鄭州地鐵3號線二期建筑方案研究與設計實踐

王冠龍

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,江蘇 常州 213000)

0 引言

鄭州地鐵3號線二期于2020年開工建設,2023年9月8日開通運營,共設4座車站,均為地下站。本文聚焦車站建筑從設計前期方案研究到建設過程中遇到的各類問題,對研究歷程和相關經(jīng)驗進行歸納總結(jié),提煉設計重難點,提供工程問題的解決思路,可供后續(xù)其他地鐵線路建設參考[1]。

1 工程概述

3號線二期工程為一期工程向南延伸,為鄭州市軌道交通第三期建設規(guī)劃批復項目,線路北起于一期工程終點航海東路站,沿經(jīng)開第十七大街、經(jīng)開第十五大街走行,南止于經(jīng)南十五路路口,線路長度6.316 km,均為地下線,設站4座,其中換乘車站2座:分別在司莊站與11號線換乘,在南曹站與14號線換乘。本線初、近、遠期均采用A型車、6輛編組,段場、主變均在一期工程實施,本期不再新建段場及主變。

2 車站建筑設計方案

2.1 程莊站

程莊站是3號線二期工程第一座車站,位于經(jīng)開第十五大街與烘云路交叉口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設,為明挖地下兩層島式車站,共設置4個出入口,2組風亭。4個出入口分別設置于經(jīng)開第十五大街東、西兩側(cè),寬度為6.5 m,設置上下行扶梯2部及1部2.4 m寬樓梯。兩組風亭設置于經(jīng)開第十五大街西側(cè)規(guī)劃綠地內(nèi)和交叉路口東南象限,均為低矮風亭。 冷卻塔近1號風亭布設。車站結(jié)合B號出入口設置一部連接站廳至地面的電梯。

2.2 司莊站

司莊站是鄭州軌道交通3號線二期工程的第二個車站,位于經(jīng)開第十五大街與經(jīng)南八路交叉路口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設,為明挖地下二層島式車站。車站規(guī)劃與遠期11號線換乘,采用T型節(jié)點換乘的方式,本站預留地下三層換乘節(jié)點。

本站共設置4個出入口、2組風亭、2個疏散出入口,出入口分設于交叉路口的四個象限,沿經(jīng)開第十五大街布置,出入口均設置上下行扶梯和人行步梯,滿足乘客進出站和過街的需求。風亭均設于經(jīng)南第十五大街西側(cè)。出入口和風亭等附屬設施均布置在道路紅線和規(guī)劃綠線之間,不侵占建設用地。與建成中建觀湖小區(qū)住宅樓之間滿足環(huán)評間距的要求。

該站為3號線與11號線的換乘站。由于3號線二期本站設置單渡線,11號線本站未設置配線,因此將3號線二期設計為地下二層車站,沿經(jīng)開第十五大街南北向跨經(jīng)南八路路口布置;11號線車站設計為地下三層島式車站,沿經(jīng)南八路東西向布置在路口東側(cè)。經(jīng)與線網(wǎng)編制單位進行對接,目前已批復線網(wǎng)與在編線網(wǎng)11號線通道均保留,濱河國際新城整體線網(wǎng)布局與現(xiàn)行線網(wǎng)基本一致。故按照兩站“T”型節(jié)點換乘,3號線二期車站預留與11號線換乘節(jié)點條件。換乘節(jié)點與3號線車站同期實施。同時考慮為遠期線路預留更為靈活的換乘條件,換乘節(jié)點可兼顧11號線位于路口東側(cè)和西側(cè)兩種不同的站位,為遠期11號線布置提供較為靈活的選擇。

2.3 南曹站

南曹站是3號線二期工程第三個車站,位于經(jīng)開第十五大街與經(jīng)南十二路交叉口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設,為明挖地下兩層島式車站。車站規(guī)劃與遠期14號線換乘,采用T型節(jié)點換乘的方式,本站預留地下三層換乘節(jié)點。車站共設置4個出入口通道、2組風亭、1個疏散出入口,出入口分設于交叉路口的四個象限,風亭分設于車站南北兩端(車站西側(cè))。

該站為3號線與14號線的換乘站。3號線二期設計為地下二層車站,沿經(jīng)開第十五大街南北向跨經(jīng)南十二路路口布置;14號線車站設計為地下三層島式車站,沿經(jīng)南十二路東西向布置在路口西側(cè)。經(jīng)與線網(wǎng)編制單位進行對接,目前已批復線網(wǎng)與在編線網(wǎng)14號線通道均保留,濱河國際新城整體線網(wǎng)布局與現(xiàn)行線網(wǎng)基本一致。故3號線二期車站預留與14號線換乘節(jié)點條件。換乘節(jié)點與3號線車站同期實施。同時考慮為遠期線路預留更為靈活的換乘條件,換乘節(jié)點可兼顧14號線位于路口東側(cè)和西側(cè)兩種不同的站位,為遠期14號線布置提供較為靈活的選擇。

