘子洲景區(qū)一個(gè)新的特色景點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 橘子洲站出入口與景區(qū)融合圖示

2.3 防洪防汛問題

由于橘子洲站周邊環(huán)境情況特殊，其出入口和風(fēng)亭均采用破頂出地面的方式，出入口及風(fēng)亭的防洪設(shè)計(jì)采用加筑高平臺(tái)方案。湘江200年一遇洪水位標(biāo)高為38.26 m，高出島內(nèi)現(xiàn)狀地面約1.66 m，根據(jù)水利部門的要求需考慮不小于1.5 m的防洪超高。結(jié)合湘江兩岸的城區(qū)地面高程及防洪大堤的實(shí)際情況，再考慮防洪超高，最終設(shè)計(jì)的高平臺(tái)按200年一遇洪水位高程再加高1.57 m即39.83 m實(shí)施，因此所筑高平臺(tái)高出橘子洲島現(xiàn)狀地面約3.23 m，也高于湘江兩岸防洪大堤擋水墻標(biāo)高。高平臺(tái)四周做混凝土結(jié)構(gòu)墻，內(nèi)部素土夯實(shí)，局部抬高出入口處的地面，乘客先通過臺(tái)階上行至高平臺(tái)，然后再下行進(jìn)入車站。

橘子洲島防洪不設(shè)防，洪水位如表1所示。

表1 橘子洲洪水不同水位高程與出現(xiàn)概率對(duì)照表

考慮到出入口和風(fēng)亭都采用頂出的方式，因此將東、西兩端的出入口及風(fēng)亭分別相對(duì)集中設(shè)置，以便于出入口及風(fēng)亭處共同采用加筑的高平臺(tái)防洪，且地面合建的出入口及風(fēng)亭盡可能減小占地面積，壓縮規(guī)模，與橘子洲周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。每一組風(fēng)亭、出入口的迎水面方向尺寸僅約15 m。根據(jù)橘子洲島上建筑物現(xiàn)狀、歷史資料及調(diào)查取證結(jié)果，證明歷朝歷代島上均有人居住，存有較多的人文古跡，如長(zhǎng)沙海關(guān)、唐生智公館、水上工人俱樂部等。目前已按規(guī)劃新建和改造了較多建筑，其中新建毛澤東雕像的尺寸寬83 m高41 m，社會(huì)停車場(chǎng)配套建筑基礎(chǔ)尺寸為18 m×30 m。所有這些配套建筑物和改造建筑文物均通過了水利部門、規(guī)劃部門批準(zhǔn)。這些建筑物和改造文物的基礎(chǔ)占地面積均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橘子洲地鐵站出入口和風(fēng)亭，因此出入口和風(fēng)亭的設(shè)置對(duì)行洪的影響是很小的。

2017年7月，湘江流域遭遇罕見的洪澇災(zāi)害，7月3日0:12湘江長(zhǎng)沙水文站水位吳淞高程39.51 m(黃海高程37.71 m)，創(chuàng)下有記錄以來歷史新高，橘子洲被洪水貫穿。橘子洲島地面被淹約1.11 m，橘子洲地鐵站出入口平臺(tái)仍高出水面約2.12 m。橘子洲站因配合防汛大局需要和橘子洲景區(qū)閉園而跳站運(yùn)營(yíng)，2號(hào)線其他車站正常運(yùn)營(yíng)，橘子洲地鐵站及其兩端區(qū)間均經(jīng)受住了考驗(yàn)。

2.4 防滲防淹問題

橘子洲站所處地層由上至下依次為雜填土、細(xì)砂、卵石、強(qiáng)風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖、微風(fēng)化板巖，車站底板處于中風(fēng)化板巖內(nèi)。根據(jù)歷史資料記載與河道地形資料分析，橘子洲河段的河勢(shì)和形態(tài)早在幾百年前就已經(jīng)形成，近幾十年來未見明顯改變，河道處于相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，橘子洲左右汊分流比變化不大。由于橘子洲河段兩岸均為基巖出露形成的節(jié)點(diǎn)，控制河床展寬，加上近些年在兩岸修建堤防與實(shí)施護(hù)岸工程以后，橘子洲分汊河段岸邊界漸趨穩(wěn)定。

