暗挖地鐵車站建筑設(shè)計(jì)方法探析

石梁+劉洪宇

摘 要：地鐵作為改善城市交通狀況的重要方式，地鐵建設(shè)也成為了城市交通設(shè)施的重要組成部分。地鐵車站施工必須要解決地鐵建設(shè)對(duì)城市建筑的影響。地鐵施工可能會(huì)導(dǎo)致周邊的建筑物出現(xiàn)沉降或坍塌情況，為了更好的進(jìn)行地鐵施工，在地鐵車站建筑設(shè)計(jì)中，可選取暗挖法進(jìn)行施工。

關(guān)鍵詞：暗挖法；地鐵車站；建筑設(shè)計(jì)

一、暗挖車站建筑設(shè)計(jì)原則

地鐵車站是地鐵線路中的交通樞紐，隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，地鐵線路越來(lái)越多的穿越城市繁華地段。由于車站所處地理位置的特殊性，車站不能采用全明挖施工，車站越來(lái)越多的采用暗挖或明暗結(jié)合的建筑結(jié)構(gòu)型式。暗挖車站的核心問(wèn)題是如何減少車站規(guī)模，但又必須滿足以下設(shè)計(jì)原則：

1、適用性

地鐵車站是一個(gè)人流聚集的公共建筑，車站設(shè)計(jì)首先是必須滿足車站的使用功能，包括： 合理的 設(shè)置出入口、AFC 系統(tǒng)、站內(nèi)樓扶梯，有序的組織進(jìn)出站客流，最大程度的避免客流的交叉； 提供滿 足高峰客流的運(yùn)輸能力、緊急疏散的設(shè)備、集散場(chǎng)地； 方便與周邊交通系統(tǒng)的換乘、過(guò)街功能； 提供相 應(yīng)的設(shè)備及管理用房，滿足運(yùn)營(yíng)管理的功能要求。

2、安全性

地鐵車站首先在滿足結(jié)構(gòu)安全的情況下，還必須滿足相關(guān)的建筑安全，比如： 樓扶梯、AFC 的設(shè)置數(shù)量必須滿足正常高峰客流、突發(fā)客流要求，避免出現(xiàn)客流擁擠現(xiàn)象； 提供滿足火災(zāi)狀況下的乘客 緊急疏散要求的設(shè)備數(shù)量，避免人員傷亡； 滿足工 作人員消防需要的消防通道； 火災(zāi)狀況下提供足夠 的新風(fēng)和排煙設(shè)施，完善的消防設(shè)施； 滿足出地面 建筑的防火距離要求、衛(wèi)生防疫要求、防淹要求。

3、舒適性

地鐵車站設(shè)計(jì)以人為本，車站設(shè)計(jì)除完善樓扶梯、殘疾人電梯、商業(yè)自助等設(shè)施外，還應(yīng)給乘客提 供舒適的感官設(shè)計(jì)，提供舒適的乘車環(huán)境。

二、暗挖車站的建筑結(jié)構(gòu)型式、特點(diǎn)、 適用條件

第一，明、暗結(jié)合車站。地鐵車站在有明挖施工條件的情況下，且頂板覆土較少時(shí)，一般明挖施工難度小、風(fēng)險(xiǎn)小、施工速 度快、經(jīng)濟(jì)。但往往由于受各種外界條件的限制， 車站無(wú)法采用全明挖施工，若采用全暗挖施工，勢(shì)必造成施工風(fēng)險(xiǎn)大、難度大、施工時(shí)間長(zhǎng)、造價(jià)高的 現(xiàn)象，此時(shí)若能活采用暗挖與明挖結(jié)合的型式，則可能收到意想不到的效果。 根據(jù)近年來(lái)的工程實(shí)踐，明暗結(jié)合型式車站大致分為以下幾種類型： 站臺(tái)暗挖，站廳、設(shè)備管理用 房區(qū)明挖； 半邊明挖半邊暗挖； 兩端明挖、中間暗挖； 中間明挖、兩（ 單） 端暗挖。

第二，全暗挖車站。當(dāng)車站頂板覆土較大時(shí)，車站仍采用明挖法施工，工程造價(jià)就不一定合理，或者是路面交通繁忙，不允許中斷交通進(jìn)行明挖施工，且周邊沒(méi)有任何明挖施工場(chǎng)地，此時(shí)只能考慮全暗挖施工。全暗挖車站一般為雙層車站，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)型式可分為雙柱 三聯(lián)拱、單柱雙聯(lián)拱、分離暗挖單拱三種。

三、建筑功能對(duì)車站布置的影響

地鐵車站涉及專業(yè)繁多，根據(jù)各系統(tǒng)功能要求能否合理組織房間布置，對(duì)車站規(guī)模及使用功能影響較大。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)車站規(guī)模影響 較大的系統(tǒng)主要有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)等。

