鄭州地鐵3號線二期建筑方案研究與設(shè)計實踐

王冠龍

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,江蘇 常州 213000)

0 引言

鄭州地鐵3號線二期于2020年開工建設(shè),2023年9月8日開通運(yùn)營,共設(shè)4座車站,均為地下站。本文聚焦車站建筑從設(shè)計前期方案研究到建設(shè)過程中遇到的各類問題,對研究歷程和相關(guān)經(jīng)驗進(jìn)行歸納總結(jié),提煉設(shè)計重難點(diǎn),提供工程問題的解決思路,可供后續(xù)其他地鐵線路建設(shè)參考[1]。

1 工程概述

3號線二期工程為一期工程向南延伸,為鄭州市軌道交通第三期建設(shè)規(guī)劃批復(fù)項目,線路北起于一期工程終點(diǎn)航海東路站,沿經(jīng)開第十七大街、經(jīng)開第十五大街走行,南止于經(jīng)南十五路路口,線路長度6.316 km,均為地下線,設(shè)站4座,其中換乘車站2座:分別在司莊站與11號線換乘,在南曹站與14號線換乘。本線初、近、遠(yuǎn)期均采用A型車、6輛編組,段場、主變均在一期工程實施,本期不再新建段場及主變。

2 車站建筑設(shè)計方案

2.1 程莊站

程莊站是3號線二期工程第一座車站,位于經(jīng)開第十五大街與烘云路交叉口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設(shè),為明挖地下兩層島式車站,共設(shè)置4個出入口,2組風(fēng)亭。4個出入口分別設(shè)置于經(jīng)開第十五大街東、西兩側(cè),寬度為6.5 m,設(shè)置上下行扶梯2部及1部2.4 m寬樓梯。兩組風(fēng)亭設(shè)置于經(jīng)開第十五大街西側(cè)規(guī)劃綠地內(nèi)和交叉路口東南象限,均為低矮風(fēng)亭。 冷卻塔近1號風(fēng)亭布設(shè)。車站結(jié)合B號出入口設(shè)置一部連接站廳至地面的電梯。

2.2 司莊站

司莊站是鄭州軌道交通3號線二期工程的第二個車站,位于經(jīng)開第十五大街與經(jīng)南八路交叉路口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設(shè),為明挖地下二層島式車站。車站規(guī)劃與遠(yuǎn)期11號線換乘,采用T型節(jié)點(diǎn)換乘的方式,本站預(yù)留地下三層換乘節(jié)點(diǎn)。

本站共設(shè)置4個出入口、2組風(fēng)亭、2個疏散出入口,出入口分設(shè)于交叉路口的四個象限,沿經(jīng)開第十五大街布置,出入口均設(shè)置上下行扶梯和人行步梯,滿足乘客進(jìn)出站和過街的需求。風(fēng)亭均設(shè)于經(jīng)南第十五大街西側(cè)。出入口和風(fēng)亭等附屬設(shè)施均布置在道路紅線和規(guī)劃綠線之間,不侵占建設(shè)用地。與建成中建觀湖小區(qū)住宅樓之間滿足環(huán)評間距的要求。

該站為3號線與11號線的換乘站。由于3號線二期本站設(shè)置單渡線,11號線本站未設(shè)置配線,因此將3號線二期設(shè)計為地下二層車站,沿經(jīng)開第十五大街南北向跨經(jīng)南八路路口布置;11號線車站設(shè)計為地下三層島式車站,沿經(jīng)南八路東西向布置在路口東側(cè)。經(jīng)與線網(wǎng)編制單位進(jìn)行對接,目前已批復(fù)線網(wǎng)與在編線網(wǎng)11號線通道均保留,濱河國際新城整體線網(wǎng)布局與現(xiàn)行線網(wǎng)基本一致。故按照兩站“T”型節(jié)點(diǎn)換乘,3號線二期車站預(yù)留與11號線換乘節(jié)點(diǎn)條件。換乘節(jié)點(diǎn)與3號線車站同期實施。同時考慮為遠(yuǎn)期線路預(yù)留更為靈活的換乘條件,換乘節(jié)點(diǎn)可兼顧11號線位于路口東側(cè)和西側(cè)兩種不同的站位,為遠(yuǎn)期11號線布置提供較為靈活的選擇。

