優(yōu)化地鐵地下標準站土建規(guī)模的研究

姚新春

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 湖北武漢 430063）

1 縮減地鐵地下標準站規(guī)模的意義

1.1 地鐵四大部分費用占比統(tǒng)計

無錫1、2號線四大部分費用占比統(tǒng)計見表1。

從表1可以看出，在整個地鐵工程費用構(gòu)成中，第一部分工程費用占比最大，超過50%以上；其次第二部分工程建設其他費用和第四部分專項費用占比也較大，基本上達到了15%～25%。

所以，成本控制的重點順序是:第一部分＞第二部分＞第四部分＞第三部分，第一、第二和第四部分為成本控制的重點［1］。

表1 無錫1、2號線四大部分費用占比統(tǒng)計

1.2 第一部分工程費用中主要工程占比分析

工程費用中主要工程占比見表2。

表2 工程費用中主要工程占比統(tǒng)計

從表2可以看出，在第一部分工程費用中，車站和區(qū)間的費用占總造價的30%以上，占第一部分費用的55%左右，是控制工程費用的重點環(huán)節(jié)；設備部分供電占比較大，基本在6%以上。重點研究車站和區(qū)間的降造措施，對整個工程造價的控制起到關(guān)鍵作用。

1.3 成本控制重點內(nèi)容

通過以上分析，按分項工程所占投資額度的比重大小來看，車站規(guī)?？刂圃谡麄€投資中的控本降造作用重大。配線車站由于設置輔助線，土建規(guī)模嚴格受控，很難縮減；標準站可以通過優(yōu)化設備用房布置，可有效縮減車站的建筑面積，從而有效降低投資［2］。下面以無錫地鐵1、2號線設計為例，探索優(yōu)化地下標準站面積的設計方法。

2 地下標準站的構(gòu)成

分析優(yōu)化的對象必須是穩(wěn)定、可實施，且已經(jīng)投入生產(chǎn)，經(jīng)過一段時間試運營檢驗，各項功能表現(xiàn)良好的既有項目。對于正在設計或施工的項目，由于尚未經(jīng)過生產(chǎn)運營檢驗，不能保證每一個部分都具備可靠性和可實施性，不宜作為參比對象。

無錫1、2號線試運營時間均在半年以上，且在試運營期間內(nèi)各項指標均達到或超過預期目標，表現(xiàn)良好，可以作為4號線一期工程降造目標的參比對象。

本次選用分析優(yōu)化的對象為6節(jié)B型車地下兩層島式標準車站（以下簡稱標準站）。該車站一般由公共區(qū)、設備區(qū)組成，分為地下兩層。車站地下一層為站廳層，地下二層為站臺層。降壓變電所車站總長約196 m，牽引變電所車站總長約207 m，標準段寬 19.7 m［3］。

車站地下一層站廳層，車站設備用房分別布置在車站的兩個端頭，車站大里程端設置車控室、通信信號設備室、照明配電室、氣瓶間、風道、AFC等房間；小里程端設置弱電設備機房、照明配電室等設備用房。中間為車站公共區(qū)，公共區(qū)分為付費區(qū)和非付費區(qū)，在站廳層付費區(qū)設置2組樓扶梯及一部L形樓梯和垂直電梯與站臺層連通（見圖1）。

圖1 站廳層建筑平面布置（單位：mm）

車站地下二層站臺層為島式站臺，站臺寬度11 m，有效站臺位于車站中部，兩端布置設備用房。大里程端布置了公共廁所、污水泵房、照明配電室以及排熱風室、變配電室等；小里程端布置了排熱風室、照明配電間、清掃工具間等設備用房［4］（見圖2）。

圖2 站臺層建筑平面布置（單位：mm）

3 地下標準站常見規(guī)模設計問題

經(jīng)過對蘇州、無錫、常州等地的通車及在建的標準站圖紙進行分析、設計回訪以及現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)導致地鐵車站規(guī)模過大的主要問題主要是由以下幾個方面導致的:

（1）機電設備設計與土建設計不同步。機電設備設計與土建設計周期不同步，導致機電、系統(tǒng)提資按照包容性設計，導致冗余量過大［5］。

（2）房間布置不合理。地鐵車站中設備用房嚴格按照專業(yè)設置，空間利用不充分，富余大量空間未使用，同時導致增加不必要的檢修空間。比如AFC設備室、通信設備室、綜合監(jiān)控設備室功能接近，但分別設置。房間內(nèi)有大量未使用空間，若合并設置，可大大縮減其規(guī)模［6］。

（3）機電系統(tǒng)設計不合理。目前機電設計系統(tǒng)未根據(jù)全國各地的氣候、客流特點采取針對性、創(chuàng)新性設計方案，導致增加不要的設備用房面積。例如在江浙一段冬暖夏涼、客流不大的城市，隧道活塞風采用單活塞就可滿足隧道通風排煙需求，相對于雙活塞系統(tǒng)，可節(jié)省建筑面積約300 m2［7］。

（4）部分運營用房設置不合理。運管用房是地鐵設備區(qū)重要組成部分，運營公司應該根據(jù)實際的使用需求，嚴格控制房間數(shù)量及大小，整合不必要的房間設置［8］。

