地下車站出入口地面結(jié)構(gòu)的精細(xì)化設(shè)計(jì)

張 濤

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 430063， 武漢∥高級(jí)工程師)

我國(guó)城市軌道交通建設(shè)已有50多年的發(fā)展歷史[1]。通過(guò)這50多年的城市軌道交通車站設(shè)計(jì)研究與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)積累，不同類型車站的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)框架已基本成型。當(dāng)前,精細(xì)化設(shè)計(jì)應(yīng)是城市軌道交通車站設(shè)計(jì)的后續(xù)重點(diǎn)研究方向之一。

城市軌道交通車站出入口是乘客進(jìn)出車站的重要關(guān)口，是軌道交通線路的門戶，也是展示城市形象的重要門戶。但在對(duì)不同車站調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分車站出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面，與設(shè)計(jì)效果不符。圖1為蘇州軌道交通2號(hào)線平河路站出入口結(jié)構(gòu)突出地面的實(shí)景圖，嚴(yán)重影響了城市軌道交通線路乃至城市的形象。本文以此問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)車站出入口地面結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)層面妥善解決出入口尾部地下頂板結(jié)構(gòu)突出地面的問(wèn)題，確保實(shí)施效果與設(shè)計(jì)效果的一致性。

圖1 地下車站出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面實(shí)景

1 問(wèn)題分析

地下車站出入口從地下出地面時(shí)在出入口尾部地下區(qū)域形成一段爬升段結(jié)構(gòu)。出入口尾部結(jié)構(gòu)的覆土厚度一般按150～350 mm設(shè)計(jì)，出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面是由于其覆土厚度不足導(dǎo)致。出入口尾部覆土厚度受外部與內(nèi)部?jī)蓚€(gè)控制因素決定，其中：外部控制因素為室外場(chǎng)地標(biāo)高與坡度；內(nèi)部控制因素為出入口空間功能需求。當(dāng)出入口設(shè)計(jì)不滿足內(nèi)外控制因素時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面的問(wèn)題。

1.1 外部控制因素歸因分析

1.1.1 出入口室外場(chǎng)地恢復(fù)標(biāo)高

車站出入口一般平行于規(guī)劃道路紅線布置，其室外場(chǎng)地一般與周邊道路或設(shè)計(jì)恢復(fù)標(biāo)高保持一致。通常在出入口設(shè)計(jì)階段，城市軌道交通線路設(shè)計(jì)單位會(huì)與市政道路設(shè)計(jì)單位進(jìn)行多輪次的溝通、協(xié)調(diào)、會(huì)簽，確認(rèn)設(shè)計(jì)標(biāo)高的最終數(shù)值，因而設(shè)計(jì)標(biāo)高一般均滿足要求。但偶爾會(huì)存在因現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況導(dǎo)致道路恢復(fù)標(biāo)高的調(diào)整，而此時(shí)車站出入口的土建結(jié)構(gòu)已開(kāi)始施工，不具備連帶調(diào)整條件，從而導(dǎo)致出入口場(chǎng)地恢復(fù)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高不符。當(dāng)標(biāo)高差異超過(guò)尾部覆土厚度冗余量時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面的問(wèn)題。

位于城區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)成熟地段的車站出入口通常會(huì)布置在相鄰地塊廣場(chǎng)內(nèi)，車站出入口室外場(chǎng)地位于周邊道路與地塊廣場(chǎng)之間，此時(shí)的出入口標(biāo)高設(shè)計(jì)通常只考慮道路恢復(fù)標(biāo)高而不考慮地塊廣場(chǎng)恢復(fù)標(biāo)高。若地塊廣場(chǎng)恢復(fù)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高差異超過(guò)尾部覆土厚度冗余量時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生上述問(wèn)題。

1.1.2 出入口室外場(chǎng)地恢復(fù)坡度

大部分車站出入口在設(shè)計(jì)時(shí)均未考慮出入口室外場(chǎng)地恢復(fù)坡度與周邊道路或廣場(chǎng)坡度的銜接關(guān)系，一律按平坡考慮。而實(shí)際施工時(shí)，為了保證出入口室外場(chǎng)地與周邊環(huán)境的順接，保證環(huán)境美觀性，會(huì)取與周邊環(huán)境相同的恢復(fù)坡度。當(dāng)?shù)缆坊驈V場(chǎng)的坡度較大而車站出入口長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，出入口前后局部區(qū)域高差變化大，出入口口部與尾部的高差大于出入口尾部覆土厚度，即會(huì)出現(xiàn)尾部凸出地面的問(wèn)題。

