地鐵車站建筑形式的選擇

曹冬蒨,趙曉東

(1.天津華鐵工程咨詢有限公司,天津 300011;2.鄭州鐵路職業技術學院,鄭州 450052)

0 引言

地鐵車站建筑設計應遵循符合規劃、滿足客流、換乘便捷、事故疏散迅速、裝修適度、無障礙通行、地下車站兼顧人防、綜合開發等原則,力求做到功能合理、布局緊湊、結構安全、經濟美觀、節約環保、以人為本。車站總平面布置主要解決在車站站位確定以后,根據車站所在地周邊環境條件、規劃部門對車站布置的要求,以及已選定的車站類型,合理地布設車站出入口、通道、風亭等設施,使乘客能安全、便捷地進出車站,還應恰當地處理車站出地面的附屬設施與周邊建筑物(含規劃建筑物)、道路交通、公共站點、地下過街通道或天橋、綠地等之間關系,使之協調統一。北京地鐵十號線呼家樓站基于邊界制約條件,最終確定采用雙洞雙層分離島式站臺的建筑形式作為實施方案[1];深圳地鐵一號線桃園車站根據站址環境和線路條件,車站設計為島式站臺,采用明挖施工,地下2層。車站共設4個出入口,2組風亭[2];廣州地鐵三號線番禺廣場站,根據站址環境和線路條件,車站設計為島式站臺,采用明暗結合的形式,明挖部分地下3層,暗挖部分為小斷面的單層雙洞,車站共設6個出入口,6座風亭[3]。以廣州地鐵三號線林和西站為例說明在地鐵方案確定中交通、換乘因素起主導作用,以廣州地鐵五號線小北站為例說明在地鐵方案確定中交通、現有建構筑物起主導作用,以廣州地鐵五號線廣州火車站為例說明在地鐵方案確定中規劃、現有建構筑物、換乘、工期要求等起主導作用,以北京地鐵復八線天安門西站、王府井站、東單站、五號線崇文門站、蒲黃榆站、天壇東門站等為例說明在地鐵方案確定中管線、交通起主導作用[4]。影響車站建筑平面布局的因素很多,可以從明(蓋)挖法、暗挖法、明暗挖結合法等不同的施工方法入手分析確定車站的建筑形式[5-7],也可以從站臺類型進行選擇。地下車站一般多采用島式站臺,地面車站和高架車站一般多采用側式站臺。島式站臺一般要設計成地下2層,建設成本較高,側式站臺可以設計成地下一層,但是乘客換乘不便。天津地鐵5號線淮外路站通過比較島式站臺和側式站臺,最終確定建筑形式。

1 工程概況

1.1 工程簡介

天津地鐵5號線淮外路站位于北辰區外環線與規劃淮東路交口以南,車站主體呈南北走向布置于規劃淮東路下。車站主體西側為天津憩園,南側和東側為魚塘和空地,北側為天津外環線,周邊道路有外環線、規劃淮東路。其中外環線為城市快速路,道路紅線寬50m,規劃淮東路為城市主干道,道路紅線寬 45m。站址范圍內無地下管線,車站周邊多為尚未開發地塊,地勢開闊,設站條件良好。根據規劃軌道交通線網本站無換乘情況,現階段客流不大。

1.2 設計客流

本站客流根據地鐵 5號線客流預測資料,超高峰系數取 1.3,遠期預測早高峰小時客流表見表 1。

表 1 遠期(2038年)預測早高峰小時客流表Table1Passengerflowofmorningrushhourforecastinlongterm(in2038)

遠期設計客流量:2069人/h;遠期上車設計客流量:1243人/h;遠期下車設計客流量:826人/h;本站遠期高峰小時列車對數為 20對。

2 建筑形式比選

地鐵車站由車站主體(站臺、站廳、設備和管理用房)、出入口及通道、通風道及地面通風廳等 3大部分組成。站臺可選用島式、側式或島側混合式等形式。

2.1 站臺類型

1)島式站臺。站臺位于上、下行線路之間。島式站臺車站是常見的一種形式,具有站臺面積利用率高、提升設施共用,能靈活調劑客流、使用方便、管理較集中等優點,常用于較大客流量的車站。

2)側式站臺。站臺位于上、下行線路的兩側。側式站臺車站也是常見的一種形式,雖然其站臺面積利用率偏低,調節上、下行線客流及乘降聯絡等均不如島式車站,但側式站臺的高架車站能使高架區間斷面更趨合理。此種形式常見于客流不大的地下站和高架的中間站;當地下車站和區間隧道都采用明挖法施工,或區間采用雙圓盾構法暗挖時,采用側式站臺車站是合理的。

