深圳市裝配式地鐵車站的建筑設計研究

張 珩 馬小龍 周耀輝

隨著我國經濟快速發展和城市規模不斷擴大，城市面臨著較大的交通壓力和環境污染等問題，而城市軌道交通擁有安全、快速、容量大、能耗低、污染少等優點[1]，有利于緩解城市交通擁堵、減少環境污染、提高交通效率。

隨著建筑技術的不斷創新，裝配式建筑作為一種高度工業化和標準化的建筑方式備受矚目。從傳統的施工方式向工廠化生產轉變，裝配式技術給地鐵建設帶來新的發展機遇的同時，也對車站建筑設計提出了新的要求，探索出一條能夠引領、適應新技術新工藝的建筑設計道路已經成為裝配式地鐵車站的當務之急。

1 裝配式技術在地鐵車站設計中的應用現狀

1.1 國內裝配式技術在地鐵車站設計中的應用現狀

裝配式建設工程具備施工速度快、受氣候條件影響較小、勞動生產率高、工程質量優良、用地需求低、節能環保、冬季施工無隱患等諸多優勢[2]。尤其是對于地鐵車站這種建設周期較長的項目，裝配式技術在其領域有著廣闊的應用前景。

國內裝配式地鐵車站起源于長春地鐵2 號線袁家店站，之后其他城市也陸續開展了裝配式地鐵車站的研究和應用，建造模式呈現多樣化趨勢[3]。裝配式建筑主要可分為全預制裝配式結構和疊合裝配式結構兩種形式，前者應用于長春、深圳、青島等城市，后者主要應用于上海、廣州等城市。

本文以全預制裝配式結構地鐵車站為例，分析其給建筑設計帶來的影響，提出應用措施。

1.2 深圳市裝配式技術在地鐵車站設計中的應用現狀

深圳市在地鐵四期規劃中進行了裝配式地鐵車站的應用試點工作，并首次提出了內支撐體系下的裝配式建造技術，在全國裝配式地鐵車站創新研發應用方面取得了重大突破。目前，13 號線二期（北延）市中醫院站以及16 號線二期福坑站等都已全面拼裝完工，取得了良好效果。

2 裝配式地鐵車站對建筑設計的影響

裝配式地鐵車站標準化、模數化的結構設計可有效提升地下工程建造效率，縮短工期，提升工程質量和環保性能等，同時，其斷面與裝配式構件的特殊性，也對車站的建筑設計有一定影響。

2.1 對車站空間效果的影響

裝配式地鐵車站相較現澆車站有著自身的空間特點，如深圳市地鐵四期工程的裝配式地鐵車站，站廳采用了單拱無柱的直墻斷面的空間結構形式，站臺層僅設一排支撐中樓板的結構立柱。與其他類型的淺埋現澆車站相比，該類型車站在空間上呈現出明顯的差異，站廳主要體現在大跨度的開敞建筑空間與結構特征上[4]。

2.2 對隔墻構造的影響

隔墻需要與結構板進行連接，確保穩定性，而車站裝配段的頂底中板都為預制構件，通過特定的連接方式進行拼裝。如何協調預制構件的標準性與隔墻設置的靈活性，是裝配式地鐵車站中隔墻設計的重點。同時，為了進一步提高裝配率，減少現場干濕作業的混合，站內設備用房可結合具體需求采用裝配式隔墻技術。裝配式隔墻構件的連接方式趨向智能化和便捷化。例如，采用專門設計的連接件、接口等，以實現快速、精準的組裝，進一步提升車站裝配度。

2.3 對預埋件及預留孔洞的影響

裝配式地鐵車站因為預制構件的特殊性，預埋件和結構板開洞相較于現澆車站存在一些局限，如中板及站臺板開洞應避開預制構件接縫位置，地漏應避開側墻與中板搭接的梁托，孔洞宜集中布置在一塊預制構件上，以便進行特殊加固處理，樓扶梯等大型孔洞的開孔尺寸要按裝配環的模數開孔定位等。裝配段孔洞位置的選擇靈活性較低，對設備用房的布局有一定影響。按照常規車站的開洞布局思路，勢必會擴大設備用房的規模。

2.4 對主體附屬接口的影響

裝配式地鐵車站中主體與附屬接口處開洞的尺寸受到側墻預制構件模數和環框梁影響。尤其是拱形的裝配式地鐵車站，受結構斷面起拱高度影響，車站側墻直墻段較矮，同時考慮到預制環框梁高度，側墻開孔高度受限。按照常規車站的綜合管線布置形式，接口處吊頂凈高難以滿足設備的管線敷設要求，需要考慮一定的管線轉換空間。