該站為3號線與14號線的換乘站。3號線車站為地下二層島式車站,沿經(jīng)開第十五大街跨經(jīng)南十二路敷設;14號線車站為地下三層島式車站,沿經(jīng)南十二路敷設于經(jīng)開第十五大街西側(cè)。換乘節(jié)點與3號線車站同期實施。

2.4 經(jīng)南十五路站

經(jīng)南十五路站是鄭州軌道交通3號線二期工程的終點站,位于經(jīng)南十五路和經(jīng)開第十五大街交叉口,車站沿經(jīng)開第十五大街敷設,為明挖地下一層側(cè)式站。 車站共設置4個出入口、3組風亭、3個疏散出入口。

2.5 航程區(qū)間風井

航程區(qū)間風井位于3號線一期工程終點航海東路站與3號線二期起點程莊站之間,設置于南四環(huán)與萬祥路兩路中間的50 m寬綠化帶內(nèi),含2個活塞風井、1個排風井、1個新風井、1個安全出口。區(qū)間風井設計為地下三層雙柱三跨結(jié)構(其中地下一、二層為設備層、地下三層為站臺層)。

3 設計及主要方案變化歷程

3.1 預留換乘節(jié)點層高優(yōu)化

司莊站和南曹站分別為與遠期11號線和遠期14號線的換乘車站,兩站均采用T型節(jié)點換乘,近期3號線二期預留地下三層換乘節(jié)點土建部分。

在工可階段專家審查時提出,T型換乘車站相交位置柱網(wǎng)較密且不均勻,預留了遠期規(guī)劃線路盾構吊出的條件,以上布置對公共區(qū)空間環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,加大了兩線臺-臺換乘高度,應進一步研究優(yōu)化。工可階段換乘節(jié)點層高關系如圖1所示。

后經(jīng)進一步優(yōu)化研究,換乘節(jié)點處柱網(wǎng)受控于盾構過站接收需要的寬度,節(jié)點處柱網(wǎng)尺寸為6.6 m×7.4 m,與換乘線路柱網(wǎng)尺寸相匹配,且節(jié)點處采用圓形柱,消除了方向感。盾構穿過換乘節(jié)點僅影響換乘節(jié)點地下三層結(jié)構凈高,不影響遠期線路埋深。兩線臺-臺換乘高度受控于換乘樓梯與換乘線路軌道之間的豎向限界以及換乘樓梯中間平臺處裝修凈高,經(jīng)細化換乘節(jié)點處豎向布置,兩線換乘高差由7.2 m優(yōu)化為6.9 m。

優(yōu)化后換乘通道結(jié)構凈高3.0 m,裝修后凈高2.7 m;換乘通道平臺處結(jié)構凈高2.95 m,裝修后凈高2.7 m;滿足通道凈高大于2.5 m的要求(見圖2)。

3.2 經(jīng)南十五路站公共區(qū)方案優(yōu)化

經(jīng)南十五路站為地下一層側(cè)式站,工可階段側(cè)站臺寬度為4 m,公共區(qū)柱網(wǎng)采用9 m×9 m,過軌通道位于公共區(qū)端部,設置一扶一樓及一部垂直電梯(見圖3)。

在工可審查時專家指出:本站建筑規(guī)模偏大,車站軌面埋深較深,側(cè)站臺寬度取值4 m依據(jù)不足,應進一步綜合優(yōu)化。兩側(cè)站臺聯(lián)系樓扶梯組宜盡量靠近道路中部,并增加設置下行扶梯,方便乘客及優(yōu)化過街功能[2]。

后經(jīng)進一步優(yōu)化研究,通過合理壓縮吊頂上部管線空間將車站底板埋深抬升500 mm;側(cè)站臺寬度原設計為4 m,考慮2.5 m的側(cè)站臺寬度以及后方1 m的通行空間,同時預留后期運營使用單邊站臺上下車的條件,優(yōu)化至3.5 m;公共區(qū)柱跨由9 m×9 m優(yōu)化至9 m×7.5 m,公共區(qū)面積由約4 400 m2優(yōu)化至約3 800 m2,側(cè)站臺聯(lián)系樓扶梯組調(diào)整至公共區(qū)中部,并在每側(cè)站臺分別設置兩組樓扶梯和一部垂直電梯,方便路口四個象限實現(xiàn)過街功能(見圖4)。

