淺談裝配式地鐵車站環控設計要點

摘要 文章旨在探討裝配式車站對環控設計的影響及優化方案，通過分析朗下站（原沙浦站）的實際工程案例，結合BIM技術和精細化設計方法，針對裝配式車站空間高大、全部采用預制構件、預埋形式等特點，提出了優化環控設計的策略。研究結果表明，通過疊設活塞風道和隧道風機、環控機房雙層布置等方法，能有效縮短車站長度，增加面積，并減少土建投資，為后續裝配式車站的環控設計提供了有益參考。

關鍵詞 裝配；預制；環控設計

中圖分類號 U231 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0070-03

0 引言

近年來，在全球經濟發展面臨前所未有的資源與環境壓力的大背景下，綠色發展成為世界主要城市發展的核心戰略。《住房和城鄉建設部等部門關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》（建市〔2020〕60號）提出了智能、綠色和裝配式建造的指導意見；2021年政府工作報告中將“做好碳達峰、碳中和各項工作”列為重點任務；“十四五”規劃也將加快推動綠色低碳發展列入其中。因此，綠色、高效、智能已成為我國基礎設施建設的重要發展趨勢[1]。預制裝配式技術具有建造速度快、受氣候條件制約小、資源消耗低、環境污染少、能夠大幅度降低勞動力成本等優點，裝配式車站已成為未來地鐵的發展方向[2]。

目前，現有的裝配式車站采用現澆段與裝配段相結合的方式，深圳地鐵12號線二期工程朗下站為典型的裝配式車站。該文將以朗下站為例，探討裝配式地鐵車站與傳統車站的不同，針對這些不同給環控設計帶來了哪些變化，以期為后續的研究提供有益參考。

1 裝配式車站

1.1 裝配式地鐵車站與傳統車站的不同

傳統車站采用現澆工藝，資源高耗，而裝配式車站采用現澆工藝和預制工藝相結合。裝配式車站，即使用了裝配式工法的車站，將地鐵所需要的鋼筋混凝土在工廠完成流水作業后，運到施工現場，再由工人像搭積木一樣，一步一步拼接完成，具有施工效率高、勞動力需求少、環境污染小等優勢。

1.2 裝配式車站—朗下站

朗下站是深圳地鐵12號線二期工程的第5個車站，位于廣深高速公路和沙江路交叉口南側，沿沙江路方向布置，該站為地下二層島式裝配式車站，采用明挖法施工和裝配式工法，總層高8.7 m，總長235 m，裝配段為164 m（82環），現澆段為71 m，裝配率為69%。

朗下站具有以下特點：站廳層空間高大；裝配段全部采用預制構件；預埋形式采用預埋套筒+局部外置槽道；公共區采用特色裝修方案；車站由現澆段和裝配段組成。

2 如何利用裝配式車站的高大空間優化環控設計

2.1 疊設活塞風道及隧道風機（TVF）

活塞風道的凈過流斷面積按不小于16 m2控制，設有電動組合式鋼制多葉風閥時則按不小于20 m2控制。當機械風設有電動組合式鋼制多葉風閥時，機械風閥面積按不小于12.5 m2控制。此外，活塞風道布置應順暢，其土建式風道彎頭不宜多于3個，活塞風道的長度（從隧道邊至地面風亭百葉的風道中心線總長度）不宜大于40 m。

風道的最小寬度由組合風閥的布置寬度決定，組合風閥布置應充分考慮安裝要求。組合風閥豎向安裝時各邊離墻不小于300 mm，距地不小于200 mm，執行器側有效空間（距墻）不小于900 mm；組合風閥水平安裝時，執行器離側墻或樓板上孔洞邊的水平距離不小于600 mm，其余各邊不小于400 mm。

一般站層高為5.1 m，若將組合風閥加高、壓窄，則活塞風閥尺寸為4 400 mm×4 600 mm，機械風閥尺寸為2 800 mm×4 600 mm，活塞風道扣閥處需要寬度為4 400+300×2+2800+300×2=8 400 mm，雙活塞風道就占寬度8 400×2+200=17 000 mm。

若車站滿足疊設活塞風道及隧道風機（TVF）的設置條件，又滿足隧道通風系統的功能需求，則左右線風道就可以共用寬度方向。風道一層凈高為3.9 m，二層凈高為4.3 m，總層高為8.7 m，則活塞風閥尺寸為6 250 mm