3)島、側混合站臺。將島式站臺及側式站臺同設在一個車站內。

2.2 兩站臺形式比較

2.2.1 規模、形式比較

見表 2。

2.2.2 功能比較

見表 3。

2.2.3 經濟比較

見表 4。

2.2.4 圍護結構形式

島式站臺形式的車站主體圍護結構采用地下連續墻的結構形式,而側式站臺形式的車站主體圍護結構采用灌注樁的結構形式,島式站臺地下連續墻圍護結構為 3063.9萬元,側式站臺的灌注樁圍護結構為1180.6萬元,在確定 2種站臺的圍護結構形式時需充分考慮地質情況和周邊環境影響,保證結構安全可靠、經濟合理。

表2 規模、形式比較表Table2 Comparisonandcontrastbetweenislandplatformstationandsideplatformstationintermsofscaleandmode

表 3 功能比較表Table3 Comparisonandcontrastbetweenislandplatformstationandsideplatformstationintermsoffunction

表4 經濟比較表Table 4 Comparison and contrast between island platform station and side platform station in terms of economy萬元

1)島式站臺形式。在天津地鐵中圍護方案一般采用SMW樁,但由于淮外路站標準段基坑深度較大,約為16.71 m,SMW樁在此深度下明顯不適用。在對600mm厚地下連續墻與 φ1 000 mm@800mm鉆孔咬合灌注樁進行比較后,得出以下結論:①鉆孔咬合灌注樁剛度較小;②圓樁受力截面利用率低,且因夾素混凝土樁,鋼筋混凝土樁單樁配筋率大,不易操作;③樁身大,施工難度大,樁下部因施工誤差咬合效果差,影響圍護結構防水效果;④工程造價無明顯優勢;⑤車站基坑底下部存在8～10m厚的粉砂層,鉆孔咬合灌注樁施工難度大;⑥施工機具較為特殊,施工隊伍少。故島式站臺方案車站主體圍護結構采用具有剛度大、對控制地表沉降與周邊建筑管線變形有利、施工工藝成熟、施工難度小的地下連續墻形式。

2)側式站臺形式。雖然標準段基坑深度滿足SMW樁方案的要求,但由于局部存在活塞風道和過軌通道,使局部基坑深度較大,不能連續使用SMW樁圍護形式,為保證圍護結構的整體性,使其具有良好的防水性能,保證整體銜接質量,所以側式站臺方案車站主體圍護結構采用鉆孔灌注樁加止水帷幕形式。

2.3 兩方案成本和功能綜合分析

在確定最終方案時,要綜合考慮成本和功能,不能單純追求低成本或高功能,要力求達到功能與成本的最佳匹配,利用價值工程理論進行分析

V=F/C,式中:V為研究對象的價值;F為研究對象的功能;C為研究對象的成本。

2.3.1 成本分析

1)島式站臺方案:C1=16975/(16975+14 768.1)=0.53。

2)側式站臺方案:C2=0.47。

2.3.2 功能分析

F1:乘客和工作人員使用方便快捷;F2:站廳站臺功能分區清晰;F3:有人員緩沖空間;F4:不存在線纜、人員、通風等過軌問題。

F1＞F2=F3＞F4

用0-4評分法計算功能評價系數,見表5,6。

表5 功能重要性系數計算表Table 5 Calculation table for function importance coefficient

表6 功能評價系數表Table 6 Table of function evaluation coefficient

2.3.3 綜合分析V

V島式=0.62/0.53=1.17,V側式=0.38/0.47=0.81,V島式＞V側式。

2.4 建筑形式選定

綜上所述,島式站臺雖然車站造價較高,但從全線總概算考慮,整體造價較低,使用功能較好;側式站臺車站造價經濟,但從全線總概算考慮,整體造價較高,并且使用不便,所以最終以島式站臺作為實施方案。

3 結論

地鐵設計中,方案選擇至關重要。車站平面形式應根據線路特征、營運要求、地上和地下環境及施工方法等條件確定,更要結合項目實際情況從使用功能、成本等方面進行全面、細致的分析研究,以便最終確定合理的方案。

新規范中提倡“地下車站宜淺,高架車站宜低”。凡周邊環境有條件的地方(地面條件和地下市政管線),應極力提倡地下一層的做法,把大部分設備和管理用房設于地面層。采用地下一層形式,不僅減少土地投資,車站的通風、空調量和供電量也大幅度降低,從而大大降低運營費用;對于暗挖的地下車站更應極力提倡一層車站,采用站廳、站臺分離設置,即將站廳層和設備、管理用房設于地面,站臺層設于2個分離的站臺隧道內,其間用2～3個橫向通道連接形成分離式的島式站臺,站廳層與站臺層通過設有樓(扶)梯的斜隧道聯系,這種形式既實用,又節能環保、減少投資,是今后在條件允許情況下地鐵車站建筑形式設計的方向。

[1] 王正林.北京地鐵十號線呼家樓站建筑結構型式的選定[J].隧道建設,2006,26(2):22-26.

[2] 李龍.深圳地鐵一號線續建桃園站建筑方案設計[J].隧道建設,2009,29(2):198-201.

[3] 姚蘭.廣州地鐵三號線番禺廣場站建筑方案設計[J].隧道建設,2006,26(4):28-31.

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