地鐵車站建筑形式的選擇

曹冬蒨,趙曉東

(1.天津華鐵工程咨詢有限公司,天津 300011;2.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,鄭州 450052)

0 引言

地鐵車站建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循符合規(guī)劃、滿足客流、換乘便捷、事故疏散迅速、裝修適度、無(wú)障礙通行、地下車站兼顧人防、綜合開發(fā)等原則,力求做到功能合理、布局緊湊、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)美觀、節(jié)約環(huán)保、以人為本。車站總平面布置主要解決在車站站位確定以后,根據(jù)車站所在地周邊環(huán)境條件、規(guī)劃部門對(duì)車站布置的要求,以及已選定的車站類型,合理地布設(shè)車站出入口、通道、風(fēng)亭等設(shè)施,使乘客能安全、便捷地進(jìn)出車站,還應(yīng)恰當(dāng)?shù)靥幚碥囌境龅孛娴母綄僭O(shè)施與周邊建筑物(含規(guī)劃建筑物)、道路交通、公共站點(diǎn)、地下過(guò)街通道或天橋、綠地等之間關(guān)系,使之協(xié)調(diào)統(tǒng)一。北京地鐵十號(hào)線呼家樓站基于邊界制約條件,最終確定采用雙洞雙層分離島式站臺(tái)的建筑形式作為實(shí)施方案[1];深圳地鐵一號(hào)線桃園車站根據(jù)站址環(huán)境和線路條件,車站設(shè)計(jì)為島式站臺(tái),采用明挖施工,地下2層。車站共設(shè)4個(gè)出入口,2組風(fēng)亭[2];廣州地鐵三號(hào)線番禺廣場(chǎng)站,根據(jù)站址環(huán)境和線路條件,車站設(shè)計(jì)為島式站臺(tái),采用明暗結(jié)合的形式,明挖部分地下3層,暗挖部分為小斷面的單層雙洞,車站共設(shè)6個(gè)出入口,6座風(fēng)亭[3]。以廣州地鐵三號(hào)線林和西站為例說(shuō)明在地鐵方案確定中交通、換乘因素起主導(dǎo)作用,以廣州地鐵五號(hào)線小北站為例說(shuō)明在地鐵方案確定中交通、現(xiàn)有建構(gòu)筑物起主導(dǎo)作用,以廣州地鐵五號(hào)線廣州火車站為例說(shuō)明在地鐵方案確定中規(guī)劃、現(xiàn)有建構(gòu)筑物、換乘、工期要求等起主導(dǎo)作用,以北京地鐵復(fù)八線天安門西站、王府井站、東單站、五號(hào)線崇文門站、蒲黃榆站、天壇東門站等為例說(shuō)明在地鐵方案確定中管線、交通起主導(dǎo)作用[4]。影響車站建筑平面布局的因素很多,可以從明(蓋)挖法、暗挖法、明暗挖結(jié)合法等不同的施工方法入手分析確定車站的建筑形式[5-7],也可以從站臺(tái)類型進(jìn)行選擇。地下車站一般多采用島式站臺(tái),地面車站和高架車站一般多采用側(cè)式站臺(tái)。島式站臺(tái)一般要設(shè)計(jì)成地下2層,建設(shè)成本較高,側(cè)式站臺(tái)可以設(shè)計(jì)成地下一層,但是乘客換乘不便。天津地鐵5號(hào)線淮外路站通過(guò)比較島式站臺(tái)和側(cè)式站臺(tái),最終確定建筑形式。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

天津地鐵5號(hào)線淮外路站位于北辰區(qū)外環(huán)線與規(guī)劃淮東路交口以南,車站主體呈南北走向布置于規(guī)劃淮東路下。車站主體西側(cè)為天津憩園,南側(cè)和東側(cè)為魚塘和空地,北側(cè)為天津外環(huán)線,周邊道路有外環(huán)線、規(guī)劃淮東路。其中外環(huán)線為城市快速路,道路紅線寬50m,規(guī)劃淮東路為城市主干道,道路紅線寬 45m。站址范圍內(nèi)無(wú)地下管線,車站周邊多為尚未開發(fā)地塊,地勢(shì)開闊,設(shè)站條件良好。根據(jù)規(guī)劃軌道交通線網(wǎng)本站無(wú)換乘情況,現(xiàn)階段客流不大。

