1 上海地铁建设概况
上海1994年建成运营地铁1号线以来，已建成运营8条线235km，161座车站，日客流达350万人次，客流强度达1.5万人次/km，最高日客流达442万人次，已挤身于世界前5名。至2010年5月世博会前，又有7、10、11号线和2、8、9号线延伸段约170km建成运营。新启动建设的有12、13号线和11号线南段。至2012年形成由13条线路组成的上海城市轨道交通的基本网络，总长度将达到510km，中心城范围内的总里程为310km，初步形成功能完善的轨道交通网络体系如图1所示。届时可承担日均客流约800万人次，占全市公交出行总量约43%，地铁将成为上海市民首选的“快捷、安全、舒适”的交通方式。
上海城市轨道交通基本网络体系中共有209个车站，其中二线换乘车站66个，三线或三线以上的换乘站有16个，以这些轨道交通换乘站为依托，形成了上海城市综合交通体系中的大型换乘枢纽，如人民广场换乘枢纽、徐家汇换乘枢纽、世纪大道换乘枢纽等。近年来，上海地铁枢纽站工程的规划、设计、施工技术的实践提供了许多经验和教训。
图1 上海轨道交通线网规划示意图
2 地铁换乘枢纽站的类型和工程技术方案
2线换乘的地铁枢纽站形式有同站、平行和交叉换乘，同站换乘最方便、最经济，但必须在线网规划时精心策划；交叉换乘有“十”、“T”和“L”字型等，如图2（a）、（b）、（c）所示。 “十”、“T”、“L”字型换乘站应2站同时设计和施工，如先建车站未考虑后建换乘站的施工，往往给后建车站施工带来很大困难。上海地铁工程有很多教训，如1号线上体馆站建造时未考虑与4号线换乘，“T”字换乘必须从已建车站下穿越，2004年采用冻结法加固穿越段土体后用矿山法开挖。
（a） “十”字型换乘站 （b）“L”字型换乘站
（c）“T”字型换乘站
图2 交叉换成图
3线换乘的地铁枢纽站形式有“三”、“Π”、“F”、“Δ”型等。4线换乘的有“口”、“丰”、“Ш”型等。1号线人民广场站建造时未考虑2号线和8号线的3线换乘；1号线徐家汇站建造时未考虑和9、11号线的3线换乘；1号线汉中路站建造时未考虑和12、13号线的3线换乘；2号线世纪大道站, 建造时未考虑4、6、9号线的4线换乘。这样，后建车站的施工环境要求和技术难度增大。
而在2003年以后开建的地铁7、8、9、10、11、12、13号线的规划设计上已考虑共建或预留后建地铁车站。这样，工程建设的难度和工程成本大大下降，同时为乘客的同站换乘带来方便。
地铁10号线一期工程全长32.76km，从东北至西南斜穿上海市区，与1，2，3，4，8，11，12，13，14，15，17号等线进行14站点换乘。换乘方式基本可分为3种形式：“十”字换乘、“L”型换乘、“T”型换乘和通道换乘。宝庆路站与1、7号线换乘采用通道方式。南京东路站与2号线换乘采用通道方式；凯旋路站与3、4号线换乘采用通道方式。老西门站与8号线换乘采用“T”字相交。淮海西站与11号线换乘采用“十”字相交，2站同时建设，11号线下穿。陕西路站与12号线换乘采用“L”字相交，预留换乘空间。马当路站与13号线换乘采用
大连路站与4号线换乘采用“十”相交，4号线车站下预留10号线站台下穿空间，如图3所示。大连路站地下一层为下立交车道及站厅层，地下二层为公共厅及设备层，下三层为站台层，车站长170m，宽30m。
地铁11号线北段线路长约59.4km，如图4所示，共设27座车站，其中与1、2、3、4、7、9、10号线换乘共9座。愚园路站11号线与2号线换乘采用通道方式；济阳路站与6号线同台换乘；中山北路站11号线、14号线上下重叠布置，各走一侧，同台换乘，与3号线通道换乘；龙漕路站与12号线“T”字型换乘、与3号线通道换乘；淮海西路站11号线与10号线“T”字型换乘；徐家汇站11号线与1号线通道换乘、与9号线（R4线）L型换乘；11号线站位在现铁路候车厅西侧；15线垂直下穿西站站场；16线沿铁路站场北侧交通路走行，与11号线车站相对。三线形成大厅换乘。