2.5 對管線敷設的影響

車站的管線需采用綜合支吊架安裝敷設，現澆車站的綜合支吊架通常采用膨脹錨栓固定在頂板或側墻上，而為減輕自重量，裝配式地鐵車站采用了空腔的構件形式。同時，為保證結構安全，裝配式地鐵車站要求不應在預制構件上打膨脹錨栓等固定件，現場調整的靈活性降低。這對管線設計提出了更精細化的要求，管線安裝所需的固定件需提前統籌，在預制構件中進行包容性預留預埋[5]。

3 深圳市裝配式地鐵車站的建筑適應性調整

3.1 建筑空間的利用

建筑空間的利用分為2 個方面，具體為：

1）拱頂斷面。在深圳市地鐵四期工程的裝配式地鐵車站斷面中，全預制式車站采用了站廳無柱、站臺單柱的形式，同時設置了拱頂結構，以滿足受力需求，自然形成了高大寬敞的建筑空間，如16 號線二期福坑站、龍興站等，站廳層中部最高處空間高度達到7 m。基于這一特點，將站廳劃分為公共區和設備區兩部分來研究其空間利用。

針對公共區域而言，裝配式地鐵車站站廳空間的輪廓通過預制構件進行拼接組裝，形成表面平整且優美的弧線效果。為突出這種結構特色，車站裝修可以采用裸裝設計方案，使整體空間顯得更為純粹和簡潔。然而，這對公共區的裝修設計及管線敷設也提出了更高的要求。施工人員需要有效地隱藏和布置各項管線設施，以確保整體空間既美觀又實用，如16 號線二期福坑站采用了管線走側墻的方式，加厚離壁墻至750 mm，將風管、橋架、水管從上至下依次安裝在離壁墻內側，最大限度保留了特色拱頂的完整性，結合頂部裸裝方案以體現裝配式地鐵車站的結構美。

設備區對空間高度的要求相對較低，僅僅要求走道空間高度達到規定的凈高。因此，結合裝配式結構的優勢和特點，在設備區對層高進行豎向分隔與整合。通過分析車站拱形斷面形式，可歸納出中部拱頂處空間較高而兩側空間低的斷面特征。基于此特征，福坑站提出了利用中部拱形空間設計局部夾層的方案，將環控機房及風道、管線布置于夾層，并縮短附屬接駁處銜接長度，可有效控制車站長度，并提高裝配率。

2）平頂斷面。深圳地鐵五期工程對全預制裝配式技術在地鐵車站建筑設計中的應用進行了優化，引入了單柱平頂的斷面選型，以有效減少車站的埋深，從而控制規模和投資。車站可以根據線路埋深需求靈活選擇平頂或拱頂斷面。裝配式結構的特殊性導致中縱梁無法上翻，因此平頂斷面的建筑凈高受到中縱梁的限制。為滿足管線跨越需求并考慮結構受力分布，縱梁采用懸臂上凹的截面形式，搭接后形成連續的波浪形縱梁。管線得以充分利用中縱梁內凹空間進行穿越，以滿足設備區走道的凈高要求。鑒于裝配式結構的特點，公共區裝修方面可采用裸裝方式，突出裸露中跨結構特色的拱形下翻梁，公共區管線則應避免跨梁，保證空間的完整性、統一性。為強化裝配式結構的美感，裝修設計上可采用涂料噴涂結合肌理漆的形式，邊跨部分采用大鏤空鋁掛片結合標準化成品燈具，提高標準化程度，便于檢修和維護。周邊空間設計上采用標準化和集成化手法，通過標準化裝修單元將各專業設備末端進行一體化集成，以突出站點個性化特點，具體如圖1 所示。

圖1 平頂車站設備區中縱梁與管線關系示意圖（來源：作者自繪）

3.2 裝配式內隔墻的應用

近年來，裝配式內隔墻迅速發展，并在建筑設計領域得到廣泛應用。在深圳市地鐵四期工程中，坪西站和福坑站采用了蒸壓加氣輕質混凝土（Autoclaved Lightweight Concrete，ALC）墻板進行內部隔墻裝配。

