孙灏
（中铁西安勘察设计研究院有限责任公司，陕西 西安710054）
1 研究背景
1.1 项目背景
西安地处关中平原中部、北濒渭河、南依秦岭，八水润长安，是联合国教科文组织于1981 年确定的“世界历史名城”，也是中华文明和中华民族重要发祥地之一、丝绸之路的起点，历史上先后有十多个王朝在此建都，丰镐都城、秦阿房宫、兵马俑，汉未央宫、长乐宫，隋大兴城，唐大明宫、兴庆宫等勾勒出“长安情结”。西安是中国最佳旅游目的地、中国国际形象最佳城市之一，有两项六处遗产被列入《世界遗产名录》，分别是：秦始皇陵及兵马俑、大雁塔、小雁塔、唐长安城大明宫遗址、汉长安城未央宫遗址和兴教寺塔。另有西安城墙、钟鼓楼、华清池、终南山、大唐芙蓉园、陕西历史博物馆、碑林等景点。
截至2021 年1 月，西安市开通运营地铁线路共有8 条，分别为：1 号线、2 号线、3 号线、4 号线、5 号线、6 号线、9 号线和机场线，均采用地铁系统，运营里程长度共计244 千米；共设车站153 座，其中换乘车站13 座。西安地铁共有8 条（段）在建线路，分别为：1 号线三期、2 号线二期、6 号线二期、8 号线、10 号线一期、14 号线、15 号线一期和16 号线一期。
众所周知，西安具有大量历史建筑、文物古迹，西安地铁在穿越这座历史古城下方的时候，必将不可避免的频繁与历史“擦肩而过”。
图1 含元殿站线路与城墙遗址关系示意图
图2 和平门站线路与护城河、老桥、和平门城墙门洞关系示意图
其中，西安地铁4 号线工程是陕西省西安市第四条建成运营的地铁线路，全线于2014 年5 月开工建设，于2018 年12 月26 日开通运营。线路北起未央区北客站（北广场）站，途经新城区、碑林区、雁塔区，终点止于长安区航天新城站，联通了西安国家民用航天产业基地、曲江新区及西安经济技术开发区等新区，是西安市轨道交通中的一条骨干线路。西安地铁4 号线全长35.2 千米，全部为地下线；共设29 座车站（其中1 座暂缓开通），全部为地下车站；列车采用6 节编组B 型列车。
地铁4 号线下穿明城墙的有含元殿站、和平门站，其中含元殿站下穿大明宫唐城墙遗址，和平门站下穿护城河、老桥、和平门明城墙门洞（图1、2）。
1.2 国内现状
全国目前比较典型的下穿城墙或者护城河的地铁有：北京19 号线景风门站到牛街站区间下穿南护城河、南京地铁5 号线区间下穿明城墙、西安地铁6 号线区间下穿唐城墙遗址。
其中，和平门站因同时下穿护城河、护城河老桥、明城墙门洞等多方面涉古迹因素，成为国内较为典型的具备论述的车站。
因此，本文章主要以西安地铁4 号线和平门站的方案形成为例，综合分析地下车站下穿城墙及护城河后方案及站位的确定。
2 车站控制性边界条件
2.1 车站北侧区间线路控制性因素
图3 车站与其北侧区间线路控制性因素关系示意图
和平门站北侧的和平门～大差市区间线路上方有护城河、护城河老桥，和平门明城墙等构筑物对线路制约较大，从而影响本站站位以及埋深。（本条控制性因素对具体站位及站形的分析，详见本文章节3。）
2.2 车站周边控制性建构筑物
图4 车站周边现状图
本站沿雁塔北路两侧的建筑物密集，影响车站出入口风亭布置的控制性建筑物有：胜利饭店的临街建筑物、陕西省地质矿产勘查开发总公司的临街住宅楼及公司大门、中国新时代国际工程公司的住宅楼及临街建筑，沿环城南路规划有下穿立交。
车站下穿护城河后如何迅速与周边现状衔接和避让亦是本站的重点控制性边界条件。
2.3 车站其它控制性边界条件分析
2.3.1 车站周边规划分析
车站站址周边主要规划为商业用地、行政办公用地、教育科研用地及居住用地。车站出入口及站位的布置需充分考虑规划用地性质的客流吸引。
2.3.2 车站客流分析
表1 预测客流及超高峰系数表（人/小时）
车站上车设计客流为：（1723+1604）×1.25=4159（人/h）
车站下车设计客流为：（3034+2997）×1.25=7539（人/h）