图3 8号线、10号线大连路“十”字换乘枢纽站
图4 地铁11号线北段线路图
3 地铁上体馆2线换乘枢纽站下穿工程
地铁1号线上体馆站建于1993年，为地下2层，位于漕溪北路下，车站与漕溪路立交桥共建。2002年施工的地铁4号线上体馆站为地下3层，与1号线换乘，2车站平面呈“L”型相交，4号线从1号线车站下穿越，如图5所示。
图5 1号线、4号线“十”字换乘枢纽站示意图
由于1号线地铁站建设时未预留4号线下穿通道，4号线车站西端必须在1号线车站北端站台底板下穿越。下穿断面为20m×6m，长度22m。两大技术难点：一为凿除2堵厚80cm的钢筋混凝土地下连续墙；二为下穿1号线车站地板施工必须确保运营地铁的绝对安全。经盾构掘进和矿山法开挖2个技术方案比选，最终确定冻结加固土体矿山法暗挖方案，如图6、图7所示。在1号线车站底板下采用水平冻结形成“U”型加固体后，先开挖两侧的U型内土体并浇筑结构混凝土达到强度后，再开挖中间U型内土体和结构施工。因冻结土体产生的冻胀力对已建车站底板产生的上隆影响，采取监测和卸压相结合的严控措施，确保了1号线地铁运营安全。
图6 上体馆枢纽站下穿施工纵坡图
图7 上体馆枢纽站下穿冻结加固
4 地铁人民广场3线换乘枢纽站工程
地铁人民广场站位于上海市中心最繁华的南京路、西藏路交叉口的西南角，1、2、8号线在此形成3线换乘枢纽。分别建于己于1995年和1999年的1、2号线车站成“L”型交叉，1号线站厅西北端和2号线站厅东南端的小三角站厅换乘，因客流增大拥挤，又在另两端建1地下通道（约200m用于1号线换乘2号线）缓解了拥堵，但换乘通道过长。如图8所示。
图8 3线换乘的人民广场枢纽站平面图
2002年规划设计8号线，车站设在1号线东侧的西藏路下，与1号线形成平行换乘。但8号线与2号线的换乘如经过1号线站厅，势必“雪上加霜”，形成更大拥堵。经研究比选，提出在3线“F”型交叉处建一大型地下换乘大厅，从根本上解决3线换乘难题。
8号线车站西侧围护墙利用地铁1号线东侧既有围护地下连续墙，两车站共墙长度约319m。在基坑底部采用搅拌桩或旋喷桩土体加固，形成被动土区隐性支撑，如图8所示。
人民广场车站对常规逆作法施工进行技术创新，采用了在顶板施工时预留一个长130m长条形大出土孔的方法，既可确保基坑内土方及时外运，也方便了钢支撑的吊装，做到支撑安装与挖土施工紧密配合，随挖随撑，如图9、图10所示。
图9 8号线线人民广场车站地基加固示意图
图10 8号线人民广场车站顶板出土孔示意图
基坑加固采用高压旋喷桩满堂加固，选用三重管施工工艺。加固深度为底板下5m，加固后土体28d无侧限抗压强度qu≥1.5MPa。
车站半幅结构采用逆作施工，半幅结构永久顶板完成后即可恢复路面交通，最大限度地减小了车站施工对交通的影响，如图11所示。为克服逆作法施工出土速度慢的缺点，创新采用在顶板施工时预留一个长达130m的长条形出土口的方法，如图12所示，既确保了基坑内土方及时外运，也方便了钢支撑等材料的吊装，加快了基坑及车站结构的施工。
图11 逆作车站顶板作临时行车道
图12 逆作车站顶板预留长条形出土口
5 地铁徐家汇3线换乘枢纽站工程
徐家汇是上海的副中心之一，也是大型的市内交通换乘枢纽，地铁1号线的建成，极大地带动了徐家汇地区的城市发展和城市地下空间开发利用，如利用地铁1号线折返线的上层空间开发建成了徐家汇地铁商城，并与地面大型的公共建筑共同形成了徐家汇商圈。