1、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

第一，隧道通風(fēng)系統(tǒng)。隧道通風(fēng)系統(tǒng)包括區(qū)間隧 道通風(fēng)及車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)兩部分。某地鐵線推薦區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)與車站隧道通風(fēng)系統(tǒng) 分開(kāi)獨(dú)立設(shè)置，且區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)的活塞風(fēng)采用 雙活塞風(fēng)的模式，此種模式車站需要設(shè)置 4 個(gè)活塞風(fēng)道（ 其中 2 個(gè)為機(jī)械風(fēng)互為備用風(fēng)道） ，2（ 或 1） 個(gè)排熱風(fēng)道。因?yàn)檐囌景低冢囌緫?yīng)盡量 減少暗挖通道數(shù)量及面積。通過(guò)系統(tǒng)模擬測(cè)試，此時(shí)若采用單活塞風(fēng)及“變頻”技術(shù)，車站的活塞風(fēng) 道可減少為 2 個(gè)，且通過(guò)“TVF”風(fēng)機(jī)與“TEF”風(fēng)機(jī)的共用，可節(jié)省較大規(guī)模的土建面積，降低車站造價(jià)。如果在車站范圍內(nèi)無(wú)條件做區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)置在車站兩端的區(qū)間，但其距車 站有效站臺(tái)端部的最長(zhǎng)距離不宜超過(guò) 100 m。

第二，車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（ 含防排煙系統(tǒng)） ：。車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括大系統(tǒng)和小系統(tǒng)。 ①大系統(tǒng)： 大系統(tǒng)是指相對(duì)站廳、站臺(tái)公共區(qū) 的空調(diào)系統(tǒng)。②小系統(tǒng)： 小系統(tǒng)是指相對(duì)設(shè)備管理用房的空調(diào)系統(tǒng)。小系統(tǒng)有“全空氣系統(tǒng)”、“風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)”、“VRV系統(tǒng)”三種。各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在新建地鐵項(xiàng)目的小系統(tǒng)中全空氣系統(tǒng)為首選； 而對(duì)于改造項(xiàng)目，宜采用 VRV 系統(tǒng)； 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)只有在一年四季比較炎熱的地區(qū)使用。在選定采用何種小系統(tǒng)外，為節(jié)省土建建筑面積，其關(guān)鍵在于優(yōu)化功能房間組合，盡量減少小系統(tǒng)機(jī)房數(shù)量。

第三，空調(diào)冷源及水系統(tǒng)。空調(diào)冷源及水系統(tǒng)包括分站供冷、集中供冷兩種。采用分站供冷，需要在車站內(nèi)設(shè)置100 m2 左右的冷凍機(jī)房，地面設(shè)置冷卻塔。若采用集中供冷則可以省略冷凍機(jī)房及冷卻塔。車站空調(diào)冷源及水系統(tǒng)是采用集中供冷還是分站供冷，應(yīng)視全線地面條件而定。如果某段線路的幾個(gè)車站地面周邊環(huán)境約束較大，地面均無(wú)條件設(shè)置冷卻塔，此時(shí)可考慮集中供冷的模式。

2、供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)在車站中所占的比例也較大，但由于其系統(tǒng)在某地某線中具有相對(duì)的穩(wěn)定性。為節(jié)省土建建筑面積，其關(guān)鍵在于優(yōu)化功能房間組合。車站供電系統(tǒng)包括牽引變電所、降壓變電所、跟隨降壓變電所，其中是否設(shè)牽引變電所視系統(tǒng)而定。在車站房間功能布局上應(yīng)盡量集中布置，將供電負(fù)荷較大的房間設(shè)置在一起，可以節(jié)省一個(gè)跟隨降壓變電所，壓縮車站規(guī)模。在有條件的情況下，應(yīng)盡量將變電所設(shè)置在車站站臺(tái)。

3、電扶梯系統(tǒng)

公共區(qū)樓扶梯：在滿足距離要求的情況下，另外還必須滿足車站正常運(yùn)營(yíng)的需要和車站高峰時(shí)期的緊急疏散需要。暗挖車站中，如果需要暗挖樓扶梯通道，應(yīng)通過(guò)綜合比選暗挖通道的數(shù)量及斷面的大小對(duì)車站的影響，進(jìn)而確定是采用大斷面，減少通道數(shù)量，還是選用小 斷面，增加通道數(shù)量。

電梯： 車站站廳至站臺(tái)應(yīng)設(shè)無(wú)障礙通道， 國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)的做法均是在站廳與站臺(tái)之間設(shè) 殘疾人電梯。對(duì)于暗挖車站，為減少暗挖電梯的工 程量，可在站廳至站臺(tái)的樓梯上設(shè)置樓梯升降機(jī)， 若無(wú)條件，則必須增設(shè)暗挖電梯通道。

消防通道： 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定任一防火 分區(qū)均應(yīng)有一直出地面的出入口通道。車站設(shè)計(jì) 中應(yīng)盡量將相關(guān)的設(shè)備管理用房（ 平時(shí)有人的房 間） 進(jìn)行集中布置，減少消防通道的數(shù)量。此外， 在有條件的情況下，可考慮將消防出入口與乘客出 入口進(jìn)行合并設(shè)置，減少土建工程量。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著城市地鐵的迅速發(fā)展，城市地鐵設(shè)計(jì)及施工受周邊條件、施工方法、工期等方面的限制因素越來(lái)越多，因車站總體布局必須符合城市規(guī)劃、城市交通規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和城市景觀的要求，且能夠妥善處理好與地面建筑、地下管線、地下構(gòu)筑物之間的關(guān)系。要求對(duì)其建筑結(jié)構(gòu)型式提出了更高的要求，目前地鐵車站建筑結(jié)構(gòu)型式已經(jīng)由最初的明挖逐步 向暗挖、明暗結(jié)合的多元化發(fā)展。通過(guò)優(yōu)化建筑功能布局，達(dá)到減少暗挖車站工程規(guī)模、降低暗挖車站施工風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約工程造價(jià)目的，這對(duì)地鐵車站設(shè)計(jì)具有重要意義。

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