地鐵車站綠色設計應用探討

李曉峰，區楊蔭，農承尚

(1.南寧軌道交通集團有限責任公司，廣西 南寧 530029；2.廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010；3.廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

綠色設計也稱生態設計、環境設計、環境意識設計。在項目建設的整個生命周期內，著重考慮環境屬性并將其作為設計目標，在保證工程質量和施工安全的前提下，遵循資源節約和循環利用的原則，通過技術的創新進步和科學合理的管理手段，在項目建設過程中最大程度地達到低消耗、低污染的施工目標，并實現“節水、節地、節能、節材、保護環境”的生態化建筑施工目標。

南寧軌道交通3號線青秀山站為超深埋明暗挖結合施工的車站，車站工程技術難度高，土建規模大。在確保質量與安全的前提下，考慮其環境屬性，將綠色設計的理念融入車站設計進行應用探索。

1 工程概況

青秀山站位于青秀山風景區西門處。該車站受限于周邊環境及線路條件，為最大埋深達57 m的超深埋車站。車站總長約185 m，由明挖站廳及暗挖站廳組成。青秀山站車站明挖站廳為地下三層，站臺為層深埋暗挖法施工。

2 站位設置綠色設計應用

2.1 站位設置

南寧軌道交通3號線的線站位選擇過程，亦是與沿線規劃緊密結合、實時互動的過程。青秀山風景區是南寧市著名的AAAAA級風景區，該站周邊建(構)筑密集、控制因素多、

地勢變化復雜，同時區間需下穿邕江，該站的選址是全線的重難點。

選線設計過程中將青秀山站及相鄰區間作為整體統一研究(站址環境見圖1)，進行多方案整體比較后，最終確定將站位設置于青秀山風景區西側，對風景區的自然環境、景觀效果的影響小，體現了車站與自然環境的融合與和諧。同時，站位周邊臨近居民小區、餐飲商業區，客流吸引效果好。

圖1 青秀山站站址環境圖

此外，乘客在地鐵出站后即為青秀山風景區西大門，對于前往青秀山風景區的游客及市民極為便利，亦對大眾選擇公共交通、低碳環保和綠色出行，起到了積極的引導和鼓勵作用，降低了私家車前往風景區的使用率。

2.2 線路優化

線路設計過程中，結合地形地勢、地質條件，選擇合適的車站軌面標高，遵循“高站位、低區間”的設計原則，優先采用節能坡設計。通過將青秀山站站位標高進行優化設計，低處位于南寧市博物館—青秀山站區間中部，形成了“V”字形坡。列車自南寧市博物館向青秀山站行進，進入青秀山站前需爬坡，借助爬坡的阻力，可進行動能與列車勢能的轉換與儲存，制動時間縮短，發熱減少，并減少了環控能量。

線路在進出車站區段采用了節能坡設計，可有效達到節省牽引耗電量和節能減耗的目的。同時，節能坡的設置亦延長了地鐵車輛加減速系統的使用壽命，節約了日常車輛維修費用等運營資源，實現了地鐵的綠色可持續發展。

3 車站建筑方案綠色設計應用

3.1 車站建筑方案設計

青秀山風景區地勢較高，但線路自青秀山引出后，需下穿邕江，該情況決定了車站軌面埋深接近50 m。

3.1.1 車站主體方案及內部布置

常規地鐵車站的站廳、站臺均考慮明挖修建，若青秀山站采用此種形式，明挖深埋車站的土方開挖量、工程材料及資源投入將極高。針對該情況，考慮采用明暗挖結合的形式，即明挖地下三層站廳層+暗挖分離島式站臺的方案。該方案設計特點是：(1)采用地下三層的明挖站廳，減少了站廳層埋深，提高了乘客的服務水平；(2)站臺層采用暗挖，從根源上控制了車站的規模，最大限度減少全明挖車站的規模，大大降低了土方開挖量，節省了大量工程材料及資源。

對于車站建筑內部方案的設計，亦從綠色建造角度，進行合理地設計優化：

(1)將車站暗挖施工所需的臨時豎井，設置為永久結構，作為車站通風所需風井，進行綜合利用設計。

(2)與通風空調專業深入協調配合，通過合理布置排風道及設備用房，減小通風系統的管路長度以達到節能效果。

(3)通過對車站活塞風井的合理設計，并結合線路及車站條件，避免了設置青秀山站—南寧市博物館站區間中間風井，節省了在邕江邊建造一個區間中間風井近4 000萬的投資。

(4)通過對火災場景及疏散場景的性能化模擬研究，論證了車站設計可以保證車站內人員能夠在煙氣發展到人體耐受極限條件之前疏散至安全區域，達到消防安全設計目標。

(5)青秀山站埋深較深，如采用常規的多次提升的扶梯方案，每段扶梯均需要設置上下水平段，且上下扶梯中間還需要5 m左右的緩沖平臺?，F考慮采用一次提升的方案，站臺至站廳共設置5臺提升高度約26.3 m的公共交通重載型自動扶梯，扶梯段水平投影長度縮短16 m以上，從而減少了土建規模，節省了造價。