在建的9号线和11号线在徐家汇形成3线换乘枢纽，但如何在高楼林立和交通拥堵的商圈内规划设计2座地下车站和实现客流方便换乘是一个难题。已建的1号线地下车站为南北走向，位于漕溪北路上，地下3层，长约600m，其中400m为地下商场。1号线与徐家汇的大型商场如港汇广场、东方商厦、汇金广场、太平洋广场、六百商厦、美罗城等均建有地下通道。经多方案比选，提出以徐家汇最大最高的“港汇广场”双塔建筑为中心的“环港汇”3线换乘枢纽为首选方案，如图13所示。
图13 地铁徐家汇枢纽站3线换乘“环港汇”方案
“环港汇”设计方案在港汇广场北侧路下3层地下室改建为地下2层的9号线车站，在港汇广场西侧的恭城路线建地下5层的11号线车站，在西北角成“L”型香蕉，可形成2战的站台换乘，如图14所示。9、11号线于1号线的换乘则通过港汇广场的地下1、2层换乘大厅。
图14 9号线、11号线徐家汇站纵剖面图
9号线车站利用港汇广场地下1层（层高5.2m）改建为人行层，设公共区和商务区，与东侧的港汇广场地下1层空间形成集散、换乘大厅；将地下2、3层打通，改建为站台层，层高7.7m。11号线车站为地下5层，下1层为站厅层，2、3两层为停车库，下4层为设备层，下5层为站台层。如图15所示。该工程目前正在施工中，于2009年底建成。
图15 9号线徐家汇站利用地下车库改建横剖面图
6 世纪大道4线换乘枢纽站
位于浦东世纪大道、张杨路、东方路的地铁世纪大道站有2号线、4号线、6号线和9号线在此换乘，是上海目前规模最大的轨道交通换乘枢纽站，4线地铁枢纽站呈“卅”形布置，横跨世纪大道，如图16所示。吸取枢纽车站建设的经验教训，该换乘枢纽从建筑空间、环控设备、自动售检票设备到主要供电设备等系统专业都体现了资源共享，是上海市轨道交通换乘枢纽中在资源共享方面处理较好的车站之一。
图16 世纪大道4线换乘枢纽站示意图
世纪大道2号线地铁站于1999年建成，2001年开工建设的4号线地铁站位于2号线地铁站北恻，2站平行换乘，为地下3层结构，开挖深度23m，其深度比2号线地铁站低4m。开挖施工应保护运营中的2号线地铁站的安全，采用了基坑底部土体加固处理和分块开挖支撑的技术措施和方法，控制了地下连续墙围护的变形，确保基坑开挖施工期间的2号线地铁站的运营安全。4号线地铁于2005年底建成通车。
2005年，6号线和9号线地铁世纪大道站工程同时施工建设。4线换乘的大型枢纽站总体方案是在已建的2号、4号线平行换乘地铁站的基础上建成“丰”字型换乘枢纽站。9号线地铁站位于2号线地铁站南侧，为地下2层，与2、4号线地铁站平行换乘。
6号线地铁站骑在2号、4号、9号三座平行换乘站上，利用2号、9号线地铁站的站厅层和4号线地铁站的下1层作站台层。4号线地铁站已作预留，2号线地铁站采用凿除站厅的侧墙和顶板， 抬高后重新建设，以满足6号线地铁站台空间的需求。通过利用6号线站台与东方路站厅之间的高差（约1.3m），分别设置了两根承担6号线列车荷载的单线槽型梁结构，通过槽型梁结构的受力将6号线列车荷载传递到东方路车站外侧新增的桩基础上，如图17所示。
图17 在原2号线车站站厅层抬高改建和新增槽型梁
2007年底，6号线建成运营，世纪大道枢纽站已实现3线换乘，日换乘客流从6万人次者达15万人次，约为人民广场站的一半，换乘客流排名第二。至2009年底，9号线2期将建成运营，世纪大道枢纽站4线换乘将全部实现。
7 地铁汉中路3线换乘枢纽站工程的规划设计
1号线汉中路地铁站建于1995年，拟建的12、13号线与汉中路地铁站交叉换乘，形成3线换乘大型地铁枢纽站。如何规划设计？主要应依据地面已有建筑物和道路交通，考虑规划建筑物和交通条件，提出方案比选确定。