车站设计客流：（1723+1604+3034+2997）×1.25=11698（人/h）
车站站形规模的选择受客流影响，本文章节3 将对具体受控因素做出分析选择。
2.3.3 车站周边控制性管线
图5 车站周边管线位置示意图
影响车站的管线有：沿雁塔北路方向有两根直径均为1.5m的排水管，埋深分别为6.88m 和6.71m；车站东侧通道上方一根直径为1m 的铸铁给水管，埋深为3.1m。沿环城南路方向有一根直径1.2m 的排水管，埋深为7.5m。其亦对车站站形产生关键性的影响，章节3 详述。
3 车站设计的重难点
3.1 车站站位的选择
3.1.1 受前后站间距的影响以及车站尽量靠近十字路口的布置原则，本站下穿护城河出城后，需尽快设站，如本站布置在城墙以内（以北），将与北侧大差市站站间距过近，如何布置在城墙以外远离十字路口位置，又将与李家村站站间距过大，如何从平面及纵向（线路埋深）上综合考虑站位，是该站首当其冲的重难点之一。
在车站站位范围合理的情况下，我们共分析了以下四种站位：
站位1——车站靠近路口，位于雁塔北路路中方案。该方案优点在于站间距较均匀及能充分吸引周边客流。缺点在于拆迁量较大(拆迁面积约16760m2)。
站位2——车站远离路口，位于雁塔北路西侧方案。该方案优点与方案1 一致。缺点在于拆迁量较站位一大。(拆迁面积约20900m2) 线路不顺直及拆迁协调难度大等问题(需拆除陕西省地勘所有临街建筑)。
站位3——车站紧邻路口，位于雁塔北路路中方案。该方案优点与方案1 一致。缺点在于拆迁量最大。（拆迁面积约23010m2），拆迁难度大（Ⅱ号出入口需拆迁新时代工程公司多栋办公楼)，线路曲线进站。
表2 站位比较第一阶段分析表
站位4——车站跨路口方案。该方案优点在于能满足过街功能；拆迁小。缺点在于工程可实施性差:车站距护城河桥过近，施工风险大；交通疏解困难；地下一层受环城南路埋深7.5 米DN1200 排水管影响，地下一层布置困难（表1）。
3.1.2 通过以上分析，站位3、4 的可实时性较低，本次设计我们针对站位一和站位二这两个有比较价值的站位进行了深入分析，具体分析如下：
图6 车站站位1、站位2 方案位置示意图
（1）站位一，车站靠近路口设置，基本位于雁塔北路路中；
（2）站位二，车站向南向西偏移，位于雁塔北路西侧，车站主体避开两根排水管。
受线路平面穿越和平门门洞的影响，车站设置于雁塔北路西侧的同时需往南偏移，以满足线路要求，且车站主体避开排水管后，车站主体距离雁塔北路西侧的建筑物已不到1 米，此时需拆除雁塔北路西侧的所有临街建筑物。
我们仍旧通过站位对比表来综合分析两个站位的优缺点：
表3 站位比较第二阶段分析表
考虑到房屋拆迁量以及线路的合理性，本次初步设计推荐站位一：车站靠近环城南路路口，位于雁塔北路路中的站位。
3.2 车站下穿城墙及护城河后埋深的选择
本次项目的重点重难点就是站位的选择，由于车站区间受制于和平门～大差市区间下穿护城河、护城河桥、和平门城墙等风险点，其站位又受到前后站间距的限制，故本站根据以上综合情况就线路埋深进行了地下二层方案和三层方案的比较。
当车站为三层方案时：
（1）区间穿越城墙——线路轨面埋深约为23m，区间隧道过和平门城墙时，隧道拱顶距地面约18.1m。根据现场调查,城墙基础埋深为2m，隧道拱顶至城墙基础竖向净距约16.1m，大于2倍洞径。参考西安地铁一、二号线过城墙经验，该距离可满足区间隧道施工要求。
（2）区间隧道穿越护城河——拱顶距离护城河底近距约9m，大于1 倍洞径，盾构机通过时可保证护城河安全。
图7 三层方案时护城河下穿部分区间关系示意图
当车站为二层方案时：
（1）区间穿越城墙——线路轨面埋深约为17m，区间隧道过和平门城墙时，隧道拱顶距地面约12.14m；隧道拱顶至城墙基础净距约10.1m，小于2 倍洞径。参考西安地铁一、二号线过城墙经验，该距离偏小。运营时对城墙及护城河桥扰动较大，对文物保护不利。