1.2 設(shè)計(jì)客流

本站客流根據(jù)地鐵 5號(hào)線客流預(yù)測(cè)資料,超高峰系數(shù)取 1.3,遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)早高峰小時(shí)客流表見(jiàn)表 1。

表 1 遠(yuǎn)期(2038年)預(yù)測(cè)早高峰小時(shí)客流表Table1Passengerflowofmorningrushhourforecastinlongterm(in2038)

遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)客流量:2069人/h;遠(yuǎn)期上車設(shè)計(jì)客流量:1243人/h;遠(yuǎn)期下車設(shè)計(jì)客流量:826人/h;本站遠(yuǎn)期高峰小時(shí)列車對(duì)數(shù)為 20對(duì)。

2 建筑形式比選

地鐵車站由車站主體(站臺(tái)、站廳、設(shè)備和管理用房)、出入口及通道、通風(fēng)道及地面通風(fēng)廳等 3大部分組成。站臺(tái)可選用島式、側(cè)式或島側(cè)混合式等形式。

2.1 站臺(tái)類型

1)島式站臺(tái)。站臺(tái)位于上、下行線路之間。島式站臺(tái)車站是常見(jiàn)的一種形式,具有站臺(tái)面積利用率高、提升設(shè)施共用,能靈活調(diào)劑客流、使用方便、管理較集中等優(yōu)點(diǎn),常用于較大客流量的車站。

2)側(cè)式站臺(tái)。站臺(tái)位于上、下行線路的兩側(cè)。側(cè)式站臺(tái)車站也是常見(jiàn)的一種形式,雖然其站臺(tái)面積利用率偏低,調(diào)節(jié)上、下行線客流及乘降聯(lián)絡(luò)等均不如島式車站,但側(cè)式站臺(tái)的高架車站能使高架區(qū)間斷面更趨合理。此種形式常見(jiàn)于客流不大的地下站和高架的中間站;當(dāng)?shù)叵萝囌竞蛥^(qū)間隧道都采用明挖法施工,或區(qū)間采用雙圓盾構(gòu)法暗挖時(shí),采用側(cè)式站臺(tái)車站是合理的。

3)島、側(cè)混合站臺(tái)。將島式站臺(tái)及側(cè)式站臺(tái)同設(shè)在一個(gè)車站內(nèi)。

2.2 兩站臺(tái)形式比較

2.2.1 規(guī)模、形式比較

見(jiàn)表 2。

2.2.2 功能比較

見(jiàn)表 3。

2.2.3 經(jīng)濟(jì)比較

見(jiàn)表 4。

2.2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式

島式站臺(tái)形式的車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式,而側(cè)式站臺(tái)形式的車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用灌注樁的結(jié)構(gòu)形式,島式站臺(tái)地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)為 3063.9萬(wàn)元,側(cè)式站臺(tái)的灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)為1180.6萬(wàn)元,在確定 2種站臺(tái)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式時(shí)需充分考慮地質(zhì)情況和周邊環(huán)境影響,保證結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

表2 規(guī)模、形式比較表Table2 Comparisonandcontrastbetweenislandplatformstationandsideplatformstationintermsofscaleandmode

表 3 功能比較表Table3 Comparisonandcontrastbetweenislandplatformstationandsideplatformstationintermsoffunction

表4 經(jīng)濟(jì)比較表Table 4 Comparison and contrast between island platform station and side platform station in terms of economy萬(wàn)元

1)島式站臺(tái)形式。在天津地鐵中圍護(hù)方案一般采用SMW樁,但由于淮外路站標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度較大,約為16.71 m,SMW樁在此深度下明顯不適用。在對(duì)600mm厚地下連續(xù)墻與 φ1 000 mm@800mm鉆孔咬合灌注樁進(jìn)行比較后,得出以下結(jié)論:①鉆孔咬合灌注樁剛度較小;②圓樁受力截面利用率低,且因夾素混凝土樁,鋼筋混凝土樁單樁配筋率大,不易操作;③樁身大,施工難度大,樁下部因施工誤差咬合效果差,影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)防水效果;④工程造價(jià)無(wú)明顯優(yōu)勢(shì);⑤車站基坑底下部存在8～10m厚的粉砂層,鉆孔咬合灌注樁施工難度大;⑥施工機(jī)具較為特殊,施工隊(duì)伍少。故島式站臺(tái)方案車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用具有剛度大、對(duì)控制地表沉降與周邊建筑管線變形有利、施工工藝成熟、施工難度小的地下連續(xù)墻形式。

