基于PBA工法的地鐵車站暗挖工程的建筑設計分析

康 磊

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

0 引言

PBA工法又稱洞樁法，是淺埋暗挖法的一種，用于地鐵暗挖車站施工[1]。其主要方法是將蓋挖及分步暗挖法有機結合起來，發揮各自的優勢，在頂蓋的保護下可以逐層向下開挖土體，施作二次襯砌，可采用順作和逆作兩種方法施工，最終形成由初期支護＋二次襯砌組合而成的永久承載體系[2-4]。本文以西安地鐵6號線廣濟街站為例，探討基于PBA工法的地鐵車站暗挖工程的幾個環節的設計，包括車站公共區樓扶梯的布置、出入口樓扶梯的布置以及車站底板和站臺板下夾層的建筑設計，以期對今后其它類似站點的建筑設計提供借鑒與參考。

1 工程概況

廣濟街站位于西大街與廣濟街十字交叉路口，沿西大街東西向敷設，此處緊鄰西安市核心城區鐘鼓樓廣場及美食文化街區回民街。站點周邊建筑密集，且緊貼道路紅線設置，站點西北側為百盛商場，東北側為旭弘大廈，西南側為工商銀行，東南側為金泰豐大廈。站點所在位置車流量大，交通繁忙，西大街為雙向六車道，道路紅線寬度僅為50m。站點所在位置地下管線復雜，主要為沿西大街北側有一根埋深4.5m的DN300污水管以及一根埋深4.3m的DN1000雨水管，沿西大街南側有一根埋深4.1m的DN300污水管，沿廣濟街路中有一根埋深7m的DN1000排水磚涵。

綜上可知，面對地面交通疏解、地下管線遷改及車站埋深等因素的影響，工程需要適用性強、作業效率高、地面沉降相對小、技術成熟、應用較為廣泛的施工技術。在對明、暗挖法進行比選后，最終確定采用4導洞PBA工法施工（見圖1）。

圖1 4導洞PBA法橫斷面圖

2 公共區樓扶梯的布置

2.1 站臺尺寸

西安地鐵6號線全線采用6B編組的行車組織方案，標準站臺長度按118m進行設計。該站站臺寬度擬采用單柱雙跨的11m島式站臺，經寬度計算后滿足安全疏散需求。

2.2 寬島式站臺車站公共區樓扶梯的布置

6號線11m寬島式站臺車站公共區樓扶梯標準布置形式為兩端分別設置一組上下行扶梯，中部設置一組T型樓梯和一部垂直電梯，垂直電梯采用玻璃井道。由于T型樓梯沿車站橫縱方向存在轉折，轉折處樓梯休息平臺以及踏步的上部凈高無法滿足凈空高度要求，需要在T型樓梯處斷開車站中縱梁，以滿足平臺及踏步上部凈高要求。該方案將垂直電梯和T型樓梯組合設置，將付費區樓扶梯分為三組，平面布置緊湊，空間利用合理。公共區標準布置平面圖見圖2，車站中心里程處橫斷面圖見圖3。

圖2 公共區標準布置平面圖

圖3 車站中心里程處橫斷面圖

2.3 廣濟街站公共區樓扶梯的布置

廣濟街站公共區樓扶梯布置形式為兩端分別設置一組上下行扶梯，中部設置一組直跑樓梯和一部垂直電梯，垂直電梯采用混凝土井道。該站與標準站的主要區別在于將公共區中部的T型樓梯與垂直電梯組合形式調整為直跑樓梯并與垂直電梯分開設置，且垂直電梯由玻璃井道調整為混凝土井道。調整的主要原因在于該站為PBA暗挖法施工，車站埋深較深，拱頂覆土荷載較大，考慮到結構安全性與穩定性，車站中縱梁無法斷開，導致車站無法設置T型樓梯。廣濟街站公共區布置平面圖見圖4。

圖4 廣濟街站公共區布置平面圖

2.4 廣濟街站公共區樓扶梯布置相較于標準布置的特點

（1）由于廣濟街站采用PBA工法施工，車站中縱梁無法斷開，在付費區中部無法像標準站一樣設置T型樓梯，需要將T型樓梯調整為兩部直跑樓梯，并將其與垂直電梯沿車站縱向分別獨立設置。該方案中垂直電梯與直跑樓梯臨近設置，樓梯的第一級踏步邊緣距垂直電梯側邊裝修完成面僅為2.2m，空間相對局促，乘客上下樓梯時容易形成人流交叉、擁堵等情況。

（2）由于廣濟街站采用PBA工法施工，車站中縱梁無法斷開，公共區垂直電梯僅能沿中縱梁一側布置。當采用標準的玻璃井道時，由于井道尺寸較大，垂直電梯在站臺層的位置會侵入有效站臺，導致側站臺寬度不滿足要求。為減小井道尺寸，避免垂直電梯對側站臺寬度的影響，廣濟街站將垂直電梯由玻璃井道調整為混凝土井道。該方案雖保證了側站臺最小寬度的要求，但垂直電梯的通透性完全喪失，對公共區的空間感受及裝修美觀程度影響較大。

（3）由于中間垂直電梯與直跑樓梯無法像標準布置形式一樣形成有效的空間組合,需要中間兩跨才能滿足要求，占用較多付費區空間，進一步壓縮了付費區兩端扶梯組與中部樓梯之間的距離。標準布置時扶梯上工作點到中部T型樓梯邊的長度為12.8m，采用PBA工法施工的廣濟街站僅為10.8m。此處為上下客流與進出站客流的交匯點，空間較小，容易形成人流交叉以及擁堵等情況。

