地铁车站建筑形式的选择

曹冬蒨,赵晓东

(1.天津华铁工程咨询有限公司,天津 300011;2.郑州铁路职业技术学院,郑州 450052)

0 引言

地铁车站建筑设计应遵循符合规划、满足客流、换乘便捷、事故疏散迅速、装修适度、无障碍通行、地下车站兼顾人防、综合开发等原则,力求做到功能合理、布局紧凑、结构安全、经济美观、节约环保、以人为本。车站总平面布置主要解决在车站站位确定以后,根据车站所在地周边环境条件、规划部门对车站布置的要求,以及已选定的车站类型,合理地布设车站出入口、通道、风亭等设施,使乘客能安全、便捷地进出车站,还应恰当地处理车站出地面的附属设施与周边建筑物(含规划建筑物)、道路交通、公共站点、地下过街通道或天桥、绿地等之间关系,使之协调统一。北京地铁十号线呼家楼站基于边界制约条件,最终确定采用双洞双层分离岛式站台的建筑形式作为实施方案[1];深圳地铁一号线桃园车站根据站址环境和线路条件,车站设计为岛式站台,采用明挖施工,地下2层。车站共设4个出入口,2组风亭[2];广州地铁三号线番禺广场站,根据站址环境和线路条件,车站设计为岛式站台,采用明暗结合的形式,明挖部分地下3层,暗挖部分为小断面的单层双洞,车站共设6个出入口,6座风亭[3]。以广州地铁三号线林和西站为例说明在地铁方案确定中交通、换乘因素起主导作用,以广州地铁五号线小北站为例说明在地铁方案确定中交通、现有建构筑物起主导作用,以广州地铁五号线广州火车站为例说明在地铁方案确定中规划、现有建构筑物、换乘、工期要求等起主导作用,以北京地铁复八线天安门西站、王府井站、东单站、五号线崇文门站、蒲黄榆站、天坛东门站等为例说明在地铁方案确定中管线、交通起主导作用[4]。影响车站建筑平面布局的因素很多,可以从明(盖)挖法、暗挖法、明暗挖结合法等不同的施工方法入手分析确定车站的建筑形式[5-7],也可以从站台类型进行选择。地下车站一般多采用岛式站台,地面车站和高架车站一般多采用侧式站台。岛式站台一般要设计成地下2层,建设成本较高,侧式站台可以设计成地下一层,但是乘客换乘不便。天津地铁5号线淮外路站通过比较岛式站台和侧式站台,最终确定建筑形式。

1 工程概况

1.1 工程简介

天津地铁5号线淮外路站位于北辰区外环线与规划淮东路交口以南,车站主体呈南北走向布置于规划淮东路下。车站主体西侧为天津憩园,南侧和东侧为鱼塘和空地,北侧为天津外环线,周边道路有外环线、规划淮东路。其中外环线为城市快速路,道路红线宽50m,规划淮东路为城市主干道,道路红线宽 45m。站址范围内无地下管线,车站周边多为尚未开发地块,地势开阔,设站条件良好。根据规划轨道交通线网本站无换乘情况,现阶段客流不大。

1.2 设计客流

本站客流根据地铁 5号线客流预测资料,超高峰系数取 1.3,远期预测早高峰小时客流表见表 1。

表 1 远期(2038年)预测早高峰小时客流表Table1Passengerflowofmorningrushhourforecastinlongterm(in2038)

远期设计客流量:2069人/h;远期上车设计客流量:1243人/h;远期下车设计客流量:826人/h;本站远期高峰小时列车对数为 20对。

2 建筑形式比选

地铁车站由车站主体(站台、站厅、设备和管理用房)、出入口及通道、通风道及地面通风厅等 3大部分组成。站台可选用岛式、侧式或岛侧混合式等形式。

2.1 站台类型

1)岛式站台。站台位于上、下行线路之间。岛式站台车站是常见的一种形式,具有站台面积利用率高、提升设施共用,能灵活调剂客流、使用方便、管理较集中等优点,常用于较大客流量的车站。

2)侧式站台。站台位于上、下行线路的两侧。侧式站台车站也是常见的一种形式,虽然其站台面积利用率偏低,调节上、下行线客流及乘降联络等均不如岛式车站,但侧式站台的高架车站能使高架区间断面更趋合理。此种形式常见于客流不大的地下站和高架的中间站;当地下车站和区间隧道都采用明挖法施工,或区间采用双圆盾构法暗挖时,采用侧式站台车站是合理的。

