探討復(fù)雜環(huán)境下非典型地鐵車站建筑設(shè)計

李衛(wèi)超

（中鐵第六勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300308）

1 引言

一般而言，地鐵車站建筑空間主要包括站廳、站臺、公共區(qū)、設(shè)備區(qū)、出入口以及風(fēng)道等，站臺形式主要以島式站臺、側(cè)式站臺和島側(cè)混合式站臺等形式為主，這種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計是目前國內(nèi)地鐵車站建筑設(shè)計的主流形式。然而在復(fù)雜環(huán)境下，標(biāo)準(zhǔn)化的地鐵車站建筑格局無法實現(xiàn)，而非典型車站建筑設(shè)計的優(yōu)勢在于可以在滿足地鐵車站建筑基本功能的基礎(chǔ)上，對地鐵車站各部分建筑進行重構(gòu)，從而形成特殊形態(tài)的地鐵車站建筑格局[1]。非典型地鐵車站建筑在結(jié)構(gòu)以及形式上往往具有創(chuàng)新性與突破性，因此，能更好地適應(yīng)較為復(fù)雜的環(huán)境。

2 工程概況

某地鐵車站位于老城區(qū)，是4號線的中間站，也是4號線與1號線的換乘站。車站沿南北方向布置，位于歷史文化街區(qū)保護范圍，車站西南方向是基督教堂，屬于保護性文物建筑，西北側(cè)是醫(yī)院。車站周邊還有公園、中學(xué)等公共場所及建筑。

車站所處區(qū)域地下環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)條件以花崗巖為主，少部分為素填土，同時，地下管網(wǎng)密集，有大量人防工程。此外，車站所處區(qū)域整體地勢為南高北低、東高西低，最大高差達20 m以上，地勢起伏變化較大，并且地下巖層硬度較高，整體施工難度較大。最為關(guān)鍵的是本車站軌面最大埋深達50 m，是本市埋深最大的地鐵車站。受車站周邊環(huán)境影響，車站位置無法進行調(diào)整，這使得地鐵車站建筑設(shè)計受到了極大的限制。

3 設(shè)計思路

1）車站所處區(qū)域處于歷史文化街區(qū)保護范圍，該區(qū)域內(nèi)建筑物密度較大，以居民區(qū)為主，存在多座保護性建筑，整體施工環(huán)境較為復(fù)雜。此外，由于本車站埋深較大，因此，車站主體部分可采用暗挖法進行施工，這樣可以最大限度地保護地上建筑群，減小拆遷面積，避免對歷史文化街區(qū)造成破壞。

2）進行車站出入口、風(fēng)亭等附屬建筑設(shè)計時，需要考慮換乘需求以及建筑工程量，可以嘗試適當(dāng)提升高度，同時，合理控制站廳層高度[2]。

3）由于站臺層受豎向空間以及線路埋深等條件限制，與站廳層間高差較大，從控制風(fēng)險角度而言，可以考慮采用分層開挖的方法。

4）地鐵車站建筑內(nèi)部布局要合理，盡可能控制車站整體建筑規(guī)模，確保各暗挖斷面間結(jié)構(gòu)凈距合理，從而有效控制施工風(fēng)險。

5）雖然車站所處區(qū)域為歷史文化街區(qū)，但是地表建筑并非全部屬于保護性質(zhì)的建筑，也存在部分功能退化、殘破不堪的居民建筑，因此，可以考慮將地表建筑改造工程與地鐵車站建筑設(shè)計相結(jié)合，統(tǒng)籌規(guī)劃，使其在整體風(fēng)格上與歷史文化街區(qū)保持一致，從而達到傳承、延續(xù)歷史文化的目的。

4 設(shè)計方案

4.1 車站主體設(shè)計

考慮到本車站所處區(qū)域地表建筑群密集，周圍公共場所較多，地下管網(wǎng)復(fù)雜，同時，地質(zhì)條件主要為花崗巖，施工場地相對有限，因此，在車站主體建筑設(shè)計上要充分考慮多種因素，不能按照標(biāo)準(zhǔn)化地鐵車站的建筑形式進行設(shè)計。從車站主體建筑功能角度而言，由于本車站為4號線與1號線的換乘站，因此，在車站主體建筑設(shè)計中要考慮換乘關(guān)系以及換乘的便捷性，彰顯“以人為本”的設(shè)計理念。