3.1.2 車站附屬建筑依山勢優化設計

青秀山站車站地勢高差大，車站附屬建筑位于山坡一側，同時車站位于青秀山風景區范圍。設計考慮車站附屬建筑依山勢而建，通過優化設計，將車站附屬功能結構有機地融入周邊環境，從而使得車站功能與周邊環境達到了和諧平衡的狀態，生態與地鐵功能合一[1]。

首次采用了山體側高風亭的方案，將風亭出風口融入邊坡綠化中，并設置綠化平臺，使得平臺與山坡一側立體停車場風格協調匹配。在邊坡側設計出入口，出入口隱入邊坡綠化中。對于出地面的垂直電梯及1號緊急疏散口，采用半埋式設計，減少出地面建筑的體量，從而減少對周邊環境的影響。對于高風亭，設計有民族風情特色的掛壁，使得附屬建筑高風亭能更好地融入周邊環境。詳見圖2。

3.2 裝配式技術的應用

裝配式輕質隔墻首次應用在南寧軌道交通建設中，體現節能、節土、輕質、保護環境的特點。裝配式輕質隔墻可減少濕作業施工，提高了車站內部結構施工效率。該隔墻具有防火、輕質、環保、防潮、施工便利等多個優點，同時亦能實現二次使用。

車站出入口為鋼結構骨架加鋁板及玻璃幕墻裝修風格，采用構件分塊工廠標準件焊接制作，現場拼裝的裝配式工藝，3 d即可完成標準出入口鋼結構安裝。而常規出入口鋼結構安裝方式，工期長達一個半月。車站出入口裝配化設計，既保證工程質量，又大大提高安裝效率，節約了人力物力，同時減少了出入口施工時對周邊環境的影響。

車站內部采用模塊化的裝修材料進行裝修，施工便捷、標準化，同時亦有美觀、耐用、易維護的特點。模塊化安裝減少了工人現場拼接的環節，減少了吊桿的使用。同時，模塊化安裝亦減少了常規裝修施工過程的粉塵、噪音的產生，為施工工人提供較為友好的施工作業環境。

3.3 車站綠化設計

地鐵車站為特殊的地下空間。地下空間的綠色設計，可從場地設計、室內環境設計等多個方面開展[2]。

(1)站內綠化

在車站建筑設計過程中，提出了站內綠化設計的理念，即在車站公共區進行裝修設計時，在站內公共區布置各種景觀綠植。景觀綠植不僅凈化空氣，還可吸附有害浮塵，同時增加空氣濕度。站內綠化設計，提高了站內空氣質量，亦對車站內部環境進行了一定美化，有利于消除乘客視覺疲勞，提高乘客舒適度和滿意度，將綠色環保與服務乘客有機結合。

(2)站外綠化

對于車站附屬建筑外側綠化，提出了垂直綠化的理念，并考慮青秀山風景區的環境特點，將站外綠化與周邊環境相結合。通過在附屬建筑外墻設置綠植，對車站外部結構進行了一定美化，將附屬建筑融入山坡綠化景觀之中。

3.4 人性化設計

為提升對乘客的服務水平，給人們提供健康、適用、高效的使用空間，青秀山站采用了多方面的人性化設計。

(1)車站內設置了母嬰室，體現關愛母嬰健康，保障婦女兒童合法權益，為婦女與兒童提供健康、適用及高效的人性化公共服務。

(2)車站內考慮無障礙設計并與站外周邊無縫銜接，方便廣大有障礙人士、老年人、婦女、兒童等弱勢群體乘坐地鐵參與社會生活。

(3)針對大埋深車站，站臺至站廳采用一次提升方案，共設置5臺提升高度約為26.3 m的公共交通重載型自動扶梯，給乘客更好的出行體驗。

(4)南寧市電動自行車出行占所有出行方式的首位，約為36%。針對這一特殊情況，專門進行了交通接駁的專題研究。在車站外設置了電動車專門放置區域，方便電動自行車及共享單車的停放。同時，亦調整了公交站點分布，設置出租車泊位，實現全公共出行方式與軌道交通的接駁，使地鐵與南寧市民出行“最后一公里”無縫銜接。

(5)車站于道路兩側均設置出入口，方便道路兩側的乘客進站，最大范圍地服務周邊群眾。

3.5 BIM技術的應用

車站建筑設計采用了BIM技術(見圖3)。BIM技術的加入，可以使得原有的傳統設計方法具有先進的參數設計、材料設計、協同設計以及三維可視設計[3]。

圖3 青秀山站BIM模型圖

通過BIM技術，還可以節省各專業協調配合的資源，通過可視化設計、協同設計等，利用BIM模型在空間上協調建筑物的各類設備系統，確保施工圖與建筑物相符，消除施工障礙，減少了沖突碰撞導致的返工，減少了資源浪費，實現綠色智能建造。