汉中路枢纽所在区域为上海规划的不夜城地区，北临上海火车站，站址周边分布有诸多高层建筑、恒丰路汽车站、芷新不夜城客运站、汉中路公交枢纽站等，不夜城地区规划为上海城市交通枢纽、上海市级商业、商务中心、上海现代信息港分港，将建成为多功能、综合性、外向型、全天候的城市公共活动中心，集金融、贸易、办公、购物、居家等于一体。3线换乘汉中路枢纽站规划设计方案如图18、图19所示。三方案比选如表1所示。
图18 大“Δ”方案3线换乘平面图
图19 小“Δ”方案3线换乘平面图
表1 汉中路换乘枢纽线路方案比选
从工程实施风险、综合换乘枢纽功能、工程实施对社会影响、线路条件、线路对地块影响等方面综合比选，考虑推荐小△方案，该方案可有效化解工程实施风险，降低工程实施难度，避免了施工期间对区域交通的影响，并可降低工程实施对环境保护措施费用以及管线大量搬迁的费用。同时建成后枢纽换乘功能较好，并可通过地面的公交配套设施的统一规划，可形成区域性的综合交通换乘枢纽。存在主要问题：（1）需各方协调做好恒通大楼动迁工作；（2）对线路走向调整区域影响的地块需进行协调。
12号线梅园路站设在恒丰路与梅园路间的长安路上，为地下三层岛式站台车站。13号线汉中路站设在恒丰路以东、恒通路以南的地块内，为地下四层岛式站台车站。两线与1号线汉中路站呈“Δ”布置。12、13号线车站“L”形相交，与1号线为区间隧道与区间隧道相交。
13 号线汉中路车站布置在恒丰路以东、恒通路以南地块内。由于13号线在此设站，地块内的恒丰大楼（16层、18层）、云都大酒店（4层）、久隆电力进修学院、圆圆外国语学校等建筑需拆迁。
12号线梅园路站标准段基坑开挖深度约23.55m，采用1000mm厚地下连续墙作为围护结构。地墙深40m，墙趾插入⑦2层砂质粉土，与内衬墙一起作为使用阶段的侧墙。车站距金峰大厦净距为17.8m；北端头井距旭汇大厦净距为11.8m。车站标准段沿基坑深度方向设5道钢支撑和2道混凝土支撑，为了减小开挖对周围环境的影响，在第五道混凝土支撑和坑底下进行地基加固，考虑车站纵向开挖过程的影响，在基坑内进行三道纵向土体加固封堵。
13号线汉中路站标准段基坑开挖深度约30m，采用厚1200mm地下连续墙作为围护结构。地墙深46m，墙趾插入⑧1层粘土，与内衬墙一起作为使用阶段的侧墙。车站标准段沿基坑深度方向设7道钢支撑和3道混凝土支撑，为了减小开挖对周围环境的影响，在第五道、第七道混凝土支撑和坑底下进行地基加固，考虑车站纵向开挖过程的影响，在基坑内进行三道纵向土体加固封堵。
汉中路3线换乘枢纽站工程年内开工，2012年建成，建成后的效果如图20所示。
图20 汉中路3线换乘枢纽站效果图
7 结语
上海已建的大型地下交通换乘枢纽站有人民广场站、上海南站、世纪大道站等；在建的有徐家汇站、龙阳路站（3线地铁与磁悬浮线）、上海西站（3线地铁与铁路）、汉中路站、虹桥机场站（5线地铁、高速铁路、磁悬浮线与机场共7线换乘）等。市中心区的大型地下交通换乘枢纽站由于已有建筑物、道路交通的影响，规划设计施工方案需从综合规划、施工难度、交通影响、换乘条件、工程造价等多方位综合比选考虑。上海城市轨道交通换乘枢纽站的规划设计施工结累了许多经验和教训。“丰”字形世纪大道4线换乘枢纽站是最短换乘最经济的枢纽站；徐家汇3线换乘枢纽站与已建地下空间融为一体的“环港汇”方案是与商业商务紧密结合的最优化的枢纽站；虹桥机场枢纽站将是规模最大的综合换乘枢纽站。2010年上海世博会前将建成运营400km轨道交通，众多大型地下交通换乘枢纽站建成将为市民提供便捷、舒适的换乘条件。
摘自《地下工程建设与环境发展》