暗挖地鐵車站建筑設計方法探析

石梁+劉洪宇

摘 要：地鐵作為改善城市交通狀況的重要方式，地鐵建設也成為了城市交通設施的重要組成部分。地鐵車站施工必須要解決地鐵建設對城市建筑的影響。地鐵施工可能會導致周邊的建筑物出現沉降或坍塌情況，為了更好的進行地鐵施工，在地鐵車站建筑設計中，可選取暗挖法進行施工。

關鍵詞：暗挖法；地鐵車站；建筑設計

一、暗挖車站建筑設計原則

地鐵車站是地鐵線路中的交通樞紐，隨著地鐵網絡的發(fā)展，地鐵線路越來越多的穿越城市繁華地段。由于車站所處地理位置的特殊性，車站不能采用全明挖施工，車站越來越多的采用暗挖或明暗結合的建筑結構型式。暗挖車站的核心問題是如何減少車站規(guī)模，但又必須滿足以下設計原則：

1、適用性

地鐵車站是一個人流聚集的公共建筑，車站設計首先是必須滿足車站的使用功能，包括： 合理的 設置出入口、AFC 系統(tǒng)、站內樓扶梯，有序的組織進出站客流，最大程度的避免客流的交叉； 提供滿 足高峰客流的運輸能力、緊急疏散的設備、集散場地； 方便與周邊交通系統(tǒng)的換乘、過街功能； 提供相 應的設備及管理用房，滿足運營管理的功能要求。

2、安全性

地鐵車站首先在滿足結構安全的情況下，還必須滿足相關的建筑安全，比如： 樓扶梯、AFC 的設置數量必須滿足正常高峰客流、突發(fā)客流要求，避免出現客流擁擠現象； 提供滿足火災狀況下的乘客 緊急疏散要求的設備數量，避免人員傷亡； 滿足工 作人員消防需要的消防通道； 火災狀況下提供足夠 的新風和排煙設施，完善的消防設施； 滿足出地面 建筑的防火距離要求、衛(wèi)生防疫要求、防淹要求。

3、舒適性

地鐵車站設計以人為本，車站設計除完善樓扶梯、殘疾人電梯、商業(yè)自助等設施外，還應給乘客提 供舒適的感官設計，提供舒適的乘車環(huán)境。

二、暗挖車站的建筑結構型式、特點、 適用條件

第一，明、暗結合車站。地鐵車站在有明挖施工條件的情況下，且頂板覆土較少時，一般明挖施工難度小、風險小、施工速 度快、經濟。但往往由于受各種外界條件的限制， 車站無法采用全明挖施工，若采用全暗挖施工，勢必造成施工風險大、難度大、施工時間長、造價高的 現象，此時若能活采用暗挖與明挖結合的型式，則可能收到意想不到的效果。 根據近年來的工程實踐，明暗結合型式車站大致分為以下幾種類型： 站臺暗挖，站廳、設備管理用 房區(qū)明挖； 半邊明挖半邊暗挖； 兩端明挖、中間暗挖； 中間明挖、兩（ 單） 端暗挖。

第二，全暗挖車站。當車站頂板覆土較大時，車站仍采用明挖法施工，工程造價就不一定合理，或者是路面交通繁忙，不允許中斷交通進行明挖施工，且周邊沒有任何明挖施工場地，此時只能考慮全暗挖施工。全暗挖車站一般為雙層車站，根據建筑結構型式可分為雙柱 三聯拱、單柱雙聯拱、分離暗挖單拱三種。

三、建筑功能對車站布置的影響

地鐵車站涉及專業(yè)繁多，根據各系統(tǒng)功能要求能否合理組織房間布置，對車站規(guī)模及使用功能影響較大。根據有關數據統(tǒng)計，對車站規(guī)模影響 較大的系統(tǒng)主要有通風空調系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)等。

1、通風空調系統(tǒng)

第一，隧道通風系統(tǒng)。隧道通風系統(tǒng)包括區(qū)間隧 道通風及車站隧道通風系統(tǒng)兩部分。某地鐵線推薦區(qū)間隧道通風系統(tǒng)與車站隧道通風系統(tǒng) 分開獨立設置，且區(qū)間隧道通風系統(tǒng)的活塞風采用 雙活塞風的模式，此種模式車站需要設置 4 個活塞風道（ 其中 2 個為機械風互為備用風道） ，2（ 或 1） 個排熱風道。因為車站暗挖，車站應盡量 減少暗挖通道數量及面積。通過系統(tǒng)模擬測試，此時若采用單活塞風及“變頻”技術，車站的活塞風 道可減少為 2 個，且通過“TVF”風機與“TEF”風機的共用，可節(jié)省較大規(guī)模的土建面積，降低車站造價。如果在車站范圍內無條件做區(qū)間隧道通風系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設置在車站兩端的區(qū)間，但其距車 站有效站臺端部的最長距離不宜超過 100 m。

