基于PBA工法的地鐵車站暗挖工程的建筑設(shè)計(jì)分析

康 磊

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

0 引言

PBA工法又稱洞樁法，是淺埋暗挖法的一種，用于地鐵暗挖車站施工[1]。其主要方法是將蓋挖及分步暗挖法有機(jī)結(jié)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，在頂蓋的保護(hù)下可以逐層向下開挖土體，施作二次襯砌，可采用順作和逆作兩種方法施工，最終形成由初期支護(hù)＋二次襯砌組合而成的永久承載體系[2-4]。本文以西安地鐵6號(hào)線廣濟(jì)街站為例，探討基于PBA工法的地鐵車站暗挖工程的幾個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，包括車站公共區(qū)樓扶梯的布置、出入口樓扶梯的布置以及車站底板和站臺(tái)板下夾層的建筑設(shè)計(jì)，以期對(duì)今后其它類似站點(diǎn)的建筑設(shè)計(jì)提供借鑒與參考。

1 工程概況

廣濟(jì)街站位于西大街與廣濟(jì)街十字交叉路口，沿西大街東西向敷設(shè)，此處緊鄰西安市核心城區(qū)鐘鼓樓廣場(chǎng)及美食文化街區(qū)回民街。站點(diǎn)周邊建筑密集，且緊貼道路紅線設(shè)置，站點(diǎn)西北側(cè)為百盛商場(chǎng)，東北側(cè)為旭弘大廈，西南側(cè)為工商銀行，東南側(cè)為金泰豐大廈。站點(diǎn)所在位置車流量大，交通繁忙，西大街為雙向六車道，道路紅線寬度僅為50m。站點(diǎn)所在位置地下管線復(fù)雜，主要為沿西大街北側(cè)有一根埋深4.5m的DN300污水管以及一根埋深4.3m的DN1000雨水管，沿西大街南側(cè)有一根埋深4.1m的DN300污水管，沿廣濟(jì)街路中有一根埋深7m的DN1000排水磚涵。

綜上可知，面對(duì)地面交通疏解、地下管線遷改及車站埋深等因素的影響，工程需要適用性強(qiáng)、作業(yè)效率高、地面沉降相對(duì)小、技術(shù)成熟、應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)。在對(duì)明、暗挖法進(jìn)行比選后，最終確定采用4導(dǎo)洞PBA工法施工（見圖1）。

圖1 4導(dǎo)洞PBA法橫斷面圖

2 公共區(qū)樓扶梯的布置

2.1 站臺(tái)尺寸

西安地鐵6號(hào)線全線采用6B編組的行車組織方案，標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)長(zhǎng)度按118m進(jìn)行設(shè)計(jì)。該站站臺(tái)寬度擬采用單柱雙跨的11m島式站臺(tái)，經(jīng)寬度計(jì)算后滿足安全疏散需求。

2.2 寬島式站臺(tái)車站公共區(qū)樓扶梯的布置

6號(hào)線11m寬島式站臺(tái)車站公共區(qū)樓扶梯標(biāo)準(zhǔn)布置形式為兩端分別設(shè)置一組上下行扶梯，中部設(shè)置一組T型樓梯和一部垂直電梯，垂直電梯采用玻璃井道。由于T型樓梯沿車站橫縱方向存在轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折處樓梯休息平臺(tái)以及踏步的上部?jī)舾邿o法滿足凈空高度要求，需要在T型樓梯處斷開車站中縱梁，以滿足平臺(tái)及踏步上部?jī)舾咭?。該方案將垂直電梯和T型樓梯組合設(shè)置，將付費(fèi)區(qū)樓扶梯分為三組，平面布置緊湊，空間利用合理。公共區(qū)標(biāo)準(zhǔn)布置平面圖見圖2，車站中心里程處橫斷面圖見圖3。

圖2 公共區(qū)標(biāo)準(zhǔn)布置平面圖

圖3 車站中心里程處橫斷面圖

2.3 廣濟(jì)街站公共區(qū)樓扶梯的布置

廣濟(jì)街站公共區(qū)樓扶梯布置形式為兩端分別設(shè)置一組上下行扶梯，中部設(shè)置一組直跑樓梯和一部垂直電梯，垂直電梯采用混凝土井道。該站與標(biāo)準(zhǔn)站的主要區(qū)別在于將公共區(qū)中部的T型樓梯與垂直電梯組合形式調(diào)整為直跑樓梯并與垂直電梯分開設(shè)置，且垂直電梯由玻璃井道調(diào)整為混凝土井道。調(diào)整的主要原因在于該站為PBA暗挖法施工，車站埋深較深，拱頂覆土荷載較大，考慮到結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性，車站中縱梁無法斷開，導(dǎo)致車站無法設(shè)置T型樓梯。廣濟(jì)街站公共區(qū)布置平面圖見圖4。

