淺談裝配式地鐵車站環(huán)控設(shè)計要點(diǎn)

摘要 文章旨在探討裝配式車站對環(huán)控設(shè)計的影響及優(yōu)化方案，通過分析朗下站（原沙浦站）的實(shí)際工程案例，結(jié)合BIM技術(shù)和精細(xì)化設(shè)計方法，針對裝配式車站空間高大、全部采用預(yù)制構(gòu)件、預(yù)埋形式等特點(diǎn)，提出了優(yōu)化環(huán)控設(shè)計的策略。研究結(jié)果表明，通過疊設(shè)活塞風(fēng)道和隧道風(fēng)機(jī)、環(huán)控機(jī)房雙層布置等方法，能有效縮短車站長度，增加面積，并減少土建投資，為后續(xù)裝配式車站的環(huán)控設(shè)計提供了有益參考。

關(guān)鍵詞 裝配；預(yù)制；環(huán)控設(shè)計

中圖分類號 U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0070-03

0 引言

近年來，在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨前所未有的資源與環(huán)境壓力的大背景下，綠色發(fā)展成為世界主要城市發(fā)展的核心戰(zhàn)略。《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》（建市〔2020〕60號）提出了智能、綠色和裝配式建造的指導(dǎo)意見；2021年政府工作報告中將“做好碳達(dá)峰、碳中和各項工作”列為重點(diǎn)任務(wù)；“十四五”規(guī)劃也將加快推動綠色低碳發(fā)展列入其中。因此，綠色、高效、智能已成為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要發(fā)展趨勢[1]。預(yù)制裝配式技術(shù)具有建造速度快、受氣候條件制約小、資源消耗低、環(huán)境污染少、能夠大幅度降低勞動力成本等優(yōu)點(diǎn)，裝配式車站已成為未來地鐵的發(fā)展方向[2]。

目前，現(xiàn)有的裝配式車站采用現(xiàn)澆段與裝配段相結(jié)合的方式，深圳地鐵12號線二期工程朗下站為典型的裝配式車站。該文將以朗下站為例，探討裝配式地鐵車站與傳統(tǒng)車站的不同，針對這些不同給環(huán)控設(shè)計帶來了哪些變化，以期為后續(xù)的研究提供有益參考。

1 裝配式車站

1.1 裝配式地鐵車站與傳統(tǒng)車站的不同

傳統(tǒng)車站采用現(xiàn)澆工藝，資源高耗，而裝配式車站采用現(xiàn)澆工藝和預(yù)制工藝相結(jié)合。裝配式車站，即使用了裝配式工法的車站，將地鐵所需要的鋼筋混凝土在工廠完成流水作業(yè)后，運(yùn)到施工現(xiàn)場，再由工人像搭積木一樣，一步一步拼接完成，具有施工效率高、勞動力需求少、環(huán)境污染小等優(yōu)勢。

1.2 裝配式車站—朗下站

朗下站是深圳地鐵12號線二期工程的第5個車站，位于廣深高速公路和沙江路交叉口南側(cè)，沿沙江路方向布置，該站為地下二層島式裝配式車站，采用明挖法施工和裝配式工法，總層高8.7 m，總長235 m，裝配段為164 m（82環(huán)），現(xiàn)澆段為71 m，裝配率為69%。

朗下站具有以下特點(diǎn)：站廳層空間高大；裝配段全部采用預(yù)制構(gòu)件；預(yù)埋形式采用預(yù)埋套筒+局部外置槽道；公共區(qū)采用特色裝修方案；車站由現(xiàn)澆段和裝配段組成。

2 如何利用裝配式車站的高大空間優(yōu)化環(huán)控設(shè)計

2.1 疊設(shè)活塞風(fēng)道及隧道風(fēng)機(jī)（TVF）

活塞風(fēng)道的凈過流斷面積按不小于16 m2控制，設(shè)有電動組合式鋼制多葉風(fēng)閥時則按不小于20 m2控制。當(dāng)機(jī)械風(fēng)設(shè)有電動組合式鋼制多葉風(fēng)閥時，機(jī)械風(fēng)閥面積按不小于12.5 m2控制。此外，活塞風(fēng)道布置應(yīng)順暢，其土建式風(fēng)道彎頭不宜多于3個，活塞風(fēng)道的長度（從隧道邊至地面風(fēng)亭百葉的風(fēng)道中心線總長度）不宜大于40 m。

風(fēng)道的最小寬度由組合風(fēng)閥的布置寬度決定，組合風(fēng)閥布置應(yīng)充分考慮安裝要求。組合風(fēng)閥豎向安裝時各邊離墻不小于300 mm，距地不小于200 mm，執(zhí)行器側(cè)有效空間（距墻）不小于900 mm；組合風(fēng)閥水平安裝時，執(zhí)行器離側(cè)墻或樓板上孔洞邊的水平距離不小于600 mm，其余各邊不小于400 mm。