2.3 南曹站

南曹站是3號線二期工程第三個車站,位于經(jīng)開第十五大街與經(jīng)南十二路交叉口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設(shè),為明挖地下兩層島式車站。車站規(guī)劃與遠(yuǎn)期14號線換乘,采用T型節(jié)點(diǎn)換乘的方式,本站預(yù)留地下三層換乘節(jié)點(diǎn)。車站共設(shè)置4個出入口通道、2組風(fēng)亭、1個疏散出入口,出入口分設(shè)于交叉路口的四個象限,風(fēng)亭分設(shè)于車站南北兩端(車站西側(cè))。

該站為3號線與14號線的換乘站。3號線二期設(shè)計為地下二層車站,沿經(jīng)開第十五大街南北向跨經(jīng)南十二路路口布置;14號線車站設(shè)計為地下三層島式車站,沿經(jīng)南十二路東西向布置在路口西側(cè)。經(jīng)與線網(wǎng)編制單位進(jìn)行對接,目前已批復(fù)線網(wǎng)與在編線網(wǎng)14號線通道均保留,濱河國際新城整體線網(wǎng)布局與現(xiàn)行線網(wǎng)基本一致。故3號線二期車站預(yù)留與14號線換乘節(jié)點(diǎn)條件。換乘節(jié)點(diǎn)與3號線車站同期實施。同時考慮為遠(yuǎn)期線路預(yù)留更為靈活的換乘條件,換乘節(jié)點(diǎn)可兼顧14號線位于路口東側(cè)和西側(cè)兩種不同的站位,為遠(yuǎn)期14號線布置提供較為靈活的選擇。

該站為3號線與14號線的換乘站。3號線車站為地下二層島式車站,沿經(jīng)開第十五大街跨經(jīng)南十二路敷設(shè);14號線車站為地下三層島式車站,沿經(jīng)南十二路敷設(shè)于經(jīng)開第十五大街西側(cè)。換乘節(jié)點(diǎn)與3號線車站同期實施。

2.4 經(jīng)南十五路站

經(jīng)南十五路站是鄭州軌道交通3號線二期工程的終點(diǎn)站,位于經(jīng)南十五路和經(jīng)開第十五大街交叉口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設(shè),為明挖地下一層側(cè)式站。 車站共設(shè)置4個出入口、3組風(fēng)亭、3個疏散出入口。

2.5 航程區(qū)間風(fēng)井

航程區(qū)間風(fēng)井位于3號線一期工程終點(diǎn)航海東路站與3號線二期起點(diǎn)程莊站之間,設(shè)置于南四環(huán)與萬祥路兩路中間的50 m寬綠化帶內(nèi),含2個活塞風(fēng)井、1個排風(fēng)井、1個新風(fēng)井、1個安全出口。區(qū)間風(fēng)井設(shè)計為地下三層雙柱三跨結(jié)構(gòu)(其中地下一、二層為設(shè)備層、地下三層為站臺層)。

3 設(shè)計及主要方案變化歷程

3.1 預(yù)留換乘節(jié)點(diǎn)層高優(yōu)化

司莊站和南曹站分別為與遠(yuǎn)期11號線和遠(yuǎn)期14號線的換乘車站,兩站均采用T型節(jié)點(diǎn)換乘,近期3號線二期預(yù)留地下三層換乘節(jié)點(diǎn)土建部分。

在工可階段專家審查時提出,T型換乘車站相交位置柱網(wǎng)較密且不均勻,預(yù)留了遠(yuǎn)期規(guī)劃線路盾構(gòu)吊出的條件,以上布置對公共區(qū)空間環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,加大了兩線臺-臺換乘高度,應(yīng)進(jìn)一步研究優(yōu)化。工可階段換乘節(jié)點(diǎn)層高關(guān)系如圖1所示。

后經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化研究,換乘節(jié)點(diǎn)處柱網(wǎng)受控于盾構(gòu)過站接收需要的寬度,節(jié)點(diǎn)處柱網(wǎng)尺寸為6.6 m×7.4 m,與換乘線路柱網(wǎng)尺寸相匹配,且節(jié)點(diǎn)處采用圓形柱,消除了方向感。盾構(gòu)穿過換乘節(jié)點(diǎn)僅影響換乘節(jié)點(diǎn)地下三層結(jié)構(gòu)凈高,不影響遠(yuǎn)期線路埋深。兩線臺-臺換乘高度受控于換乘樓梯與換乘線路軌道之間的豎向限界以及換乘樓梯中間平臺處裝修凈高,經(jīng)細(xì)化換乘節(jié)點(diǎn)處豎向布置,兩線換乘高差由7.2 m優(yōu)化為6.9 m。

