创新设计谱新篇 开拓市政交通新领域——中国京冶设计的15号线与5号线换乘大屯路东站改扩建工程喜获全国冶金行业优秀工程设计一等奖

中冶建研院 2020-02-13 14:57:01

9月6日,中国京冶设计的北京地铁15号线与5号线换乘大屯路东站改扩建工程喜获2017年度全国冶金行业优秀工程设计一等奖。

大屯路东站为地铁15号线和5号线换乘站,15号线大屯路车站位于北苑路与大屯路交叉路口东侧,沿北关庄路呈东西向布设,为地下二层岛式车站。5号线大屯路东站位于大屯路与北苑路相交路口北侧,沿北苑路呈南北向布设,为地上三层侧式车站。主体结构为现浇钢筋混凝土框架,一层顶(站厅层地面,板顶标高6.35m)和二层顶(电缆夹层地面,板顶标高11.45m)悬挑横梁为现浇预应力混凝土梁,三层顶为站台层,板顶标高13.60m,站台层上部为钢结构刚架。


 本工程设计范围包括原车站结构站台加宽改造、新建钢结构换乘平台、新建换乘通道、老天桥加宽改造等内容。


5号线改造扩建改造工程完成后,5号线大屯路东站与15号线大屯路东站形成“L”型通道换乘关系。

大屯路东站扩建改造示意图

5号线大屯路东站设计时未预留换乘条件,站台宽度仅3.4m。在5号线大屯路东站站台加宽设计及原结构加固设计中,我院首创钢桁架双吊杆悬挂体系,利用原有站台排架柱并进行加固,在原有的钢结构屋面梁的下方,新建钢结构桁架,桁架下部设置两根悬吊杆,吊住站台层新建部分的钢结构平台,最终实现5号线站台加宽3-6m。在不影响既有线运营的情况下,加宽既有站台,在北京市乃至全国都是首例。本设计共获得2项国家发明专利。此项创新成果被列为第14届中国土木工程詹天佑奖的获奖项目“北京地铁15号线工程”的主要科技创新内容。

由于本项目是正在运行的地铁站,对设备用房的梁柱改造会影响到整条5号线的正常运营,减小改造加固量是优选改造方案的出发点。本悬吊方案,只需对6根框架柱加固,加固部位最少,对原结构的下部结构影响最小。对原有预应力梁不需要进行改造,克服了本项目改造加固的最大难点。此外,上部钢结构施工时,为尽量减少对运营的影响,保留了原有车站屋顶,在原站台钢柱的外面焊接新钢柱,以此确保了施工过程中正常运营。

改造前结构横断面

改造后结构横断面

改造方案三维示意图

项目建成后,全天换乘量69981人次,小时最大换乘量10453人次,社会效益显著。


地铁5号线是运营线路,每天实际施工时间仅为夜间停运的3小时。地铁5号线两侧为北苑路,是南北方向的交通主干道,在道路上作业的时间每天仅5小时。我院设计时考虑这些因素,结构构件轻量化、小型化,站内构件最大重量仅3吨,采用手动葫芦即可完成吊装。为便于运输,将构件由地面吊至高空5号线轨道上。 

轨道车滑移运输中桁架

边桁架施工过程照片

原站台外悬吊刚架就位全景

大屯路东站扩建改造后照片(西北角)

大屯路东站站台扩建后内景

新建换乘平台采用钢结构框架-支撑体系,地上1~3层,与既有5号线区间桥墩,建-桥分离。设计巧妙地利用现有5号线高架桥下绿化带内的局促空间,设计实现了与原有5号线老结构站台层、站厅层的完美对接。南端新建桩基础,桩长28m,共19根,最近处距5号线桥桩净距2.15m,距离5号线车站框架柱桩净距2.04m,距离5号线车站地梁最近0.2m。环境风险特级。我院设计中通过采取一系列设计措施将新建平台的灌注桩避免或减小了5号线现有桥桩及周边地下管线的影响。

新建南侧换乘钢结构平台结构模型及典型剖面

大屯路东站扩建改造后鸟瞰

大屯路东站扩建改造后照片老站台与南侧绿化带内新建换乘平台无缝对接

南侧换乘平台与新建过街天桥形成换乘通道

新建过街天桥与地下15号线进行对接

5号线大屯路东站扩建改造工程是北京市重点工程,也是北京市首例地铁高架车站大规模改造工程,是北京市轨道交通历史上改造难度最大的工程,此工程的顺利实施,对北京市乃至全国正在蓬勃发展的城市轨道交通事业产生了积极影响。本工程也是我院市政领域的第一个设计项目。本次喜获全国冶金行业优秀工程设计一等奖,再次展示了我院钢结构专业雄厚的设计研发实力,为我院在市政交通领域开拓新业务、提升社会美誉度增添了浓墨重彩的一笔。