圖4 廣濟(jì)街站公共區(qū)布置平面圖

2.4 廣濟(jì)街站公共區(qū)樓扶梯布置相較于標(biāo)準(zhǔn)布置的特點(diǎn)

（1）由于廣濟(jì)街站采用PBA工法施工，車站中縱梁無法斷開，在付費(fèi)區(qū)中部無法像標(biāo)準(zhǔn)站一樣設(shè)置T型樓梯，需要將T型樓梯調(diào)整為兩部直跑樓梯，并將其與垂直電梯沿車站縱向分別獨(dú)立設(shè)置。該方案中垂直電梯與直跑樓梯臨近設(shè)置，樓梯的第一級(jí)踏步邊緣距垂直電梯側(cè)邊裝修完成面僅為2.2m，空間相對(duì)局促，乘客上下樓梯時(shí)容易形成人流交叉、擁堵等情況。

（2）由于廣濟(jì)街站采用PBA工法施工，車站中縱梁無法斷開，公共區(qū)垂直電梯僅能沿中縱梁一側(cè)布置。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)的玻璃井道時(shí)，由于井道尺寸較大，垂直電梯在站臺(tái)層的位置會(huì)侵入有效站臺(tái)，導(dǎo)致側(cè)站臺(tái)寬度不滿足要求。為減小井道尺寸，避免垂直電梯對(duì)側(cè)站臺(tái)寬度的影響，廣濟(jì)街站將垂直電梯由玻璃井道調(diào)整為混凝土井道。該方案雖保證了側(cè)站臺(tái)最小寬度的要求，但垂直電梯的通透性完全喪失，對(duì)公共區(qū)的空間感受及裝修美觀程度影響較大。

（3）由于中間垂直電梯與直跑樓梯無法像標(biāo)準(zhǔn)布置形式一樣形成有效的空間組合,需要中間兩跨才能滿足要求，占用較多付費(fèi)區(qū)空間，進(jìn)一步壓縮了付費(fèi)區(qū)兩端扶梯組與中部樓梯之間的距離。標(biāo)準(zhǔn)布置時(shí)扶梯上工作點(diǎn)到中部T型樓梯邊的長(zhǎng)度為12.8m，采用PBA工法施工的廣濟(jì)街站僅為10.8m。此處為上下客流與進(jìn)出站客流的交匯點(diǎn)，空間較小，容易形成人流交叉以及擁堵等情況。

2.5 評(píng)價(jià)

PBA工法對(duì)中縱梁整體性要求高于常規(guī)車站，需形成完整的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，不允許局部斷開。公共區(qū)樓扶梯的布置受站臺(tái)長(zhǎng)度及寬度的影響較大，當(dāng)車站采用6B以上編組的行車組織方案且單柱雙跨的島式站臺(tái)寬度不小于11m時(shí)，公共區(qū)采用此種樓扶梯布置形式更加合適。

3 出入口樓扶梯的布置

（1）地下兩層明挖車站頂板覆土約為3m，出入口提升高度一般不大于10m，通過一次提升即可到達(dá)室外地面。當(dāng)出入口樓梯采用直跑形式與扶梯并行設(shè)置時(shí)，由于樓梯踏步數(shù)相對(duì)較少，通行效率相對(duì)較高。

（2）廣濟(jì)街站拱頂覆土約為10.5m，出入口提升高度約為19m，需要經(jīng)過兩次提升后方能到達(dá)室外地面。當(dāng)出入口樓梯采用直跑形式與扶梯并行設(shè)置時(shí)，樓梯踏步數(shù)較多，平時(shí)使用效率相對(duì)較低。且由于提升高度的原因，出入口本身較明挖車站較長(zhǎng)，工程投資較大。綜合考慮出入口樓梯使用效率、周邊環(huán)境以及工程投資等因素，最終將出入口設(shè)置為兩部扶梯+防煙樓梯間的形式，及兩扶梯并行設(shè)置為常用出入口，在出入口與車站主體交接的平直段上（人防門外）設(shè)置有防煙樓梯間，供人員緊急疏散使用，并設(shè)置常閉防火門，樓梯間按設(shè)備區(qū)安全口裝修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝修設(shè)計(jì)。廣濟(jì)街站出入口樓扶梯平面布置圖見圖5。

圖5 廣濟(jì)街站出入口樓扶梯平面布置圖

4 出入口樓梯間的設(shè)計(jì)

車站出入口在與車站主體銜接處需設(shè)置擋煙垂壁，將車站公共區(qū)與出入口通道分別設(shè)置為不同的防煙分區(qū)，當(dāng)出入口通道長(zhǎng)度>60m時(shí)需要設(shè)置獨(dú)立的排煙措施。廣濟(jì)街站出入口將與扶梯并行布置直跑樓梯調(diào)整為折跑樓梯間，該樓梯間的設(shè)置存在以下兩種可行性：