橘子洲站采用全外包防水設(shè)計(jì)，為了保護(hù)橘子洲車站周邊土體的穩(wěn)定性以及結(jié)合車站東西兩端盾構(gòu)進(jìn)出站加固要求，車站基坑開挖之前對(duì)基坑周邊土體進(jìn)行袖閥管注漿加固：在車站東、西兩端車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻外圍設(shè)置一圈800 mm厚素混凝土地連墻，在兩墻之間實(shí)施袖閥管注漿加固，加固范圍寬9m，注漿采用雙液漿，注漿對(duì)象是砂層、卵石層及強(qiáng)風(fēng)化板巖；車站基坑南、北兩側(cè)袖閥管注漿加固范圍寬6 m,加固對(duì)象是砂層和卵石層，注漿也采用雙液漿。地面注漿漿液類型及注漿參考參數(shù)：①漿液類型為水泥漿-水玻璃(1∶1)。②漿液擴(kuò)散半徑為100 cm。③注漿孔間距為120 cm，梅花型布置。④注漿初壓為0.5～1.0 MPa，穩(wěn)壓為2.0～3.0 MPa。⑤漿液材料：42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比0.8∶1～1∶1；水泥水玻璃配比1∶1；緩凝劑為磷酸氫二納，其參量為水泥質(zhì)量的1%～2%。圖2為基坑周邊注漿加固示意圖。

圖2 基坑周邊注漿加固示意圖

車站出入口所筑平臺(tái)高出地面3.23 m，高筑平臺(tái)能保證汛期泄洪期間洪水不會(huì)進(jìn)入車站內(nèi)部。極端特殊情況下，如果洪水漫過筑臺(tái)頂部，則關(guān)閉出入口及風(fēng)道口部具有擋水防淹功能的防護(hù)密閉門，本站停止運(yùn)營(yíng)，全線仍可保持貫通運(yùn)營(yíng)。當(dāng)洪水位過高，條件極為惡劣時(shí)，則關(guān)閉車站兩端防淹門，該站及兩端區(qū)間停止運(yùn)營(yíng)，仍可保證本線其他車站、區(qū)間及城市的安全。

2.5 建設(shè)安全問題

橘子洲站采用明挖法施工，車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚度為1 000 mm的地連墻，地連墻之間采用工字鋼接頭，并在接頭處預(yù)埋注漿管?；由钸_(dá)30.8～31.7 m，基坑?xùn)|、西兩端距離橘子洲島堤岸固腳擋墻最近處分別約為27 m、26 m，基坑深度范圍內(nèi)存在14.5～26.3 m厚的砂層和卵石層，透水性較強(qiáng)。

為確保地鐵基坑和相鄰區(qū)間工程施工安全，施工按防百年一遇洪水位37.65 m采取措施，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻并對(duì)接頭進(jìn)行加強(qiáng)止水防滲措施，防止漏水漏砂。由于既有地面較百年洪水位低，冠梁上部設(shè)置防洪擋墻且高出百年洪水位150 mm，同時(shí)在基坑周邊設(shè)置9 m寬、頂標(biāo)高與百年洪水位持平的閉合防洪平臺(tái)。當(dāng)預(yù)警洪水位達(dá)到或超過百年一遇時(shí)，使用預(yù)備砂包在該平臺(tái)上臨時(shí)堆碼按需要進(jìn)行加高。橘子洲站實(shí)際施工過程中，湘江洪水均未淹沒橘子洲島，施工未啟用緊急搶險(xiǎn)措施。圖3為基坑施工方案與應(yīng)急措施示意圖。

a) A-A注漿加固斷面圖(北側(cè))b) B-B注漿加固斷面圖(西側(cè))

圖3 基坑施工方案與應(yīng)急措施示意圖

為防止基坑開挖過程中，因基坑變形導(dǎo)致周邊環(huán)境產(chǎn)生破壞，車站基坑設(shè)計(jì)先設(shè)置了5道支撐+1道倒撐，內(nèi)支撐全部采用混凝土支撐，計(jì)算受力及變形均滿足要求。在施工過程中，為方便施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)軸力，將第四、五道混凝土支撐變更為鋼支撐，加快了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，監(jiān)測(cè)基坑受力及變形均滿足要求，確保安全的同時(shí)也節(jié)省了投資?；颖倍司嚯x橘子洲大橋沉井基礎(chǔ)46 m，施工期間加強(qiáng)對(duì)橋梁的監(jiān)測(cè)，車站施工未對(duì)橋梁樁基產(chǎn)生影響。