優(yōu)化后換乘通道結(jié)構(gòu)凈高3.0 m,裝修后凈高2.7 m;換乘通道平臺處結(jié)構(gòu)凈高2.95 m,裝修后凈高2.7 m;滿足通道凈高大于2.5 m的要求(見圖2)。

3.2 經(jīng)南十五路站公共區(qū)方案優(yōu)化

經(jīng)南十五路站為地下一層側(cè)式站,工可階段側(cè)站臺寬度為4 m,公共區(qū)柱網(wǎng)采用9 m×9 m,過軌通道位于公共區(qū)端部,設(shè)置一扶一樓及一部垂直電梯(見圖3)。

在工可審查時專家指出:本站建筑規(guī)模偏大,車站軌面埋深較深,側(cè)站臺寬度取值4 m依據(jù)不足,應(yīng)進(jìn)一步綜合優(yōu)化。兩側(cè)站臺聯(lián)系樓扶梯組宜盡量靠近道路中部,并增加設(shè)置下行扶梯,方便乘客及優(yōu)化過街功能[2]。

后經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化研究,通過合理壓縮吊頂上部管線空間將車站底板埋深抬升500 mm;側(cè)站臺寬度原設(shè)計為4 m,考慮2.5 m的側(cè)站臺寬度以及后方1 m的通行空間,同時預(yù)留后期運(yùn)營使用單邊站臺上下車的條件,優(yōu)化至3.5 m;公共區(qū)柱跨由9 m×9 m優(yōu)化至9 m×7.5 m,公共區(qū)面積由約4 400 m2優(yōu)化至約3 800 m2,側(cè)站臺聯(lián)系樓扶梯組調(diào)整至公共區(qū)中部,并在每側(cè)站臺分別設(shè)置兩組樓扶梯和一部垂直電梯,方便路口四個象限實現(xiàn)過街功能(見圖4)。

3.3 南曹站規(guī)劃14號線線站位

工可審查時專家指出,南曹站規(guī)劃14號線的站位設(shè)于綜合管廊南側(cè),不利于與城際車站及規(guī)劃開發(fā)地塊的銜接,且存在兩線風(fēng)亭設(shè)置于教育用地范圍、遠(yuǎn)期線路距離規(guī)劃醫(yī)院建筑較近的問題。因此建議補(bǔ)充研究規(guī)劃14號線車站設(shè)置于綜合管廊北側(cè)的站位方案。

經(jīng)研究,14號線車站設(shè)置于綜合管廊北側(cè)時,3號線與14號線形成T型換乘,3號線站位也在原方案的基礎(chǔ)上北移了約45 m,因濱河新城范圍內(nèi)線網(wǎng)還存在變化的可能性,14號線是否在本站還存在一定的不確定性。綜合考慮站位處綜合管廊已為3號線車站預(yù)留好相關(guān)結(jié)構(gòu)措施,14號線實施時序等問題,3號線站位暫不移動,并考慮將3號線西側(cè)公共區(qū)側(cè)墻預(yù)留打開條件,為后續(xù)線路的站廳換乘留好結(jié)構(gòu)條件。

4 設(shè)計重難點(diǎn)分析

經(jīng)南十五路及經(jīng)開第十五大街上目前正在實施的綜合管廊,上跨車站主體和附屬,對車站埋深有一定影響。經(jīng)與管廊單位充分對接方案,在滿足各自功能和相關(guān)規(guī)范的前提下,盡量優(yōu)化管廊和車站方案以及相互關(guān)系。優(yōu)化后經(jīng)南十五路路中的綜合管廊寬約13.2 m,高約3 m,覆土約1.1 m,與車站主體公共區(qū)垂直相交,為盡量減少車站埋深,在不影響車站公共區(qū)裝修后凈高和綜合管線敷設(shè)的前提下,將頂板局部兩跨范圍下沉1 m,管廊經(jīng)由車站頂板上方跨過,盡量減少車站埋深。經(jīng)開第十五大街路東側(cè)的綜合管廊寬約11.1 m,高約3 m,覆土約1.9 m,與出入口垂直相交,已為出入口通道預(yù)留圍護(hù)樁。