（1）將樓梯間設(shè)置為敞開樓梯間。該處理方案將獨(dú)立設(shè)置的折跑樓梯類比為標(biāo)準(zhǔn)布置形式的直跑樓梯，不考慮折跑樓梯的排煙效果以及室內(nèi)外地坪高差等因素的影響，樓梯間的疏散寬度不小于1.8m。

（2）將樓梯間設(shè)置為防煙樓梯間，并在樓梯間及其前室分別設(shè)置常閉防火門[5]。考慮到折跑樓梯排煙效果不如直跑樓梯，且整個(gè)人員疏散過程都在一個(gè)豎向垂直空間內(nèi)進(jìn)行，很容易出現(xiàn)人煙混行的情況，故將樓梯間作為一個(gè)獨(dú)立個(gè)體進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）中相關(guān)規(guī)定，地下樓梯間室內(nèi)外地坪高差>10m時(shí)，很難滿足自然通風(fēng)要求，需要設(shè)置為防煙樓梯間，并設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械加壓設(shè)施，保證在火災(zāi)等工況下樓梯間及其前室始終處于正壓及樓梯間風(fēng)壓大于前室，前室大于出入口通道，使其成為一個(gè)安全可靠的消防疏散樓梯間。同時(shí)該樓梯間只在緊急工況下使用，將該樓梯間定義為消防專用樓梯，故該樓梯間的疏散寬度按不小于1.2m進(jìn)行設(shè)置[6]。

以上兩種樓梯間設(shè)計(jì)方案是目前常見的設(shè)計(jì)思路，由于現(xiàn)行的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013）中并未對(duì)此種情形做出明確要求，本著從嚴(yán)的設(shè)計(jì)理念，廣濟(jì)街站最終采用了第二種設(shè)計(jì)方案，即將出入口樓梯間設(shè)置為防煙樓梯間[7]。該樓梯間在火災(zāi)工況下聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，使其成為一個(gè)安全可靠的安全疏散口，保證人員的正常疏散要求。

5 站臺(tái)板下夾層的設(shè)計(jì)

當(dāng)明挖車站相鄰區(qū)間為盾構(gòu)區(qū)間時(shí)，車站大小里程端需設(shè)置盾構(gòu)擴(kuò)大段及盾構(gòu)吊裝孔，以滿足盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、接收、吊裝等要求。車站底板標(biāo)高按矩形隧道內(nèi)軌道的結(jié)構(gòu)高度確定，當(dāng)軌道無減震等特殊要求時(shí)，一般B型車的線路中心線與軌頂連線交叉點(diǎn)至車站結(jié)構(gòu)底板頂高度為560mm。故車站底板頂標(biāo)高除盾構(gòu)擴(kuò)大段、污廢水池、供電設(shè)備房夾層處需要局部下沉外，其余均按軌面以下560mm考慮。車站底縱梁無特殊要求時(shí)為上翻梁，用以保證車站底板防水的完整性，當(dāng)車站底縱梁與供電設(shè)備夾層、垂直電梯基坑等發(fā)生沖突時(shí)，將其局部下翻。

廣濟(jì)街站采用PBA工法施工，相鄰兩端區(qū)間為盾構(gòu)區(qū)間，車站為盾構(gòu)過站。在車站設(shè)計(jì)時(shí)，車站底板頂標(biāo)高需要綜合考慮盾構(gòu)過站的要求。該站底板頂標(biāo)高統(tǒng)一為軌面以下1.63m，當(dāng)盾構(gòu)完成后再用混凝土將軌行區(qū)回填至軌面以下560mm的位置。該站采用4導(dǎo)洞進(jìn)行施工，車站底縱梁位于下層導(dǎo)洞之內(nèi)，考慮到下層導(dǎo)洞施工安全，且盡量減小豎井橫通道的暗挖深度，車站底縱梁不得隨意上下翻梁，故在設(shè)計(jì)時(shí)底縱梁頂面標(biāo)高應(yīng)結(jié)合站臺(tái)板下電纜夾層凈高要求綜合考慮。廣濟(jì)街站兩端區(qū)間工法示意圖見圖6。

圖6 廣濟(jì)街站兩端區(qū)間工法示意圖

6 結(jié)束語

當(dāng)前城市軌道交通的建設(shè)如火如荼，在地鐵建設(shè)過程中會(huì)有越來越多的車站采用PBA工法施工。以往人們總認(rèn)為車站的施工工法主要對(duì)車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響較大，從而忽略了對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響。廣濟(jì)街站作為西安地鐵的第一座PBA工法暗挖車站，在設(shè)計(jì)以及施工過程中發(fā)現(xiàn)了很多有別于明挖車站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。本文主要從車站公共區(qū)布置、出入口樓扶梯以及車站底板和站臺(tái)板下夾層的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了探討。除此之外，車站公共區(qū)裝修、設(shè)備安裝、頂板滲漏水處理等很多方面都有別于明挖車站。