1.2 內(nèi)部控制因素歸因分析

城市軌道交通車站出入口一般均設(shè)自動(dòng)扶梯與樓梯，出入口裝修采用離壁墻和吊頂。因而，出入口內(nèi)部控制因素(即出入口空間功能需求)主要為自動(dòng)扶梯設(shè)備空間需求和樓梯凈高需求,以及結(jié)構(gòu)和裝修空間需求。

1.2.1 自動(dòng)扶梯、樓梯空間需求

自動(dòng)扶梯設(shè)備的空間需求主要為水平方向的上工作點(diǎn)水平段長(zhǎng)度與垂直方向的自動(dòng)扶梯上部空間凈高。自動(dòng)扶梯上工作點(diǎn)水平段長(zhǎng)度由自動(dòng)扶梯設(shè)備中標(biāo)廠家確定，自動(dòng)扶梯上部?jī)舾卟恍∮? 300 mm[2]。

樓梯上部?jī)舾卟恍∮? 300 mm[2]。

1.2.2 結(jié)構(gòu)與裝修空間需求

沿出入口平面長(zhǎng)度方向的結(jié)構(gòu)與裝修空間需求主要為出入口敞口段尺寸、出入口平臺(tái)及踏步、出入口室外地面以上的結(jié)構(gòu)及裝修；沿出入口剖面縱向的結(jié)構(gòu)與空間需求體現(xiàn)在出入口尾部結(jié)構(gòu)區(qū)域；尾部結(jié)構(gòu)外側(cè)空間需求包括出入口地面平臺(tái)高度、場(chǎng)地坡度引起的高差、尾部頂板上基本覆土厚度(包含尾部頂板上防水層、保護(hù)層、地面鋪裝或綠化厚度)和頂板結(jié)構(gòu)厚度；尾部結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)空間需求為內(nèi)部離壁墻與通道頂部吊頂交接處至出入口地面平臺(tái)的裝修高度、自動(dòng)扶梯或樓梯上部最小凈高。

上述需求中，出入口敞口段尺寸受自動(dòng)扶梯上工作點(diǎn)長(zhǎng)度和自動(dòng)扶梯或樓梯凈高需求控制。當(dāng)控制凈高為自動(dòng)扶梯時(shí)，還受到自動(dòng)扶梯設(shè)備提升角度控制。尾部結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)空間需求中，內(nèi)部離壁墻與通道頂部吊頂交接處至出入口地面平臺(tái)的裝修高度不得小于尾部結(jié)構(gòu)外側(cè)空間需求之和。

1.3 控制因素之間的關(guān)系

根據(jù)上述原因分析，城市軌道交通地下車站出入口的地面相關(guān)控制因素關(guān)聯(lián)圖如圖2所示，可為車站的精細(xì)化設(shè)計(jì)思路提供支持。

2 地下車站精細(xì)化設(shè)計(jì)的思路與關(guān)注點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)思路

為避免反復(fù)出現(xiàn)出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面問(wèn)題，應(yīng)取消既有設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)照參考圖依葫蘆畫(huà)瓢的設(shè)計(jì)模式，轉(zhuǎn)而開(kāi)展精細(xì)化設(shè)計(jì)。

出入口地面結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計(jì)以各控制因素之間的邏輯關(guān)系為依托，將各控制因素之間的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)化為計(jì)算公式，并根據(jù)計(jì)算公式得出的設(shè)計(jì)結(jié)果來(lái)制定符合功能需求的新標(biāo)準(zhǔn)。

在外部控制因素層面，應(yīng)考慮室外場(chǎng)地的設(shè)計(jì)控制，主要為出入口的室外場(chǎng)地標(biāo)高和坡度與周邊場(chǎng)地標(biāo)高和坡度；在內(nèi)部控制因素層面，應(yīng)考慮設(shè)備、裝修功能需求的設(shè)計(jì)控制。

2.2 設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)

2.2.1 場(chǎng)地標(biāo)高與地塊標(biāo)高的高差

出入口位于地塊廣場(chǎng)內(nèi)時(shí)，應(yīng)關(guān)注出入口口部室外場(chǎng)地標(biāo)高H1與出入口周邊地塊標(biāo)高H3的高差D2，其關(guān)系式為：

D2=H1-H3

(1)