3.3 南曹站規(guī)劃14號線線站位

工可審查時專家指出,南曹站規(guī)劃14號線的站位設于綜合管廊南側(cè),不利于與城際車站及規(guī)劃開發(fā)地塊的銜接,且存在兩線風亭設置于教育用地范圍、遠期線路距離規(guī)劃醫(yī)院建筑較近的問題。因此建議補充研究規(guī)劃14號線車站設置于綜合管廊北側(cè)的站位方案。

經(jīng)研究,14號線車站設置于綜合管廊北側(cè)時,3號線與14號線形成T型換乘,3號線站位也在原方案的基礎上北移了約45 m,因濱河新城范圍內(nèi)線網(wǎng)還存在變化的可能性,14號線是否在本站還存在一定的不確定性。綜合考慮站位處綜合管廊已為3號線車站預留好相關結(jié)構措施,14號線實施時序等問題,3號線站位暫不移動,并考慮將3號線西側(cè)公共區(qū)側(cè)墻預留打開條件,為后續(xù)線路的站廳換乘留好結(jié)構條件。

4 設計重難點分析

經(jīng)南十五路及經(jīng)開第十五大街上目前正在實施的綜合管廊,上跨車站主體和附屬,對車站埋深有一定影響。經(jīng)與管廊單位充分對接方案,在滿足各自功能和相關規(guī)范的前提下,盡量優(yōu)化管廊和車站方案以及相互關系。優(yōu)化后經(jīng)南十五路路中的綜合管廊寬約13.2 m,高約3 m,覆土約1.1 m,與車站主體公共區(qū)垂直相交,為盡量減少車站埋深,在不影響車站公共區(qū)裝修后凈高和綜合管線敷設的前提下,將頂板局部兩跨范圍下沉1 m,管廊經(jīng)由車站頂板上方跨過,盡量減少車站埋深。經(jīng)開第十五大街路東側(cè)的綜合管廊寬約11.1 m,高約3 m,覆土約1.9 m,與出入口垂直相交,已為出入口通道預留圍護樁。

此外,車站小里程端接盾構區(qū)間,該處覆土深度需滿足1倍洞徑;車站站后設雙停車線,配線區(qū)域需采用下坡;綜合以上因素,考慮車站頂板覆土為3.5 m,車站有效站臺中心處軌面標高為95.92 m,埋深為10.65 m。在正線范圍內(nèi)為平坡,停車線采用2‰的縱坡。公共區(qū)裝修后凈高設計為3.5 m。

5 建設過程中發(fā)生的主要問題及解決方案

1)地面附屬建筑土建預留與裝修方案之間的關系。在土建施工圖設計階段,往往地面造型方案尚未最終確定,存在以下幾個位置的土建結(jié)構與裝修方案之間不匹配的情況:防淹擋板預留插槽;帶垂直電梯的出入口井道形式、通風口位置及出地面擋墻的位置;排煙風亭形式;出地面擋墻與鋼結(jié)構幕墻的相互關系;樓梯間的形式等。

改進總結(jié):裝修前期介入,盡早穩(wěn)定方案,土建落實相關設計意圖。

2)站廳站臺同層布置時站臺門處無需預留凹槽的問題。地下一層側(cè)式站站廳和站臺同層設置,為滿足AFC線槽布設需求,地面裝修層厚度為150 mm,站臺門所需安裝高度也為150 mm,與一般兩層站站臺層裝修層厚度100 mm的情況不同,不需要土建在站臺板邊緣預留凹槽。設計時對站臺門的專業(yè)要求理解不到位,仍在站臺板上預留50 mm深的開槽,需要進行回填墊高。

改進總結(jié):土建設計時充分理解設備專業(yè)的需求,尤其當站型特殊時需格外注意。

3)出入口通道與前期綜合管廊預留位置沖突問題。平行于車站的綜合管廊先于車站實施,出入口通道垂直下穿管廊,前期溝通協(xié)調(diào)管廊預留下穿位置,并局部代建出入口圍護結(jié)構,后期車站方案調(diào)整出入口通道位置偏移,導致與管廊預留圍護樁沖突。后結(jié)合綜合管廊預留樁位和現(xiàn)場附屬已實施的圍護樁,調(diào)整出入口方案,避免工程廢棄,同時使出入口通道盡量順直,不影響使用功能。

改進總結(jié):設計人員應掌握工程前期控制性因素,熟悉現(xiàn)場已經(jīng)實施的接口條件,方案發(fā)生變化導致前期對接成果調(diào)整時,及時與相關單位聯(lián)系,并以紙質(zhì)文件的形式記錄對接過程并提供正式的接口資料。