一般站層高為5.1 m，若將組合風(fēng)閥加高、壓窄，則活塞風(fēng)閥尺寸為4 400 mm×4 600 mm，機(jī)械風(fēng)閥尺寸為2 800 mm×4 600 mm，活塞風(fēng)道扣閥處需要寬度為4 400+300×2+2800+300×2=8 400 mm，雙活塞風(fēng)道就占寬度8 400×2+200=17 000 mm。

若車站滿足疊設(shè)活塞風(fēng)道及隧道風(fēng)機(jī)（TVF）的設(shè)置條件，又滿足隧道通風(fēng)系統(tǒng)的功能需求，則左右線風(fēng)道就可以共用寬度方向。風(fēng)道一層凈高為3.9 m，二層凈高為4.3 m，總層高為8.7 m，則活塞風(fēng)閥尺寸為6 250 mm

總層高為8.7 m，則活塞風(fēng)閥尺寸為6 250 mm×3 200 mm，

機(jī)械風(fēng)閥尺寸為4 000 mm×3 200 mm，活塞風(fēng)道扣閥處需

需要寬度為6 250+300×2+4 000+300×2=11 450 mm，對比平鋪雙活塞風(fēng)道，寬度方向可節(jié)省17 000?11 450=5 550 mm，車站長度可減少5 m。

2.2 疊設(shè)排熱風(fēng)道與排風(fēng)道

車站區(qū)間排熱風(fēng)機(jī)（TEF）設(shè)在站廳兩端的排熱風(fēng)道附近。車行道頂?shù)呐艧犸L(fēng)通過站臺端部開孔的中板，經(jīng)排熱風(fēng)機(jī)排到排熱風(fēng)道流向室外。每端設(shè)一臺排熱風(fēng)機(jī)，將排風(fēng)道設(shè)置在排熱風(fēng)道及排熱風(fēng)機(jī)（TEF）上方。車站的TEF風(fēng)量按每側(cè)停車隧道50 m3/s進(jìn)行設(shè)計，排熱風(fēng)道扣閥處的截面積按不小于10.5 m2控制。

風(fēng)道寬度要求如下：

（1）排風(fēng)道寬度：≥2.5 m。

（2）排熱風(fēng)道寬度：≥3.5 m。

（3）若將風(fēng)道水平分開設(shè)置，則至少需要的寬度為7.2 m；若將風(fēng)道加高疊設(shè)，則需寬度為3.7 m，車站長度可減少3.5 m。

2.3 環(huán)控機(jī)房與冷水機(jī)房合設(shè)，并將環(huán)控機(jī)房布置為雙層

將環(huán)控機(jī)房與冷水機(jī)房合設(shè)，與初設(shè)相比，節(jié)省了在車站端頭單獨(dú)設(shè)置冷水機(jī)房及一條內(nèi)走道的空間，還減少了2套通風(fēng)排煙系統(tǒng)，車站長度也可減少7.5 m。將環(huán)控機(jī)房布置為雙層，上層空間布置接排風(fēng)道的回排風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及消防泵房，再將下層空間布置接新風(fēng)道的新風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、補(bǔ)風(fēng)機(jī)、加壓風(fēng)機(jī)、空氣處理設(shè)備及制冷設(shè)備。上層布置設(shè)備僅為風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)下方無遮擋且相對標(biāo)高低，設(shè)備及管線檢修更換方便。下層布置設(shè)備為風(fēng)機(jī)、空調(diào)器、冷水機(jī)組等，可共用這些設(shè)備的檢修空間。

消防泵房正好在附屬部分，泵房處的下層空間凈高僅4.4 m且無接風(fēng)道條件，應(yīng)在此處盡量集中布置水系統(tǒng)制冷設(shè)備，既可防止空間浪費(fèi)，又可保證水系統(tǒng)設(shè)備不與站臺層電房間設(shè)備的投影重合。

2.4 裝配式車站高大空間環(huán)控設(shè)計優(yōu)化成果

朗下站利用高大空間的特點(diǎn)進(jìn)行環(huán)控設(shè)計優(yōu)化，使車站長度由原251 m調(diào)整為235 m，減短16 m，如圖1所示。車站建筑面積由原15 772 m2調(diào)整為17 181 m2，增加約1 399 m2。如表1所示，圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程量減少588.24萬立方米；基坑土石方工程量及單價調(diào)整，減少102.58萬立方米。