2.2.2 場(chǎng)地坡度與高差

按CJJ 83—2016《城鄉(xiāng)建設(shè)用地豎向規(guī)劃規(guī)范》相關(guān)條文要求，道路或廣場(chǎng)均需設(shè)置一定的坡度：機(jī)動(dòng)車道路縱坡常用范圍0.3%～8.0%；非機(jī)動(dòng)車車行道規(guī)劃縱坡宜小于2.5%；當(dāng)縱坡大于或等于2.5%時(shí)，應(yīng)按規(guī)范中相關(guān)規(guī)定限制坡長(zhǎng)。對(duì)于機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車混行道路，其縱坡應(yīng)按非機(jī)動(dòng)車車行道的縱坡取值。道路橫坡宜為1.0%～2.0%。廣場(chǎng)坡度宜為0.3%～3.0%[3]。

圖2 城市軌道交通地下車站出入口地面設(shè)計(jì)控制因素間的關(guān)系

設(shè)計(jì)時(shí)需考慮出入口口部與尾部因道路縱坡產(chǎn)生的坡度高差,該高差與出入口總長(zhǎng)度及場(chǎng)地坡度的關(guān)系可以表達(dá)為：

D1=Lzi

(2)

式中：

D1——出入口口部與尾部的高差；

Lz——出入口外包總長(zhǎng)度；

i——出入口所在道路縱坡，i取值范圍為0.3%～3.5%。

出入口口部室外場(chǎng)地標(biāo)高與出入口尾部室外場(chǎng)地標(biāo)高關(guān)系可表達(dá)為：

H2=H1-D1

(3)

式中：

H2——出入口尾部室外場(chǎng)地標(biāo)高。

本文在綜合比較《城鄉(xiāng)建設(shè)用地豎向規(guī)劃規(guī)范》關(guān)于道路與廣場(chǎng)坡度設(shè)計(jì)范圍規(guī)定后認(rèn)為，可將機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車混行道路的常規(guī)最大坡度3.5%作為地下車站標(biāo)準(zhǔn)出入口設(shè)計(jì)的前置條件。當(dāng)場(chǎng)地坡度超出3.5%時(shí)，可結(jié)合實(shí)際場(chǎng)地情況，采用錯(cuò)臺(tái)布置方案或進(jìn)行特殊方案設(shè)計(jì)。

2.2.3 出入口尾部結(jié)構(gòu)基本覆土

出入口尾部結(jié)構(gòu)基本覆土考慮頂板防水層及保護(hù)層、地面鋪裝或綠化種植等需求，其覆土厚度按不小于300 mm設(shè)計(jì)。

2.2.4 樓扶梯上部?jī)舾?/p>

需同時(shí)滿足樓梯上部?jī)艨张c自動(dòng)扶梯上部?jī)舾叩囊蟆ＭǔＧ闆r下，有自動(dòng)扶梯時(shí)，出入口敞口段自動(dòng)扶梯下部控制點(diǎn)高于樓梯下部控制點(diǎn)，一般按自動(dòng)扶梯凈高取值。而在特殊情況下，樓梯下部控制點(diǎn)高于自動(dòng)扶梯控制點(diǎn)或無(wú)自動(dòng)扶梯時(shí)，則按樓梯上部?jī)舾呷≈?。在上述取值的基礎(chǔ)上，還應(yīng)適當(dāng)考慮施工誤差的空間需求高度，以此作為最終的凈高控制值。該控制值按不小于2 600 mm考慮。

2.2.5 出入口敞口段長(zhǎng)度

出入口敞口段長(zhǎng)度應(yīng)與自動(dòng)扶梯設(shè)備尺寸匹配，主要為自動(dòng)扶梯上水平段長(zhǎng)度與自動(dòng)扶梯設(shè)備傾角。自動(dòng)扶梯上水平段長(zhǎng)度以自動(dòng)扶梯中標(biāo)廠家提供的設(shè)備尺寸為準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)扶梯設(shè)備傾角α取30°。

2.2.6 裝修設(shè)計(jì)模數(shù)

土建結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮出入口地面建筑的裝修設(shè)計(jì)模數(shù)。

3 確定出入口結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)上述出入口地面結(jié)構(gòu)的精細(xì)化設(shè)計(jì)思路與關(guān)注點(diǎn)，確定出入口地面區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。各參數(shù)的計(jì)算公式為：

Lz=a+L+c

(4)