第二，車站通風空調系統(tǒng)（ 含防排煙系統(tǒng)） ：。車站通風空調系統(tǒng)包括大系統(tǒng)和小系統(tǒng)。 ①大系統(tǒng)： 大系統(tǒng)是指相對站廳、站臺公共區(qū) 的空調系統(tǒng)。②小系統(tǒng)： 小系統(tǒng)是指相對設備管理用房的空調系統(tǒng)。小系統(tǒng)有“全空氣系統(tǒng)”、“風機盤管系統(tǒng)”、“VRV系統(tǒng)”三種。各種實驗數據表明，在新建地鐵項目的小系統(tǒng)中全空氣系統(tǒng)為首選； 而對于改造項目，宜采用 VRV 系統(tǒng)； 風機盤管系統(tǒng)只有在一年四季比較炎熱的地區(qū)使用。在選定采用何種小系統(tǒng)外，為節(jié)省土建建筑面積，其關鍵在于優(yōu)化功能房間組合，盡量減少小系統(tǒng)機房數量。

第三，空調冷源及水系統(tǒng)。空調冷源及水系統(tǒng)包括分站供冷、集中供冷兩種。采用分站供冷，需要在車站內設置100 m2 左右的冷凍機房，地面設置冷卻塔。若采用集中供冷則可以省略冷凍機房及冷卻塔。車站空調冷源及水系統(tǒng)是采用集中供冷還是分站供冷，應視全線地面條件而定。如果某段線路的幾個車站地面周邊環(huán)境約束較大，地面均無條件設置冷卻塔，此時可考慮集中供冷的模式。

2、供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)在車站中所占的比例也較大，但由于其系統(tǒng)在某地某線中具有相對的穩(wěn)定性。為節(jié)省土建建筑面積，其關鍵在于優(yōu)化功能房間組合。車站供電系統(tǒng)包括牽引變電所、降壓變電所、跟隨降壓變電所，其中是否設牽引變電所視系統(tǒng)而定。在車站房間功能布局上應盡量集中布置，將供電負荷較大的房間設置在一起，可以節(jié)省一個跟隨降壓變電所，壓縮車站規(guī)模。在有條件的情況下，應盡量將變電所設置在車站站臺。

3、電扶梯系統(tǒng)

公共區(qū)樓扶梯：在滿足距離要求的情況下，另外還必須滿足車站正常運營的需要和車站高峰時期的緊急疏散需要。暗挖車站中，如果需要暗挖樓扶梯通道，應通過綜合比選暗挖通道的數量及斷面的大小對車站的影響，進而確定是采用大斷面，減少通道數量，還是選用小 斷面，增加通道數量。

電梯： 車站站廳至站臺應設無障礙通道， 國內大部分地區(qū)的做法均是在站廳與站臺之間設 殘疾人電梯。對于暗挖車站，為減少暗挖電梯的工 程量，可在站廳至站臺的樓梯上設置樓梯升降機， 若無條件，則必須增設暗挖電梯通道。

消防通道： 《地鐵設計規(guī)范》規(guī)定任一防火 分區(qū)均應有一直出地面的出入口通道。車站設計 中應盡量將相關的設備管理用房（ 平時有人的房 間） 進行集中布置，減少消防通道的數量。此外， 在有條件的情況下，可考慮將消防出入口與乘客出 入口進行合并設置，減少土建工程量。

四、結束語

綜上所述，隨著城市地鐵的迅速發(fā)展，城市地鐵設計及施工受周邊條件、施工方法、工期等方面的限制因素越來越多，因車站總體布局必須符合城市規(guī)劃、城市交通規(guī)劃、環(huán)境保護和城市景觀的要求，且能夠妥善處理好與地面建筑、地下管線、地下構筑物之間的關系。要求對其建筑結構型式提出了更高的要求，目前地鐵車站建筑結構型式已經由最初的明挖逐步 向暗挖、明暗結合的多元化發(fā)展。通過優(yōu)化建筑功能布局，達到減少暗挖車站工程規(guī)模、降低暗挖車站施工風險、節(jié)約工程造價目的，這對地鐵車站設計具有重要意義。

參考文獻

[1]何孝貴，牛志平，蔡雪峰.北京地鐵五號線暗挖施工技術方案選優(yōu)方法探討[J].土木工程學報，2014，37（9）：83-85.

[2]瞿東江.新奧法施工在北斗坡隧道開挖支護的應用[J].山西建筑，2011，34（12）：308-309.

[3]陳譽，彭興黔.基于層次分析法的施工方案決策技術[J].鄭州輕工業(yè)學院學報（自然科學版），2007，22（2/3）：198-200.

[4]油新華.地鐵車站施工方法的綜合決策[J].現代城市軌道交通，2016（6）：57-59.