3 裝配段全部采用預(yù)制構(gòu)件對環(huán)控設(shè)計的影響

3.1 預(yù)制構(gòu)件不可二次開孔

由于裝配段的結(jié)構(gòu)管片均經(jīng)過嚴(yán)格的力學(xué)計算后由工廠預(yù)制，單環(huán)沿車站縱向?qū)挾葹? m，總計采用82環(huán)的預(yù)制構(gòu)件，其中72環(huán)為主體標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)，其余10環(huán)為主體接出入口環(huán)。所有預(yù)制構(gòu)件均不可二次開孔，這意味著不僅穿結(jié)構(gòu)板的孔洞寬度被嚴(yán)格限制，孔洞的尺寸及位置也應(yīng)非常精準(zhǔn)。

環(huán)控設(shè)計必須在確定設(shè)備和管道的安裝位置后，借助于BIM技術(shù)，與各專業(yè)管線進(jìn)行整合排布，做到精細(xì)化設(shè)計，為精準(zhǔn)設(shè)計預(yù)留預(yù)埋件提供條件。與建筑模型及結(jié)構(gòu)模型合模確認(rèn)無差錯漏碰后，再提資給建筑專業(yè)，并確保這些提資落實(shí)到施工圖中。

3.2 裝配段軌頂風(fēng)道為預(yù)制構(gòu)件

軌頂排熱風(fēng)道（OTE）在裝配段由預(yù)制構(gòu)件拼裝，可能會出現(xiàn)漏風(fēng)問題。朗下站有防水措施及構(gòu)造，同樣可解決漏風(fēng)問題。其一，采用結(jié)構(gòu)自防水，裝配式車站采用結(jié)構(gòu)自防水、接縫防水，形成多道防水體系；接頭接縫采用4道防水構(gòu)造措施，在接縫處設(shè)置2道完全閉合的防水材料安裝凹槽，用于貼附防水橡膠密封墊；其二，在接縫后期注漿，并在襯砌環(huán)內(nèi)弧面各預(yù)制構(gòu)件接縫處設(shè)置防水嵌縫槽，用于防水材料的嵌入。

4 裝配段預(yù)埋形式對環(huán)控設(shè)計的影響

朗下站裝配段預(yù)埋形式采用預(yù)埋套筒+預(yù)埋滑槽+局部外置槽道的形式。預(yù)埋方案結(jié)合管線布置形式，在頂板、側(cè)壁、中板、站臺板及軌頂風(fēng)道等預(yù)制構(gòu)件上，等間距布置預(yù)埋套筒和預(yù)埋滑槽。同時，結(jié)合管線安裝需求，預(yù)留備用外置槽道以供管線安裝過程中支吊架的轉(zhuǎn)換，這種方案能夠根據(jù)管線布置的靈活性按需預(yù)埋。

由于預(yù)埋套筒環(huán)向間距為500 mm，縱向間距分別為930 mm和1 070 mm，環(huán)控設(shè)計與建筑配合時應(yīng)注意環(huán)控電控室、備用照明設(shè)備室、公眾通信設(shè)備室、弱電綜合設(shè)備室等房間的墻體盡量靠近預(yù)埋套管布置。這些房間的走管空間基本在900 mm左右，若墻體正好堵住預(yù)埋套管或墻體和預(yù)埋套管間隔900 mm，那么只能使用外置槽道安裝風(fēng)管。外置槽道若偏心過多會導(dǎo)致受力不穩(wěn)定，這種情況可以在出圖階段通過調(diào)整墻體進(jìn)行避免。

5 裝配段公共區(qū)采用特色裝修方案對環(huán)控設(shè)計的影響

朗下站站廳無柱站臺有柱拱頂式結(jié)構(gòu)，站廳層管線（除排煙管）應(yīng)布置在車站兩側(cè)的離壁溝內(nèi)，使拱頂裸露，充分展示裝配式的結(jié)構(gòu)肌理和良好空間布局。拱頂至裝修面6.85 m。需進(jìn)入公共區(qū)的管線由轉(zhuǎn)換夾層處進(jìn)入公共區(qū)，朗下站夾層下凈高為4.0 m，夾層至坦拱最高點(diǎn)的凈高為2.65 m。公共區(qū)的管線除了大系統(tǒng)排煙管外，其余管線全部走離壁墻內(nèi)。設(shè)備區(qū)接壤的公共區(qū)處有一個管道夾層，用于各專業(yè)轉(zhuǎn)換管路及交叉管路。此處需注意轉(zhuǎn)換夾層在拱頂處，大系統(tǒng)送管路在橫向走管時層高將逐漸降低，此外還需考慮下翻空間和管路尺寸的變化，通過側(cè)連接實(shí)現(xiàn)管路由寬扁變?yōu)檎摺?/p>