4)司莊站新風道檢修路徑被靜電除塵裝置阻斷。司莊站北端頭盾構井處中板上翻梁影響風機安裝,設備區(qū)裝修施工圖階段調(diào)整了風機位置,導致原建筑施工圖檢修路徑不暢,部分區(qū)域無法到達,后期結(jié)合實際情況在新風道內(nèi)增設檢修門洞。為滿足后期檢修需求,后期出補充施工圖,在新風道除塵裝置前增設防火門,并相應調(diào)整已施工完成的擋水檻,確保檢修路徑暢通。

改進總結(jié):設計時應充分考慮結(jié)構梁等結(jié)構構件對建筑布置的影響,設備區(qū)裝修階段原則上不應調(diào)整建筑布置,確需調(diào)整時,應對建筑圖進行變更,并充分梳理其連鎖影響,同時調(diào)整布置應發(fā)各專業(yè)確認、會簽[3-4]。

6 可推廣的主要經(jīng)驗與建議

1)經(jīng)南十五路站設計為3號線二期工程重點站,采用地下一層側(cè)式站,對于此類非標準島式站臺車站,在設計過程中進行了多方位的研究論證,為后續(xù)類似站型設計提供了寶貴經(jīng)驗,建筑專業(yè)主要體現(xiàn)在以下方面:

a.站型選擇應經(jīng)充分論證。在設計前期應對車站站型選擇進行充分論證,針對側(cè)式站和島式站的服務功能、配線設置、車站規(guī)模、埋深等方面進行比選,確保方案的合理性。b.合理選擇公共區(qū)規(guī)模及柱網(wǎng)。側(cè)式站布局無法參考島式標準站,站廳、站臺同層,左右線分開布置的形式,對于合理的公共區(qū)規(guī)模容易失去判斷,造成車站規(guī)模偏大,車站寬度過寬等問題,甚至出現(xiàn)相比島式站規(guī)模優(yōu)勢不明顯的情況。設計時應充分結(jié)合客流資料驗證規(guī)模及側(cè)站臺寬度。c.過軌通道樓扶梯設置標準與設置位置。側(cè)式站需設置過軌通道連接兩側(cè)站臺公共區(qū),原方案在地下一層非付費區(qū)分別設一樓一扶,兼具過街功能與地面四個象限出入口分別設雙扶一樓的服務標準不匹配。有條件時盡量結(jié)合樓扶梯開洞與結(jié)構柱之間的無用空間,設置雙向扶梯,提高服務水平。

本站最終方案兩個側(cè)站臺之間的過軌通道為“工”字形,每個側(cè)站臺均設置兩組一扶一樓,其中一部為上行扶梯,另一部為下行扶梯,滿足乘客過街均可乘坐扶梯的需求,服務標準與出入口設置上下行扶梯標準一致。此外每側(cè)站臺還各設有一部無障礙電梯,經(jīng)核算目前方案過軌通道及樓扶梯設施可以滿足客流需求。

2)對公共區(qū)衛(wèi)生間、無障礙衛(wèi)生間及母嬰室進行梳理,將衛(wèi)生間隔間尺寸調(diào)整為1 500 mm×1 000 mm以上,非付費區(qū)的公共衛(wèi)生間采用無門化設計,通過盥洗前室的轉(zhuǎn)折實現(xiàn)私密性,同時布局盡量規(guī)整。

3)對三角機房的頂面進行梳理,統(tǒng)一采用耐火極限不小于1.5 h的防火板進行封堵,避免遺漏對該處的表達。站臺三角房樓、扶梯底部天花剖面見圖5。

4)針對規(guī)范中消防水泵房和消防控制室應采取防水淹的技術措施的要求,對消防泵房進行梳理,要求房門內(nèi)側(cè)統(tǒng)一用C20混凝土澆筑200 mm高、100 mm寬防淹門檻。

5)對出地面樓梯間的人防門檻高度及人防門型號進行梳理,統(tǒng)一采用1523的人防門。按照人防提資該處人防門門檻高度不小于150 mm即可,站廳層裝修厚度也為150 mm,該處門檻不應突出地面影響疏散。

6)對屏蔽門端門外1.5 m范圍內(nèi)墻面進行梳理,確保該處墻面連續(xù)、完整,無房間開門、內(nèi)凹消火栓、風孔等內(nèi)容,滿足發(fā)車計時器、屏幕的安裝。司機立崗處統(tǒng)一采用防滑地磚。

7)前期管線綜合規(guī)劃時,需考慮冷卻塔、室外消防水池、化糞池、出戶管井等構筑物的位置以及通風空調(diào)和給排水相關室外管線路由。相關專業(yè)需配合至一定深度,避免后期施工圖再次調(diào)整各類附屬設施位置,影響管線規(guī)劃成果,造成二次遷改。