綜合上述因素，將本車站設(shè)計為站廳、站臺豎向分離的暗挖車站，站廳設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)化站廳，站臺設(shè)計為分離式島式站臺。4號線站廳與1號線站廳的標(biāo)高保持一致，使換乘通道處于同一平面，實現(xiàn)平行換乘，從而提高換乘舒適度及換乘效率。同時，這種設(shè)計可以避免因換乘通道過長所造成的空間壓迫感，優(yōu)化乘客體驗。廳臺間以車站兩端豎向通道與斜通道相連接，斜通道內(nèi)設(shè)置提升高度為19 m的扶梯。而由于站廳標(biāo)高提升，可解決本車站因埋深過大導(dǎo)致出入口通道過深過長問題，縮短乘客出入車站距離，從而節(jié)省乘車時間[3]。本車站主體建筑的設(shè)計既兼顧了車站所處區(qū)域的實際情況，同時，充分考慮了換乘的便捷性與舒適感，不僅使車站主體建筑與周圍環(huán)境相適應(yīng)，也體現(xiàn)了人性化的設(shè)計理念。

4.2 車站出入口設(shè)計

地鐵車站出入口的基本特征表現(xiàn)在3個方面，分別是標(biāo)識性、適應(yīng)性與開放性。所謂標(biāo)識性，即地鐵車站出入口必須具備鮮明特征，與周圍建筑存在明顯區(qū)別，乘客根據(jù)車站出入口外觀能夠快速識別出入口位置；適應(yīng)性指的是車站出入口在整體風(fēng)格上必須要與周邊環(huán)境、建筑相協(xié)調(diào)，不能將其作為一個單體考慮；開放性指的是車站出入口必須有效聯(lián)系地上空間與地下空間?；诘罔F車站出入口這3個方面的特征，設(shè)計師在設(shè)計時必須綜合考慮，在設(shè)計理念上要突出人性化，在設(shè)計風(fēng)格上要彰顯地域化，同時要合理確定車站出入口的位置、數(shù)量和寬度。下面進行具體分析。

4.2.1 出入口位置

根據(jù)GB 51298—2018《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》中強制性條文規(guī)定，每個站廳公共區(qū)應(yīng)至少設(shè)置2個直通室外的安全出口。安全出口應(yīng)分散布置，且相鄰2個安全出口之間的最小水平距離不應(yīng)小于20 m。換乘車站共用1個站廳公共區(qū)時，站廳公共區(qū)的安全出口應(yīng)按每條線不少于2個設(shè)置。且應(yīng)滿足站廳公共區(qū)任一點至最近通道口的走行距離不超過50 m的要求。公共區(qū)的布置一般會按照總體要求全線統(tǒng)一，因此，出入口的間距位置往往在前期已經(jīng)設(shè)定好了，而本項目屬于非典型地鐵車站，車站所處區(qū)域條件不允許按照標(biāo)準(zhǔn)化車站形式設(shè)計，經(jīng)過綜合分析考慮，最終確定本站相鄰出入口間距設(shè)為75 m，公共區(qū)域至任意一個出入口的距離為37.5 m。

此外，規(guī)范規(guī)定車站出入口布置應(yīng)與主客流方向相一致，且宜與過街天橋、過街地道、地下街、鄰近公共建筑物相結(jié)合或連通。考慮到本車站鄰近歷史文化街區(qū)，游客眾多，為有效疏散人流，決定在站廳內(nèi)增設(shè)1條直接到達歷史文化街區(qū)的出入口，并且在出入口通道內(nèi)部增設(shè)了1個接口，接口直通歷史文化街區(qū)內(nèi)的商場內(nèi)部。在車站外部出入口設(shè)計上，除歷史文化街區(qū)外，考慮到周邊還有醫(yī)院、中學(xué)與公園，人流量比較大，因此在靠近醫(yī)院、中學(xué)和公園的方向各設(shè)1個出入口。

4.2.2 出入口數(shù)量

根據(jù)GB 50490—2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》要求，車站出入口設(shè)置應(yīng)滿足進出站客流和應(yīng)急疏散需要，并設(shè)置不少于2個直通地面的出入口。一般來說，若車站埋深較小，則車站出入口數(shù)量至少為4個，部分郊區(qū)站點或者人流量較小的車站可以酌情減少1～2個；如果車站周圍存在高鐵站、火車站、汽車站、大型商業(yè)、醫(yī)院、公園等人流量較大的公共設(shè)施時，可以酌情增加出入口數(shù)量。本車站首先埋深較大，其次，周邊設(shè)有醫(yī)院、公園、學(xué)校以及歷史文化街區(qū)等人流量較大的公共活動空間，因此，設(shè)計5個出入口，以滿足人流集散要求。

4.2.3 出入口寬度

根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》要求，車站每個出入口的寬度應(yīng)按遠期或者客流控制期分項設(shè)計客流量乘以1.1～1.25不均勻系數(shù)計算確定。

一般來說，地鐵車站出入口寬度不小于2.4 m，大小則需要根據(jù)人流量進行計算，目前，關(guān)于地鐵車站出入口寬度尚無相應(yīng)計算公式，因此，在本項目設(shè)計中參考GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》與GB 50098—2009《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》中關(guān)于出入口樓梯的寬度進行計算：