服務(wù)站廳層公共區(qū)的管路采用兩送兩排，送風(fēng)管采用矩形復(fù)合風(fēng)管，裝配段離壁墻走管寬度為800 mm，送風(fēng)管布置在離壁墻內(nèi)的最上方，通過伸支管設(shè)置噴口向公共區(qū)送風(fēng)，風(fēng)管尺寸為500 mm×1 250 mm；排煙風(fēng)管采用矩形耐火風(fēng)管，風(fēng)管尺寸為1 000 mm×1 000 mm，布置在電扶梯兩側(cè)靠近拱頂最高點(diǎn)的位置。風(fēng)管外設(shè)圓形裝修包裹，使其外形美觀。此處需考慮送風(fēng)噴口的風(fēng)速，以及覆蓋范圍和離壁溝內(nèi)的送風(fēng)管尺寸，若車站客流較大導(dǎo)致公共區(qū)離壁墻內(nèi)的送風(fēng)管尺寸過大，則會影響其他專業(yè)走管，可考慮在轉(zhuǎn)換夾層處多設(shè)噴口，以保證送風(fēng)管尺寸不影響管線的綜合排布。

此外，還需注意將冷凍水及冷卻水管布置在離壁墻內(nèi)的下側(cè)，從冷水機(jī)房出來后經(jīng)過出入口時，需從出入口的離壁溝繞行至出入口吊頂內(nèi)，再通過離壁溝去往目標(biāo)設(shè)備處。

6 車站由現(xiàn)澆段和裝配段組成對環(huán)控設(shè)計的影響

6.1 現(xiàn)澆段與裝配段連接區(qū)域

裝配段與現(xiàn)澆段交界處有兩道橫梁：裝配段橫梁為1 000 cm×2 600 cm，現(xiàn)澆段橫梁為800 cm×2 600 cm；現(xiàn)澆段凈高8.7 m，裝配段為拱頂，最高點(diǎn)處6.85 m，最低點(diǎn)處4.25 m。環(huán)控機(jī)房處于現(xiàn)澆段與裝配段的交界處，此處需注意梁的形狀及數(shù)量和交界處斷面的變化，由于拱頂部分橫向走管限制多，所有的管線應(yīng)盡量在機(jī)房內(nèi)完成交叉，進(jìn)入拱頂前就應(yīng)規(guī)劃好走向。

6.2 裝配段環(huán)控機(jī)房

環(huán)控機(jī)房布置在裝配段時，應(yīng)盡量將吊鉤設(shè)置在預(yù)埋套管處。在布置管道時，需注意頂板為拱頂時，管道不得與結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞且管道頂距頂板需≥200 mm。

7 結(jié)語

該文初步探討了典型裝配式車站的特點(diǎn)對環(huán)控設(shè)計的影響，以及針對這些特點(diǎn)如何優(yōu)化環(huán)控設(shè)計方案。針對站廳層空間高大的特點(diǎn)，可疊設(shè)活塞風(fēng)道及隧道風(fēng)機(jī)（TVF），疊設(shè)排熱風(fēng)道與排風(fēng)道，環(huán)控機(jī)房與冷水機(jī)房合設(shè)，并將環(huán)控機(jī)房布置為雙層，以縮短車站長度，增加車站面積，節(jié)約土建投資；針對裝配段全部采用預(yù)制構(gòu)件的特點(diǎn)，環(huán)控專業(yè)應(yīng)借助BIM技術(shù)，與各專業(yè)管線進(jìn)行整合排布，做到精細(xì)化設(shè)計；針對預(yù)埋形式采用預(yù)埋套筒+局部外置槽道的特點(diǎn)，環(huán)控專業(yè)應(yīng)在出圖階段與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，將墻體位置調(diào)整到合適位置；針對公共區(qū)域采用特色裝修方案的特點(diǎn)，環(huán)控專業(yè)應(yīng)靈活調(diào)整管路走向和風(fēng)口布置形式；針對車站由現(xiàn)澆段和裝配段組成的特點(diǎn)，應(yīng)特別注意現(xiàn)澆段與裝配段的連接區(qū)域及環(huán)控機(jī)房的位置。

裝配式車站是地鐵地下車站的重要發(fā)展趨勢，該文結(jié)合實(shí)際工程，總結(jié)了朗下站的環(huán)控設(shè)計方案，對后續(xù)裝配式車站的環(huán)控設(shè)計具有借鑒意義。

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收稿日期：2024-06-11

作者簡介：汪欣（1996—），女，本科，助理工程師，研究方向：地鐵暖通。