此外,車站小里程端接盾構(gòu)區(qū)間,該處覆土深度需滿足1倍洞徑;車站站后設(shè)雙停車線,配線區(qū)域需采用下坡;綜合以上因素,考慮車站頂板覆土為3.5 m,車站有效站臺中心處軌面標(biāo)高為95.92 m,埋深為10.65 m。在正線范圍內(nèi)為平坡,停車線采用2‰的縱坡。公共區(qū)裝修后凈高設(shè)計為3.5 m。

5 建設(shè)過程中發(fā)生的主要問題及解決方案

1)地面附屬建筑土建預(yù)留與裝修方案之間的關(guān)系。在土建施工圖設(shè)計階段,往往地面造型方案尚未最終確定,存在以下幾個位置的土建結(jié)構(gòu)與裝修方案之間不匹配的情況:防淹擋板預(yù)留插槽;帶垂直電梯的出入口井道形式、通風(fēng)口位置及出地面擋墻的位置;排煙風(fēng)亭形式;出地面擋墻與鋼結(jié)構(gòu)幕墻的相互關(guān)系;樓梯間的形式等。

改進(jìn)總結(jié):裝修前期介入,盡早穩(wěn)定方案,土建落實相關(guān)設(shè)計意圖。

2)站廳站臺同層布置時站臺門處無需預(yù)留凹槽的問題。地下一層側(cè)式站站廳和站臺同層設(shè)置,為滿足AFC線槽布設(shè)需求,地面裝修層厚度為150 mm,站臺門所需安裝高度也為150 mm,與一般兩層站站臺層裝修層厚度100 mm的情況不同,不需要土建在站臺板邊緣預(yù)留凹槽。設(shè)計時對站臺門的專業(yè)要求理解不到位,仍在站臺板上預(yù)留50 mm深的開槽,需要進(jìn)行回填墊高。

改進(jìn)總結(jié):土建設(shè)計時充分理解設(shè)備專業(yè)的需求,尤其當(dāng)站型特殊時需格外注意。

3)出入口通道與前期綜合管廊預(yù)留位置沖突問題。平行于車站的綜合管廊先于車站實施,出入口通道垂直下穿管廊,前期溝通協(xié)調(diào)管廊預(yù)留下穿位置,并局部代建出入口圍護(hù)結(jié)構(gòu),后期車站方案調(diào)整出入口通道位置偏移,導(dǎo)致與管廊預(yù)留圍護(hù)樁沖突。后結(jié)合綜合管廊預(yù)留樁位和現(xiàn)場附屬已實施的圍護(hù)樁,調(diào)整出入口方案,避免工程廢棄,同時使出入口通道盡量順直,不影響使用功能。

改進(jìn)總結(jié):設(shè)計人員應(yīng)掌握工程前期控制性因素,熟悉現(xiàn)場已經(jīng)實施的接口條件,方案發(fā)生變化導(dǎo)致前期對接成果調(diào)整時,及時與相關(guān)單位聯(lián)系,并以紙質(zhì)文件的形式記錄對接過程并提供正式的接口資料。

4)司莊站新風(fēng)道檢修路徑被靜電除塵裝置阻斷。司莊站北端頭盾構(gòu)井處中板上翻梁影響風(fēng)機(jī)安裝,設(shè)備區(qū)裝修施工圖階段調(diào)整了風(fēng)機(jī)位置,導(dǎo)致原建筑施工圖檢修路徑不暢,部分區(qū)域無法到達(dá),后期結(jié)合實際情況在新風(fēng)道內(nèi)增設(shè)檢修門洞。為滿足后期檢修需求,后期出補(bǔ)充施工圖,在新風(fēng)道除塵裝置前增設(shè)防火門,并相應(yīng)調(diào)整已施工完成的擋水檻,確保檢修路徑暢通。

改進(jìn)總結(jié):設(shè)計時應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件對建筑布置的影響,設(shè)備區(qū)裝修階段原則上不應(yīng)調(diào)整建筑布置,確需調(diào)整時,應(yīng)對建筑圖進(jìn)行變更,并充分梳理其連鎖影響,同時調(diào)整布置應(yīng)發(fā)各專業(yè)確認(rèn)、會簽[3-4]。