總層高為8.7 m，則活塞風閥尺寸為6 250 mm×3 200 mm，

機械風閥尺寸為4 000 mm×3 200 mm，活塞風道扣閥處需

需要寬度為6 250+300×2+4 000+300×2=11 450 mm，對比平鋪雙活塞風道，寬度方向可節省17 000?11 450=5 550 mm，車站長度可減少5 m。

2.2 疊設排熱風道與排風道

車站區間排熱風機（TEF）設在站廳兩端的排熱風道附近。車行道頂的排熱風通過站臺端部開孔的中板，經排熱風機排到排熱風道流向室外。每端設一臺排熱風機，將排風道設置在排熱風道及排熱風機（TEF）上方。車站的TEF風量按每側停車隧道50 m3/s進行設計，排熱風道扣閥處的截面積按不小于10.5 m2控制。

風道寬度要求如下：

（1）排風道寬度：≥2.5 m。

（2）排熱風道寬度：≥3.5 m。

（3）若將風道水平分開設置，則至少需要的寬度為7.2 m；若將風道加高疊設，則需寬度為3.7 m，車站長度可減少3.5 m。

2.3 環控機房與冷水機房合設，并將環控機房布置為雙層

將環控機房與冷水機房合設，與初設相比，節省了在車站端頭單獨設置冷水機房及一條內走道的空間，還減少了2套通風排煙系統，車站長度也可減少7.5 m。將環控機房布置為雙層，上層空間布置接排風道的回排風機、排煙風機、排風機及消防泵房，再將下層空間布置接新風道的新風機、送風機、補風機、加壓風機、空氣處理設備及制冷設備。上層布置設備僅為風機，風機下方無遮擋且相對標高低，設備及管線檢修更換方便。下層布置設備為風機、空調器、冷水機組等，可共用這些設備的檢修空間。

消防泵房正好在附屬部分，泵房處的下層空間凈高僅4.4 m且無接風道條件，應在此處盡量集中布置水系統制冷設備，既可防止空間浪費，又可保證水系統設備不與站臺層電房間設備的投影重合。

2.4 裝配式車站高大空間環控設計優化成果

朗下站利用高大空間的特點進行環控設計優化，使車站長度由原251 m調整為235 m，減短16 m，如圖1所示。車站建筑面積由原15 772 m2調整為17 181 m2，增加約1 399 m2。如表1所示，圍護結構工程量減少588.24萬立方米；基坑土石方工程量及單價調整，減少102.58萬立方米。

3 裝配段全部采用預制構件對環控設計的影響

3.1 預制構件不可二次開孔

由于裝配段的結構管片均經過嚴格的力學計算后由工廠預制，單環沿車站縱向寬度為2 m，總計采用82環的預制構件，其中72環為主體標準襯砌環，其余10環為主體接出入口環。所有預制構件均不可二次開孔，這意味著不僅穿結構板的孔洞寬度被嚴格限制，孔洞的尺寸及位置也應非常精準。

環控設計必須在確定設備和管道的安裝位置后，借助于BIM技術，與各專業管線進行整合排布，做到精細化設計，為精準設計預留預埋件提供條件。與建筑模型及結構模型合模確認無差錯漏碰后，再提資給建筑專業，并確保這些提資落實到施工圖中。

3.2 裝配段軌頂風道為預制構件

軌頂排熱風道（OTE）在裝配段由預制構件拼裝，可能會出現漏風問題。朗下站有防水措施及構造，同樣可解決漏風問題。其一，采用結構自防水，裝配式車站采用結構自防水、接縫防水，形成多道防水體系；接頭接縫采用4道防水構造措施，在接縫處設置2道完全閉合的防水材料安裝凹槽，用于貼附防水橡膠密封墊；其二，在接縫后期注漿，并在襯砌環內弧面各預制構件接縫處設置防水嵌縫槽，用于防水材料的嵌入。

4 裝配段預埋形式對環控設計的影響

朗下站裝配段預埋形式采用預埋套筒+預埋滑槽+局部外置槽道的形式。預埋方案結合管線布置形式，在頂板、側壁、中板、站臺板及軌頂風道等預制構件上，等間距布置預埋套筒和預埋滑槽。同時，結合管線安裝需求，預留備用外置槽道以供管線安裝過程中支吊架的轉換，這種方案能夠根據管線布置的靈活性按需預埋。

由于預埋套筒環向間距為500 mm，縱向間距分別為930 mm和1 070 mm，環控設計與建筑配合時應注意環控電控室、備用照明設備室、公眾通信設備室、弱電綜合設備室等房間的墻體盡量靠近預埋套管布置。這些房間的走管空間基本在900 mm左右，若墻體正好堵住預埋套管或墻體和預埋套管間隔900 mm，那么只能使用外置槽道安裝風管。外置槽道若偏心過多會導致受力不穩定，這種情況可以在出圖階段通過調整墻體進行避免。