L=b+(h+Hn)cotα+L上

(5)

Hn>d+max{D1,D2}+e+f

(6)

式中：

a——出入口外側(cè)裝修厚度與地面結(jié)構(gòu)側(cè)墻之和；

b——出入口內(nèi)側(cè)墻面裝修厚度；

L——出入口敞口段長(zhǎng)度；

c——出入口敞口段至踏步邊緣距離；

h——出入口樓梯和自動(dòng)扶梯的踏步面沿口至吊頂面的裝修凈高，h≥2 600 mm；

Hn——出入口尾部結(jié)構(gòu)內(nèi)墻面裝修高度；

L上——自動(dòng)扶梯上工作點(diǎn)至扶梯上部支撐結(jié)構(gòu)水平段長(zhǎng)度；

d——出入口平臺(tái)標(biāo)高與室外場(chǎng)地標(biāo)高的高差；

e——出入口尾部基本覆土厚度；

f——出入口尾部結(jié)構(gòu)頂板厚度。

城市軌道交通車站出入口出地面區(qū)域剖面參數(shù)設(shè)計(jì)如圖3所示，其中的a、b、c、d、e、f按各城市常規(guī)結(jié)構(gòu)及裝修尺寸做法取值。

注:標(biāo)高單位為m,其余尺寸單位為mm。

4 出入口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)用示例

按照上述參數(shù)設(shè)定，套用蘇州市軌道交通車站出入口的設(shè)計(jì)常數(shù)[4]，并假設(shè)場(chǎng)地坡度高差D1大于場(chǎng)地標(biāo)高高差D2，對(duì)蘇州市軌道交通S1線原有出入口設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。其中:a取550 mm，b取250 mm，c取5 200 mm，d取480 mm，e取300 mm，f取400 mm，α取30°,L上取5 450 mm，h取2 600 mm，代入計(jì)算可得Hn>1 750 mm，L>13 234 mm。S1線車站標(biāo)準(zhǔn)出入口原方案敞口段的長(zhǎng)度為12 000 mm，地面建筑裝修模數(shù)為1 500 mm。按裝修模數(shù)取整，則優(yōu)化方案敞口段長(zhǎng)度L取值13 500 mm，故：Lz取19 250 mm，Hn取1 903 mm。優(yōu)化后S1線車站標(biāo)準(zhǔn)出入口地面區(qū)域的剖面圖如圖4所示。

在其它控制因素相同的前提下，與原方案相比，優(yōu)化方案的出入口敞口段加長(zhǎng)了1 500 mm，尾部結(jié)構(gòu)頂板降低了824 mm，如圖5所示。優(yōu)化方案的尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可適應(yīng)場(chǎng)地坡度3.5%、高差674 mm的場(chǎng)地變化。

注:標(biāo)高單位為m,其余尺寸單位為mm。

注:標(biāo)高單位為m,其余尺寸單位為mm。

5 結(jié)語(yǔ)

地下車站出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面的問(wèn)題僅為城市軌道交通線路設(shè)計(jì)及實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的冰山一角。本文從造成出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面的原因與各控制因素的邏輯關(guān)系出發(fā)，明確提出了地下車站出入口地面區(qū)域的精細(xì)化設(shè)計(jì)的思路與關(guān)注點(diǎn)，并給出可供操作的設(shè)計(jì)參數(shù)，以示例驗(yàn)證了設(shè)計(jì)參數(shù)的可行性。

通過(guò)精細(xì)化設(shè)計(jì)優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可從設(shè)計(jì)源頭避免出入口尾部結(jié)構(gòu)突出地面問(wèn)題的重復(fù)出現(xiàn)。蘇州市軌道交通S1線車站標(biāo)準(zhǔn)出入口的優(yōu)化方案已在S1線所有車站出入口設(shè)計(jì)中使用，并在蘇州市軌道交通后續(xù)建設(shè)線路的出入口施工圖設(shè)計(jì)中繼續(xù)推廣。

本文所采取的以解決問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)、以邏輯分析確定問(wèn)題的控制因素、以參數(shù)化形式表達(dá)控制因素之間的邏輯關(guān)系、最終通過(guò)計(jì)算確定優(yōu)化方案的精細(xì)化設(shè)計(jì)的流程與方法，可作為后續(xù)城市軌道交通線路精細(xì)化設(shè)計(jì)提供方法與方向，供設(shè)計(jì)人員借鑒。