2)側(cè)式站臺(tái)形式。雖然標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度滿足SMW樁方案的要求,但由于局部存在活塞風(fēng)道和過(guò)軌通道,使局部基坑深度較大,不能連續(xù)使用SMW樁圍護(hù)形式,為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性,使其具有良好的防水性能,保證整體銜接質(zhì)量,所以側(cè)式站臺(tái)方案車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁加止水帷幕形式。

2.3 兩方案成本和功能綜合分析

在確定最終方案時(shí),要綜合考慮成本和功能,不能單純追求低成本或高功能,要力求達(dá)到功能與成本的最佳匹配,利用價(jià)值工程理論進(jìn)行分析

V=F/C,式中:V為研究對(duì)象的價(jià)值;F為研究對(duì)象的功能;C為研究對(duì)象的成本。

2.3.1 成本分析

1)島式站臺(tái)方案:C1=16975/(16975+14 768.1)=0.53。

2)側(cè)式站臺(tái)方案:C2=0.47。

2.3.2 功能分析

F1:乘客和工作人員使用方便快捷;F2:站廳站臺(tái)功能分區(qū)清晰;F3:有人員緩沖空間;F4:不存在線纜、人員、通風(fēng)等過(guò)軌問(wèn)題。

F1＞F2=F3＞F4

用0-4評(píng)分法計(jì)算功能評(píng)價(jià)系數(shù),見(jiàn)表5,6。

表5 功能重要性系數(shù)計(jì)算表Table 5 Calculation table for function importance coefficient

表6 功能評(píng)價(jià)系數(shù)表Table 6 Table of function evaluation coefficient

2.3.3 綜合分析V

V島式=0.62/0.53=1.17,V側(cè)式=0.38/0.47=0.81,V島式＞V側(cè)式。

2.4 建筑形式選定

綜上所述,島式站臺(tái)雖然車站造價(jià)較高,但從全線總概算考慮,整體造價(jià)較低,使用功能較好;側(cè)式站臺(tái)車站造價(jià)經(jīng)濟(jì),但從全線總概算考慮,整體造價(jià)較高,并且使用不便,所以最終以島式站臺(tái)作為實(shí)施方案。

3 結(jié)論

地鐵設(shè)計(jì)中,方案選擇至關(guān)重要。車站平面形式應(yīng)根據(jù)線路特征、營(yíng)運(yùn)要求、地上和地下環(huán)境及施工方法等條件確定,更要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況從使用功能、成本等方面進(jìn)行全面、細(xì)致的分析研究,以便最終確定合理的方案。

新規(guī)范中提倡“地下車站宜淺,高架車站宜低”。凡周邊環(huán)境有條件的地方(地面條件和地下市政管線),應(yīng)極力提倡地下一層的做法,把大部分設(shè)備和管理用房設(shè)于地面層。采用地下一層形式,不僅減少土地投資,車站的通風(fēng)、空調(diào)量和供電量也大幅度降低,從而大大降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用;對(duì)于暗挖的地下車站更應(yīng)極力提倡一層車站,采用站廳、站臺(tái)分離設(shè)置,即將站廳層和設(shè)備、管理用房設(shè)于地面,站臺(tái)層設(shè)于2個(gè)分離的站臺(tái)隧道內(nèi),其間用2～3個(gè)橫向通道連接形成分離式的島式站臺(tái),站廳層與站臺(tái)層通過(guò)設(shè)有樓(扶)梯的斜隧道聯(lián)系,這種形式既實(shí)用,又節(jié)能環(huán)保、減少投資,是今后在條件允許情況下地鐵車站建筑形式設(shè)計(jì)的方向。

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