1）對于層高較高的拱頂車站，拱頂弧面與預制墻板的匹配性較差，需要進行過多非標準切割，因此建議采用分段形式，圈梁以下應采用ALC墻板進行裝配，圈梁以上采用傳統砌塊砌筑，ALC 墻板與中板接駁器和圈梁進行連接固定。在確定圈梁高度時，需結合各專業管線和中端布置，圈梁以上空間可先進行管綜敷設，之后進行砌塊砌筑。這種做法有利于管線的敷設，提高施工效率，確保結構的穩定性和整體質量。

2）針對層高較低的平頂車站，建議采用一板到頂方案，并設置一道壓頂圈梁，ALC 墻板與中板接駁器和壓頂圈梁進行連接固定。該方案避免了二次砌筑，但對管線的一體化設計提出了較高的要求。在實施過程中，需提前預留大孔洞并采取適當的加固措施，在現場對墻板進行切割處理形成小孔洞。拱頂與平頂車站ALC 墻板裝配方案示意圖如圖2 所示。

圖2 拱頂車站ALC墻板裝配方案示意圖（來源：作者自繪）

空間布局建議結合預制墻板的模數進行設計，有利于減少材料浪費，并且可以有效減少現場切割作業，通過預制構件的組裝方式進行快速裝配，節約施工時間，提高施工效率。

3.3 預埋件及預留孔洞的處理

考慮到裝配式構件的特殊性，深圳市裝配式地鐵車站建筑設計中要將機電設計前置，采用一體化設計方法，提前開展預留預埋設計工作，做到總體布局、全面綜合、融為一體。將預留孔洞進行模塊化處理，便于減少預制板的規格種類。結構頂板及兩側側墻根據管線一體化設計的需求進行套筒與滑槽預留，便于后期設備、管線的安裝。結構樓板孔洞與套管的預留預埋也應結合裝配環標準化設計，盡可能固化孔洞尺寸、位置。

另外，機電設計前置有利于盡早穩定設備用房布局，便于在設計早期將設備用房面積壓縮至最小，避免因開孔等不穩定因素擴大用房面積進行包容設計。同時利用站廳層高較高的特點，結合夾層的設計來整體優化設備區長度。

3.4 出入口接口開洞的處理

裝配式地鐵車站側墻開洞采用預制環框結構形式，其寬度應與裝配環寬度相匹配，并且為裝配環寬度的整數倍。深圳市地鐵四期、五期工程的全預制裝配環寬度為2 m，出入口開洞寬度通常為8 m，結構凈寬為7 m。在高度的選擇方面，拱頂和平頂則有所不同：第1，對于拱頂形式的裝配式地鐵車站，附屬結構的開孔需充分考慮對拱頂結構的影響，同時也需要考慮與附屬環框結構相連接的空間。綜合考慮上述因素，在深圳市地鐵四期工程的拱頂裝配式地鐵車站中，出入口與主體接口的高度為3.4 m，較為低矮，需結合離壁墻加厚的主體裝修方案，將主體內管綜設置于側壁，進入附屬后再轉入吊頂內。第2，在平頂形式的裝配式地鐵車站中，結構方面將可變剛度接頭位置適當上抬，同時減小開洞框梁的尺寸，以實現接口高度的提升，因此管線可按常規方式敷設。

3.5 機電裝修一體化設計

由于地鐵車站設備涉及的專業領域眾多，設備區的平面和豎向空間設置了許多管線和設施，其布局復雜且零散。因此，傳統的設備區管線敷設方案難以滿足裝配式隔墻設計的要求，傳統的支吊架安裝方式也難以匹配裝配式結構的特性。主要應對思路是機電裝修一體化設計。通過一體化設計，借助建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術，利用正向設計集成手段，同時進行機電管線、終端設備、裝修方案等設計，調整管線沖突，并將機電與裝修專業所使用的固定支架整合起來，對空間進行集約利用，并減少現場對預制構件和預制墻板的二次加工。

4 結語

裝配式地鐵車站的建設不僅是工藝上的變革，更是建筑體系和運作方式的改革。在建筑設計上，有必要打破傳統的土建先行、機電后置的設計模式，引入一體化設計理念，將機電設計、室內裝修、照明燈具、導向標識等站后工程與裝配式體系相結合，實現一體化同步設計。

只有通過這種方式，才能進一步提高地鐵車站建設的效率和質量，推動整個城市地鐵交通建設的現代化和可持續發展。通過不斷實踐和探索，深圳市地鐵未來將繼續應用裝配式技術，以期在建設過程中取得更加顯著的成效，并為城市的地鐵交通系統注入新的活力。