5 裝配段公共區采用特色裝修方案對環控設計的影響

朗下站站廳無柱站臺有柱拱頂式結構，站廳層管線（除排煙管）應布置在車站兩側的離壁溝內，使拱頂裸露，充分展示裝配式的結構肌理和良好空間布局。拱頂至裝修面6.85 m。需進入公共區的管線由轉換夾層處進入公共區，朗下站夾層下凈高為4.0 m，夾層至坦拱最高點的凈高為2.65 m。公共區的管線除了大系統排煙管外，其余管線全部走離壁墻內。設備區接壤的公共區處有一個管道夾層，用于各專業轉換管路及交叉管路。此處需注意轉換夾層在拱頂處，大系統送管路在橫向走管時層高將逐漸降低，此外還需考慮下翻空間和管路尺寸的變化，通過側連接實現管路由寬扁變為窄高。

服務站廳層公共區的管路采用兩送兩排，送風管采用矩形復合風管，裝配段離壁墻走管寬度為800 mm，送風管布置在離壁墻內的最上方，通過伸支管設置噴口向公共區送風，風管尺寸為500 mm×1 250 mm；排煙風管采用矩形耐火風管，風管尺寸為1 000 mm×1 000 mm，布置在電扶梯兩側靠近拱頂最高點的位置。風管外設圓形裝修包裹，使其外形美觀。此處需考慮送風噴口的風速，以及覆蓋范圍和離壁溝內的送風管尺寸，若車站客流較大導致公共區離壁墻內的送風管尺寸過大，則會影響其他專業走管，可考慮在轉換夾層處多設噴口，以保證送風管尺寸不影響管線的綜合排布。

此外，還需注意將冷凍水及冷卻水管布置在離壁墻內的下側，從冷水機房出來后經過出入口時，需從出入口的離壁溝繞行至出入口吊頂內，再通過離壁溝去往目標設備處。

6 車站由現澆段和裝配段組成對環控設計的影響

6.1 現澆段與裝配段連接區域

裝配段與現澆段交界處有兩道橫梁：裝配段橫梁為1 000 cm×2 600 cm，現澆段橫梁為800 cm×2 600 cm；現澆段凈高8.7 m，裝配段為拱頂，最高點處6.85 m，最低點處4.25 m。環控機房處于現澆段與裝配段的交界處，此處需注意梁的形狀及數量和交界處斷面的變化，由于拱頂部分橫向走管限制多，所有的管線應盡量在機房內完成交叉，進入拱頂前就應規劃好走向。

6.2 裝配段環控機房

環控機房布置在裝配段時，應盡量將吊鉤設置在預埋套管處。在布置管道時，需注意頂板為拱頂時，管道不得與結構發生碰撞且管道頂距頂板需≥200 mm。

7 結語

該文初步探討了典型裝配式車站的特點對環控設計的影響，以及針對這些特點如何優化環控設計方案。針對站廳層空間高大的特點，可疊設活塞風道及隧道風機（TVF），疊設排熱風道與排風道，環控機房與冷水機房合設，并將環控機房布置為雙層，以縮短車站長度，增加車站面積，節約土建投資；針對裝配段全部采用預制構件的特點，環控專業應借助BIM技術，與各專業管線進行整合排布，做到精細化設計；針對預埋形式采用預埋套筒+局部外置槽道的特點，環控專業應在出圖階段與建筑專業協調，將墻體位置調整到合適位置；針對公共區域采用特色裝修方案的特點，環控專業應靈活調整管路走向和風口布置形式；針對車站由現澆段和裝配段組成的特點，應特別注意現澆段與裝配段的連接區域及環控機房的位置。

裝配式車站是地鐵地下車站的重要發展趨勢，該文結合實際工程，總結了朗下站的環控設計方案，對后續裝配式車站的環控設計具有借鑒意義。

參考文獻

[1]朱旻，孫曉輝，陳湘生，等.地鐵地下車站綠色高效智能建造的思考[J].隧道建設（中英文），2021（12）：2037–2047.

[2]同振宇，譚永慶.預制裝配式技術在地下車站中的應用及前景分析[J].工程技術研究，2022（6）：15–18.

收稿日期：2024-06-11

作者簡介：汪欣（1996—），女，本科，助理工程師，研究方向：地鐵暖通。