式中，W為出入口寬度，m；A為車站建筑面積，m2；B為疏散人數(shù)換算系數(shù)，本項目中取0.56；D為每100人疏散寬度指標(biāo)，m/100人，本項目中取0.75。

經(jīng)過計算，本項目中在歷史文化街區(qū)、公園、醫(yī)院以及學(xué)校4個方向的車站出入口寬度設(shè)計為4.5 m，剩余1個出入口寬度設(shè)計為3.0 m。

4.3 風(fēng)亭設(shè)計

4.3.1 風(fēng)亭數(shù)量以及布置

地鐵車站風(fēng)亭根據(jù)功能劃分主要有新風(fēng)亭、排風(fēng)亭以及活塞風(fēng)亭3種，一般雙活塞系統(tǒng)常規(guī)地鐵車站需要設(shè)置1座新風(fēng)亭、1座排風(fēng)亭以及2座活塞風(fēng)亭；而單活塞系統(tǒng)常規(guī)地鐵車站需要設(shè)置3種風(fēng)亭各1座。本項目屬于雙活塞系統(tǒng)地鐵車站，因此，車站風(fēng)亭設(shè)計為1座新風(fēng)亭、1座排風(fēng)亭以及2座活塞風(fēng)亭。根據(jù)車站風(fēng)亭的類型，主要將其劃分為低風(fēng)亭、高風(fēng)亭、與物業(yè)結(jié)合的風(fēng)亭以及與車站出入口結(jié)合的風(fēng)亭。在本項目中采用的是高風(fēng)亭設(shè)計，將4座風(fēng)亭分別布置于歷史文化街區(qū)、公園、醫(yī)院以及學(xué)校4個方向，其優(yōu)勢在于占據(jù)空間較小，四面出風(fēng)，適合人流量較大區(qū)域，并且還可以和低風(fēng)亭結(jié)合使用，后期維護也較為便捷。

4.3.2 風(fēng)亭外觀設(shè)計

風(fēng)亭在功能上具有一定的特殊性，不適用互動式設(shè)計，因此，一般采用消隱式與強調(diào)式兩種設(shè)計手法對風(fēng)亭進行處理。其中，以消隱式風(fēng)亭最為常見，一般多用于低風(fēng)亭處理，這主要是由于地鐵車站風(fēng)亭作為車站地面附屬設(shè)施之一，可能會影響到地面交通、綠化，而且風(fēng)格上也很難與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，而消隱式設(shè)計多采用綠化帶等措施將風(fēng)亭遮擋起來，以起到隱蔽效果。強調(diào)式風(fēng)亭設(shè)計方法主要是對風(fēng)亭外觀進行裝飾，使其獨立成景，與周圍環(huán)境、建筑有機融合，比如，在風(fēng)亭表面增加燈光照明設(shè)備、表皮裝飾等，這種設(shè)計手法適用于高風(fēng)亭。

在本項目中，由于風(fēng)亭采用了高風(fēng)亭設(shè)計，因此，運用強調(diào)式處理方法進行風(fēng)亭外觀設(shè)計，將風(fēng)亭外表裝飾為富有幾何美感的樹枝狀，并設(shè)置燈光照明設(shè)備，夜晚時風(fēng)亭可以成為一道獨特的風(fēng)景，同時能起到車站標(biāo)識作用。

4.4 設(shè)備管理用房設(shè)計

由于本車站是4號線和1號線的換乘站，在設(shè)備管理用房設(shè)計上不同于標(biāo)準(zhǔn)化車站設(shè)備用房設(shè)計。一般來說，地鐵換乘站設(shè)備用房設(shè)計根據(jù)公共區(qū)換乘形式的區(qū)別主要有兩種模式：（1）兩線車站同期建設(shè)，共用站廳時的設(shè)備區(qū)設(shè)計，從整體結(jié)構(gòu)上而言兩線設(shè)備區(qū)聯(lián)系較為緊密；（2）兩線車站各自獨立設(shè)計，站廳間以通道連接，這種換乘形式的車站設(shè)備區(qū)整體結(jié)構(gòu)相對獨立。本站采用的是獨立站廳設(shè)計，有4號線與1號線2個站廳，因此，設(shè)備用房設(shè)計要按照2座車站獨立設(shè)計設(shè)備管理用房。車站設(shè)備管理用房具體配置見表1。

表1 車站設(shè)備管理用房配置

5 結(jié)語

綜上所述，復(fù)雜條件下的非典型地鐵車站建筑設(shè)計需要綜合考慮車站所處區(qū)域地表與地下空間的實際情況，在車站主體設(shè)計、出入口、風(fēng)亭以及設(shè)備管理用房的設(shè)計上要與周圍環(huán)境相適應(yīng)，也要兼顧建筑的功能性。