（2）区间隧道穿越护城河——区间隧道在过护城河时，拱顶距离护城河底净距约3.0m，约为0.5 倍洞径，盾构机通过时风险很大。
图8 二层方案时护城河下穿部分区间关系示意图
经以上研究比选后，在区间安全穿越诸多控制物的前提下，本次设计推荐和平门站为地下三层车站。
3.3 车站与地下管线的关系
图9 地下三层方案与管线关系示意图
图10 站厅层位置与管线关系示意图
经与管线产权部门协商，车站范围内控制车站主体的两根排水管可以改迁，且车站东侧的一根DN1000 埋深3.1 米的铸铁给水管不能改迁。因此将影响车站主体的埋深6.88 米的排水管迁改至车站东侧，该管道成为制约车站站厅层埋深的主要因素（图10）。
车站站厅层在负一层时，为使车站东侧出入口通道下穿排水管，车站站厅层埋深将达到11.05m，此时车站轨面埋深约为23.75m，线路埋深不合理，且车站投资较大。
因此，本站将站厅层设置在地下二层，不但较好的解决了通道上方管线的问题，也可减小轨面埋深。
图11 车站总平面示意图
综上所述，和平门站采用地下三层车站形式，站厅层位于地下二层在雁塔北路路中设置。
4 本站的最终方案情况
通过以上分析比较，得出车站最终方案如下：
4.1 车站总平面情况
车站总长149.60m，标准段宽21.40m，车站主体建筑面积10166.31m2，附属建筑面积3553.74m2，总建筑面积13720.05m2。车站共设置4 个出入口和两组共8 个风亭。其中Ⅰ号出入口预留；Ⅱ号出入口及残疾人电梯设于新时代国际工程公司用地上，需拆除中国新时代国际工程公司部分建筑，拆除面积约3110m2；Ⅲ号出入口和2 号风亭设于胜利饭店用地上，需拆除胜利饭店部分建筑，拆除面积约9250m2；Ⅳ号出入口及1 号风亭设于陕西省地勘开发公司用地上，需拆除该公司1 栋住宅楼（目前已空置）及门卫房，拆除面积约4400m2；冷却塔位于1 号风亭处。Ⅲ号出入口远期改造可作为换乘通道。
4.2 车站设备层（地下一层）布置情况
设备层布置有通信、信号、电设备、通风空调等设备房间，变电所下方设置1.5m 高的电缆夹层。其中变压器的运输路径则通过净宽2.5m 的走道，从通风空调机房内的风孔运输至站台层。
设备层两端分别设置一个直通地面的消防疏散出入口，以满足消防要求。
4.3 车站站厅层（地下二层）布置情况
车站站厅层由公共区和两端的设备及管理用房组成。公共区划分为非付费区和付费区。付费区内设有两组上下行自动扶梯，一组步行楼梯，残疾人电梯位于付费区的中部。公共卫生间位于Ⅳ号出入口通道处。
4.4 车站站台层（地下三层）布置情况
车站采用12.5m 岛式站台，有效站台长度为118m。车站南端设置区间人防隔断门，车站为盾构过站。
4.5 车站纵断面布置情况
车站设备层净高为6.25m，站厅层净高为4.7m，站台层净高为4.55m。
4.6 车站横断面布置情况
车站顶板覆土3m，有效站台中心处轨面埋深21.4m，车站总高20.95m。
4.7 车站建成后现状
图12 车站现状公共区照片
5 专题分析价值及总结
本专题通过对地下车站前后区间下穿古城墙及护城河后的埋深等特点，结合线路情况、车站前后站间距、车站周边控制性因素等综合分析，在以上受控因素的限制条件下分析本站综合具体情况，推荐和平门站采用地下三层车站形式，站厅层位于地下二层，在雁塔北路路中设置。
通过前文分析我们可以看出，国内目前下穿古迹后立刻设站的地铁线路并不多，主要涉及这类下穿的车站多出现在国内历史较为悠久的古城，通过对和平门站这一典型车站的综合分析，我们可以依次从以下思路顺序进行车站的站位及埋深分析：
线路走向情况的分析——站位前后车站情况及站间距——下穿区间与古迹的平、纵面关系分析——确定轨面埋深范围——确定其它控制性因素——确定最终的站位及站形。
通过本专题分析，希望可以对我们完善设计思路、确定车站站位及站形给出参考价值。