3 橘子洲地鐵站規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

橘子洲站位于橘子洲島上，東西兩端正線區(qū)間均需下穿湘江，線路必須加大埋深，因此車站設(shè)計(jì)為地下四層。又因橘子洲島東西向?qū)挾葍H約160 m，受此限制，需盡量壓縮車站長(zhǎng)度。2號(hào)線采用6輛B型車編組，車站有效站臺(tái)長(zhǎng)118 m，因此車站設(shè)計(jì)采用立式風(fēng)機(jī)，將橘子洲站總長(zhǎng)控制在138 m以內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.2 m，島式站臺(tái)寬12 m，總建筑面積13 828 m2，車站中心處軌面埋深28.05 m。橘子洲站總長(zhǎng)才138 m，不能按常規(guī)做法設(shè)計(jì)設(shè)備區(qū)，需將設(shè)備區(qū)外掛；再巧妙地將過廳層打造成公共文化展示平臺(tái)，充分地利用了地下空間。

車站共設(shè)置2個(gè)頂出式地面出入口，均布置在原橘子洲停車場(chǎng)范圍內(nèi)。在車站西端1號(hào)出入口通道旁設(shè)無障礙電梯及坡道，方便殘疾人使用。為滿足消防疏散要求，在車站東端主要設(shè)備管理用房區(qū)設(shè)置直達(dá)地面的消防專用出入口。車站設(shè)2組共6個(gè)風(fēng)亭，均為頂出的敞口風(fēng)亭。

4 結(jié)論

2014年4月29日長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線一期工程順利建成通車，橘子洲地鐵站開通運(yùn)營(yíng)。2號(hào)線自開通以來，日?？瓦\(yùn)及重大節(jié)假日迎峰度峰均全面實(shí)現(xiàn)有序組織、平穩(wěn)運(yùn)行，經(jīng)受了2017年長(zhǎng)沙市超歷史最高水位的洪水考驗(yàn)。目前2號(hào)線日客流量最高達(dá)62.83萬人次，橘子洲站的日平均客流集散量為42 953人次(工作日20 985人次，周末71 154人次，節(jié)假日更是高達(dá)92 591人次，節(jié)假日集散量在全線車站中排名第五)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益已十分明顯。

在全國(guó)聞名的5A級(jí)風(fēng)景區(qū)橘子洲島上設(shè)置地鐵車站，開創(chuàng)了在江心洲上設(shè)置地鐵車站的先河，車站設(shè)計(jì)需充分考慮建設(shè)和運(yùn)營(yíng)安全。因車站位于風(fēng)景區(qū)，為適應(yīng)周邊環(huán)境，車站因地制宜，線位和站位選擇充分考慮了對(duì)環(huán)境的友好性，避讓了300年以上樹齡的古樟樹。出入口及風(fēng)亭等建筑的設(shè)計(jì)充分考慮了長(zhǎng)沙本地文化及橘子洲景區(qū)環(huán)境，使地鐵站本身融入周邊環(huán)境，成為橘子洲的又一特色景點(diǎn)。橘子洲站規(guī)劃設(shè)計(jì)所積累的上述經(jīng)驗(yàn)可供同類工程參考借鑒。

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50517—2013 [S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：建標(biāo)104—2008 [S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

[3] 長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司.岳麓山國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)橘洲景區(qū)詳細(xì)規(guī)劃[R].長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，2007.

[4] 長(zhǎng)沙市人民政府.長(zhǎng)沙市城市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃(2008—2015年)[R]. 長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙市人民政府,2008.

[5] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司. 長(zhǎng)沙市軌道交通2號(hào)線一期工程可行性研究報(bào)告[R]. 武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2009.

[6] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.長(zhǎng)沙市軌道交通2號(hào)線一期工程初步設(shè)計(jì)總說明書[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2009.

[7] 中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.長(zhǎng)沙市軌道交通2號(hào)線一期工程施工圖設(shè)計(jì)第四篇車站工程第五冊(cè)橘子洲站第二分冊(cè)車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1冊(cè)主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圖[R].成都：中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,2010.

[8] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.長(zhǎng)沙市城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃中期評(píng)估分析報(bào)告[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2018:123.