2.5 評價

PBA工法對中縱梁整體性要求高于常規車站，需形成完整的連續梁結構，不允許局部斷開。公共區樓扶梯的布置受站臺長度及寬度的影響較大，當車站采用6B以上編組的行車組織方案且單柱雙跨的島式站臺寬度不小于11m時，公共區采用此種樓扶梯布置形式更加合適。

3 出入口樓扶梯的布置

（1）地下兩層明挖車站頂板覆土約為3m，出入口提升高度一般不大于10m，通過一次提升即可到達室外地面。當出入口樓梯采用直跑形式與扶梯并行設置時，由于樓梯踏步數相對較少，通行效率相對較高。

（2）廣濟街站拱頂覆土約為10.5m，出入口提升高度約為19m，需要經過兩次提升后方能到達室外地面。當出入口樓梯采用直跑形式與扶梯并行設置時，樓梯踏步數較多，平時使用效率相對較低。且由于提升高度的原因，出入口本身較明挖車站較長，工程投資較大。綜合考慮出入口樓梯使用效率、周邊環境以及工程投資等因素，最終將出入口設置為兩部扶梯+防煙樓梯間的形式，及兩扶梯并行設置為常用出入口，在出入口與車站主體交接的平直段上（人防門外）設置有防煙樓梯間，供人員緊急疏散使用，并設置常閉防火門，樓梯間按設備區安全口裝修標準進行裝修設計。廣濟街站出入口樓扶梯平面布置圖見圖5。

圖5 廣濟街站出入口樓扶梯平面布置圖

4 出入口樓梯間的設計

車站出入口在與車站主體銜接處需設置擋煙垂壁，將車站公共區與出入口通道分別設置為不同的防煙分區，當出入口通道長度>60m時需要設置獨立的排煙措施。廣濟街站出入口將與扶梯并行布置直跑樓梯調整為折跑樓梯間，該樓梯間的設置存在以下兩種可行性：

（1）將樓梯間設置為敞開樓梯間。該處理方案將獨立設置的折跑樓梯類比為標準布置形式的直跑樓梯，不考慮折跑樓梯的排煙效果以及室內外地坪高差等因素的影響，樓梯間的疏散寬度不小于1.8m。

（2）將樓梯間設置為防煙樓梯間，并在樓梯間及其前室分別設置常閉防火門[5]。考慮到折跑樓梯排煙效果不如直跑樓梯，且整個人員疏散過程都在一個豎向垂直空間內進行，很容易出現人煙混行的情況，故將樓梯間作為一個獨立個體進行設計。根據《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）中相關規定，地下樓梯間室內外地坪高差>10m時，很難滿足自然通風要求，需要設置為防煙樓梯間，并設置獨立的機械加壓設施，保證在火災等工況下樓梯間及其前室始終處于正壓及樓梯間風壓大于前室，前室大于出入口通道，使其成為一個安全可靠的消防疏散樓梯間。同時該樓梯間只在緊急工況下使用，將該樓梯間定義為消防專用樓梯，故該樓梯間的疏散寬度按不小于1.2m進行設置[6]。

以上兩種樓梯間設計方案是目前常見的設計思路，由于現行的《地鐵設計規范》（GB50157-2013）中并未對此種情形做出明確要求，本著從嚴的設計理念，廣濟街站最終采用了第二種設計方案，即將出入口樓梯間設置為防煙樓梯間[7]。該樓梯間在火災工況下聯動啟動機械加壓送風系統，使其成為一個安全可靠的安全疏散口，保證人員的正常疏散要求。

5 站臺板下夾層的設計

當明挖車站相鄰區間為盾構區間時，車站大小里程端需設置盾構擴大段及盾構吊裝孔，以滿足盾構機始發、接收、吊裝等要求。車站底板標高按矩形隧道內軌道的結構高度確定，當軌道無減震等特殊要求時，一般B型車的線路中心線與軌頂連線交叉點至車站結構底板頂高度為560mm。故車站底板頂標高除盾構擴大段、污廢水池、供電設備房夾層處需要局部下沉外，其余均按軌面以下560mm考慮。車站底縱梁無特殊要求時為上翻梁，用以保證車站底板防水的完整性，當車站底縱梁與供電設備夾層、垂直電梯基坑等發生沖突時，將其局部下翻。

廣濟街站采用PBA工法施工，相鄰兩端區間為盾構區間，車站為盾構過站。在車站設計時，車站底板頂標高需要綜合考慮盾構過站的要求。該站底板頂標高統一為軌面以下1.63m，當盾構完成后再用混凝土將軌行區回填至軌面以下560mm的位置。該站采用4導洞進行施工，車站底縱梁位于下層導洞之內，考慮到下層導洞施工安全，且盡量減小豎井橫通道的暗挖深度，車站底縱梁不得隨意上下翻梁，故在設計時底縱梁頂面標高應結合站臺板下電纜夾層凈高要求綜合考慮。廣濟街站兩端區間工法示意圖見圖6。

圖6 廣濟街站兩端區間工法示意圖

6 結束語

當前城市軌道交通的建設如火如荼，在地鐵建設過程中會有越來越多的車站采用PBA工法施工。以往人們總認為車站的施工工法主要對車站結構設計影響較大，從而忽略了對建筑設計的影響。廣濟街站作為西安地鐵的第一座PBA工法暗挖車站，在設計以及施工過程中發現了很多有別于明挖車站的設計要點。本文主要從車站公共區布置、出入口樓扶梯以及車站底板和站臺板下夾層的設計等方面進行了探討。除此之外，車站公共區裝修、設備安裝、頂板滲漏水處理等很多方面都有別于明挖車站。