（5）部分設備用房由于建筑空間布局不合理，導致設備區(qū)吊裝走道空間面積較大，造成空間使用率不高，部分區(qū)域工作人員基本不可達，造成了較多的無效消極空間［9］。

4 縮減地下標準站規(guī)模的技術(shù)措施

地下車站的規(guī)?？刂剖且粋€綜合過程，不但包括車站長度、寬度、面積和埋深，也包括合理的開挖方式和圍護結(jié)構(gòu)形式，亦含內(nèi)部結(jié)構(gòu)截面選定、車站裝修標準等［10］。為合理控制車站規(guī)模，針對上文發(fā)現(xiàn)的導致規(guī)模過大的一些問題，提出相應措施。

4.1 精細化設計方案，壓縮系統(tǒng)設備富余量

根據(jù)上文分析可知，因為機電設備用房內(nèi)的柜機尺寸存在一定的空間富余，例如無錫1、2號線環(huán)控電控室柜機尺寸均按照1 m預留，招標完成后發(fā)現(xiàn)，大部分柜機寬度僅800 mm，部分柜機僅為600 mm。若按照相應尺寸設計，可核減約7.98 m2。

按照精細化的設計思路及實際的使用需求，對無錫1、2號線設備用房重新設計發(fā)現(xiàn):AFC票務室根據(jù)運營的功能需求，優(yōu)化布置后，面積可核減約8.49 m2；信號設備室優(yōu)化柜機尺寸及操作間距后，面積可核減約9.5 m2；照明配電室優(yōu)化檢修空間后核減2.2 m2；污水泵房按最小檢修尺寸壓縮寬度，可核減3.9 m2；屏蔽門設備室可核減2.2 m2；商用通信設備室可核減約17 m2。將0.4 kV開關(guān)柜單面按0.8 m進行土建預留，整合設備操作維護和運輸通道，可壓縮縱向長度約5.3 m。

4.2 合并同類型設備用房

標準站部分設備用房功能類似，具備合并設置條件。合并設置以后可大大節(jié)約檢修空間及不合理的空間浪費。以綜合監(jiān)控設備室、AFC設備室、通信設備室三個房間為例，這三個房間合計建筑面積約80 m2，合并設置后，面積僅51 m2，總計核減面積約29 m2。

4.3 優(yōu)化系統(tǒng)方案

針對無錫的客流、氣候特點及1、2號線的實際運營情況，對機電系統(tǒng)提出優(yōu)化。

（1）排熱風機優(yōu)化

基于以上國內(nèi)現(xiàn)狀、無錫城市特點及SES軟件模擬結(jié)果，標準站可取消排熱系統(tǒng)，排熱風機與隧道風機合用采用雙風機方案；非標準站仍維持三風機方案［11］。

（2）取消小新風機優(yōu)化

車站大系統(tǒng)取消小新風機，通過控制送風、回風的差值來實現(xiàn)新風需求。在設備投資上節(jié)省小新風機的設備投資，同時減少大端站廳設備用房面積并節(jié)約相應的運行費用［12］。

（3）采用單活塞系統(tǒng)

根據(jù)無錫的行車對數(shù)及氣溫特點，將原雙活塞系統(tǒng)改為單活塞系統(tǒng)。

根據(jù)以上優(yōu)化設計方案，可節(jié)約隧道風機房、活塞風道、排風道等面積，總計可節(jié)約建筑面積約360 m2左右。

5 最終成果優(yōu)化

5.1 站廳層優(yōu)化

（1）綜合管線布置，風道長度優(yōu)化2.5 m，核減面積108 m2；單雙活塞可優(yōu)化約350 m2。

（2）優(yōu)化電纜引入室布置，將其作為信號與信號設備及電源室套間，車站長度方向優(yōu)化2.1 m，核減面積21.52 m2。

（3）取消預留高壓細水霧機組，消防泵房核減面積22.06 m2。

（4）商用通信設備室核減面積13.86 m2。

（5）站長室與車控室核減，核減面積5.55 m2。由于規(guī)范調(diào)整，新站長室內(nèi)增加部分設備柜機，若采用相同柜機數(shù)量布置，可減少約10 m2。

結(jié)合站廳層其他設備用房面積，共計核減設備區(qū)建筑面積約280 m2（見圖3）。

5.2 站臺層優(yōu)化

（1）取消控制柜預留，優(yōu)化設備擺放方式，變電所縮短5 m，供電用房總核減面49.43 m2。

（2）照明配電間取消預留EPS，優(yōu)化為13.2 m2，核減面積6.8 m2。

（3）其他設備用房優(yōu)化布置，核減面積59.6 m2。

站臺層共計核減建筑面積210 m2（見圖4）。

經(jīng)過各設計單位與相關(guān)部門的共同努力，新線設計中將車站規(guī)模大大縮減，總計核減建筑面積約為490 m2。優(yōu)化前后對比見表3。

表3 優(yōu)化對比 m2

6 結(jié)論

綜上所述，地鐵工程是百年民生工程，投資巨大、回收期長，我們應該嚴格控制地鐵投資，用最小的資金取得最佳的空間效果，壓縮所有不必要的空間浪費。設計人員都應謹慎研究、探索各種在滿足功能要求下最經(jīng)濟合理的設計方式，減少投資，造福于民。