6 可推廣的主要經(jīng)驗與建議

1)經(jīng)南十五路站設(shè)計為3號線二期工程重點(diǎn)站,采用地下一層側(cè)式站,對于此類非標(biāo)準(zhǔn)島式站臺車站,在設(shè)計過程中進(jìn)行了多方位的研究論證,為后續(xù)類似站型設(shè)計提供了寶貴經(jīng)驗,建筑專業(yè)主要體現(xiàn)在以下方面:

a.站型選擇應(yīng)經(jīng)充分論證。在設(shè)計前期應(yīng)對車站站型選擇進(jìn)行充分論證,針對側(cè)式站和島式站的服務(wù)功能、配線設(shè)置、車站規(guī)模、埋深等方面進(jìn)行比選,確保方案的合理性。b.合理選擇公共區(qū)規(guī)模及柱網(wǎng)。側(cè)式站布局無法參考島式標(biāo)準(zhǔn)站,站廳、站臺同層,左右線分開布置的形式,對于合理的公共區(qū)規(guī)模容易失去判斷,造成車站規(guī)模偏大,車站寬度過寬等問題,甚至出現(xiàn)相比島式站規(guī)模優(yōu)勢不明顯的情況。設(shè)計時應(yīng)充分結(jié)合客流資料驗證規(guī)模及側(cè)站臺寬度。c.過軌通道樓扶梯設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)置位置。側(cè)式站需設(shè)置過軌通道連接兩側(cè)站臺公共區(qū),原方案在地下一層非付費(fèi)區(qū)分別設(shè)一樓一扶,兼具過街功能與地面四個象限出入口分別設(shè)雙扶一樓的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)不匹配。有條件時盡量結(jié)合樓扶梯開洞與結(jié)構(gòu)柱之間的無用空間,設(shè)置雙向扶梯,提高服務(wù)水平。

本站最終方案兩個側(cè)站臺之間的過軌通道為“工”字形,每個側(cè)站臺均設(shè)置兩組一扶一樓,其中一部為上行扶梯,另一部為下行扶梯,滿足乘客過街均可乘坐扶梯的需求,服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)與出入口設(shè)置上下行扶梯標(biāo)準(zhǔn)一致。此外每側(cè)站臺還各設(shè)有一部無障礙電梯,經(jīng)核算目前方案過軌通道及樓扶梯設(shè)施可以滿足客流需求。

2)對公共區(qū)衛(wèi)生間、無障礙衛(wèi)生間及母嬰室進(jìn)行梳理,將衛(wèi)生間隔間尺寸調(diào)整為1 500 mm×1 000 mm以上,非付費(fèi)區(qū)的公共衛(wèi)生間采用無門化設(shè)計,通過盥洗前室的轉(zhuǎn)折實現(xiàn)私密性,同時布局盡量規(guī)整。

3)對三角機(jī)房的頂面進(jìn)行梳理,統(tǒng)一采用耐火極限不小于1.5 h的防火板進(jìn)行封堵,避免遺漏對該處的表達(dá)。站臺三角房樓、扶梯底部天花剖面見圖5。

4)針對規(guī)范中消防水泵房和消防控制室應(yīng)采取防水淹的技術(shù)措施的要求,對消防泵房進(jìn)行梳理,要求房門內(nèi)側(cè)統(tǒng)一用C20混凝土澆筑200 mm高、100 mm寬防淹門檻。

5)對出地面樓梯間的人防門檻高度及人防門型號進(jìn)行梳理,統(tǒng)一采用1523的人防門。按照人防提資該處人防門門檻高度不小于150 mm即可,站廳層裝修厚度也為150 mm,該處門檻不應(yīng)突出地面影響疏散。

6)對屏蔽門端門外1.5 m范圍內(nèi)墻面進(jìn)行梳理,確保該處墻面連續(xù)、完整,無房間開門、內(nèi)凹消火栓、風(fēng)孔等內(nèi)容,滿足發(fā)車計時器、屏幕的安裝。司機(jī)立崗處統(tǒng)一采用防滑地磚。

7)前期管線綜合規(guī)劃時,需考慮冷卻塔、室外消防水池、化糞池、出戶管井等構(gòu)筑物的位置以及通風(fēng)空調(diào)和給排水相關(guān)室外管線路由。相關(guān)專業(yè)需配合至一定深度,避免后期施工圖再次調(diào)整各類附屬設(shè)施位置,影響管線規(guī)劃成果,造成二次遷改。