同時，BIM集成的建筑信息數據庫，有助于車站建筑后期運營維護管理，能夠為保修服務的快速響應、降低運營維護成本提供數據支撐。

4 車站結構方案綠色設計應用

4.1 車站周邊建筑物環境保護

青秀山站位于鳳嶺南路與青山路交叉口東側約180 m，站位北側為八角樓及金匯如意坊等低層餐飲商業建筑。車站周邊主要建筑物有英華青山立交、秀山花園小區、青秀山風景區西門區停車場和景區管委會、金匯如意坊樓，場地周邊亦存在大量地下管線。

青秀山站基坑周邊地層上部主要是人工填土、素填土，下部是粉砂質泥巖和泥質粉砂巖。粉砂質泥巖具有遇水軟化的特性，屬中等膨脹土。

車站施工需進行深基坑開挖，同時需對地層進行大規模降水作業，以上施工作業均會對車站周邊建筑物及管線產生一定影響。

以保護環境和減少對周邊居民生活的影響為出發點，車站結構設計考慮了對建筑物及環境的保護措施。

4.1.1 監測項目針對性設計及施工監測要求

根據基坑特點考慮監測范圍，以從基坑邊緣向外1～3倍開挖深度范圍內的建(構)筑物、地下管線等作為監測對象。要求施工前應對周邊的建筑物進行第三方鑒定，獲知既有建(構)筑物結構狀態；規定了各特殊情況(例如變形超過控制值、場地條件變化較大、出現危險事故征兆)下的監測要求。同時，要求施工監測及時反饋數據，與設計密切配合，實現信息化施工。

4.1.2 通過三維建模進行數值分析

模擬降水作業對地層變形及周邊建(構)筑物沉降的影響，確保降水施工對周邊環境的影響可控。同時，車站降水作業要求采用自動水位監測技術，使用自動啟停泵，精密控制水量。

4.1.3 采用明暗挖結合的形式

大大減少了車站明挖規模，避免了大規模遷改車站周邊管線，節省了管線遷改的費用。

4.1.4 對距基坑較近的建筑物采用保護及加固措施

(1)金匯如意坊等低層餐飲商業建筑為地上1～3層結構，車站距離金匯如意坊7.0 m，采用加強監測、跟蹤注漿的保護方案；英華青山立交工程，采用鉆孔灌注樁支護，車站施工時重點監測。

(2)青秀山管委會為框架1～3層結構，獨立基礎，距離車站9 m，場地平整時采用樁錨結構進行邊坡支護，同時對建筑進行地面跟蹤注漿加固。

(3)青秀山風景區西門處停車場改建工程，框架3層，為獨立基礎，距離車站11 m，施工要對其進行重點監測。

對建筑物保護的注漿加固保護措施，以跟蹤注漿為主，根據監測數據的變化，實時判斷、精確調整，以確定是否進行注漿加固。

4.1.5 全外包防水設計

通過精心計算及設計，青秀山站明挖地下結構及暗挖結構可抵擋深埋車站的高水壓，車站防水考慮全外包防水。全外包防水的設計，避免了地下結構的排水設計對地下水的影響，避免了地下水抽排對水資源的浪費。

4.2 結構材料優化選擇

青秀山車站結構體量規模較大，設計之初，建筑材料的選用即考慮了綠色環保以及可持續性。

(1)車站結構設計大規模采用高強度鋼筋代替低強度鋼筋。在結構中應用高強鋼筋，可減少鋼材總使用量，從而減少鋼材生產加工過程中產生的各種污染及二氧化碳的排放，真正起到綠色環保的作用。

(2)車站永久結構均要求采用高性能混凝土。高性能混凝土優先以耐久性作為設計的主要指標，針對不同用途要求，對耐久性、工作適用性進行保證，并兼顧了經濟性。采用高性能混凝土，能提高車站結構混凝土耐久性能，延長結構使用壽命，減少對結構后期維護的資源使用。

(3)優先選用綠色建材。車站防水材料、混凝土添加劑等均要求無毒無污染，以減少對周邊地層地下水的污染。

5 結語

(1)基于地鐵車站特性、建筑空間特性，在地鐵車站建設的過程中，可在車站站位設置、建筑功能布局、結構形式等多個方面，引入綠色設計理念并應用于地鐵車站的設計。

(2)綠色設計理念在地鐵車站設計中得以應用，使得工程與環境更加融合協調，減少工程對環境的影響與破壞，節約和循環利用能源，做到以人為本并提高地鐵車站的服務水平，同時提升了軌道交通工程在建筑行業的綠色建造水平。

(3)通過BIM技術的應用和材料的優化選擇，為綠色設計提供了有效支持。