3)岛、侧混合站台。将岛式站台及侧式站台同设在一个车站内。

2.2 两站台形式比较

2.2.1 规模、形式比较

见表 2。

2.2.2 功能比较

见表 3。

2.2.3 经济比较

见表 4。

2.2.4 围护结构形式

岛式站台形式的车站主体围护结构采用地下连续墙的结构形式,而侧式站台形式的车站主体围护结构采用灌注桩的结构形式,岛式站台地下连续墙围护结构为 3063.9万元,侧式站台的灌注桩围护结构为1180.6万元,在确定 2种站台的围护结构形式时需充分考虑地质情况和周边环境影响,保证结构安全可靠、经济合理。

表2 规模、形式比较表Table2 Comparisonandcontrastbetweenislandplatformstationandsideplatformstationintermsofscaleandmode

表 3 功能比较表Table3 Comparisonandcontrastbetweenislandplatformstationandsideplatformstationintermsoffunction

表4 经济比较表Table 4 Comparison and contrast between island platform station and side platform station in terms of economy万元

1)岛式站台形式。在天津地铁中围护方案一般采用SMW桩,但由于淮外路站标准段基坑深度较大,约为16.71 m,SMW桩在此深度下明显不适用。在对600mm厚地下连续墙与 φ1 000 mm@800mm钻孔咬合灌注桩进行比较后,得出以下结论:①钻孔咬合灌注桩刚度较小;②圆桩受力截面利用率低,且因夹素混凝土桩,钢筋混凝土桩单桩配筋率大,不易操作;③桩身大,施工难度大,桩下部因施工误差咬合效果差,影响围护结构防水效果;④工程造价无明显优势;⑤车站基坑底下部存在8～10m厚的粉砂层,钻孔咬合灌注桩施工难度大;⑥施工机具较为特殊,施工队伍少。故岛式站台方案车站主体围护结构采用具有刚度大、对控制地表沉降与周边建筑管线变形有利、施工工艺成熟、施工难度小的地下连续墙形式。

2)侧式站台形式。虽然标准段基坑深度满足SMW桩方案的要求,但由于局部存在活塞风道和过轨通道,使局部基坑深度较大,不能连续使用SMW桩围护形式,为保证围护结构的整体性,使其具有良好的防水性能,保证整体衔接质量,所以侧式站台方案车站主体围护结构采用钻孔灌注桩加止水帷幕形式。

2.3 两方案成本和功能综合分析

在确定最终方案时,要综合考虑成本和功能,不能单纯追求低成本或高功能,要力求达到功能与成本的最佳匹配,利用价值工程理论进行分析

V=F/C,式中:V为研究对象的价值;F为研究对象的功能;C为研究对象的成本。

2.3.1 成本分析

1)岛式站台方案:C1=16975/(16975+14 768.1)=0.53。

2)侧式站台方案:C2=0.47。

2.3.2 功能分析

F1:乘客和工作人员使用方便快捷;F2:站厅站台功能分区清晰;F3:有人员缓冲空间;F4:不存在线缆、人员、通风等过轨问题。

F1＞F2=F3＞F4

用0-4评分法计算功能评价系数,见表5,6。

表5 功能重要性系数计算表Table 5 Calculation table for function importance coefficient

表6 功能评价系数表Table 6 Table of function evaluation coefficient

2.3.3 综合分析V

V岛式=0.62/0.53=1.17,V侧式=0.38/0.47=0.81,V岛式＞V侧式。

2.4 建筑形式选定

综上所述,岛式站台虽然车站造价较高,但从全线总概算考虑,整体造价较低,使用功能较好;侧式站台车站造价经济,但从全线总概算考虑,整体造价较高,并且使用不便,所以最终以岛式站台作为实施方案。

3 结论

地铁设计中,方案选择至关重要。车站平面形式应根据线路特征、营运要求、地上和地下环境及施工方法等条件确定,更要结合项目实际情况从使用功能、成本等方面进行全面、细致的分析研究,以便最终确定合理的方案。

新规范中提倡“地下车站宜浅,高架车站宜低”。凡周边环境有条件的地方(地面条件和地下市政管线),应极力提倡地下一层的做法,把大部分设备和管理用房设于地面层。采用地下一层形式,不仅减少土地投资,车站的通风、空调量和供电量也大幅度降低,从而大大降低运营费用;对于暗挖的地下车站更应极力提倡一层车站,采用站厅、站台分离设置,即将站厅层和设备、管理用房设于地面,站台层设于2个分离的站台隧道内,其间用2～3个横向通道连接形成分离式的岛式站台,站厅层与站台层通过设有楼(扶)梯的斜隧道联系,这种形式既实用,又节能环保、减少投资,是今后在条件允许情况下地铁车站建筑形式设计的方向。

[1] 王正林.北京地铁十号线呼家楼站建筑结构型式的选定[J].隧道建设,2006,26(2):22-26.

[2] 李龙.深圳地铁一号线续建桃园站建筑方案设计[J].隧道建设,2009,29(2):198-201.

[3] 姚兰.广州地铁三号线番禺广场站建筑方案设计[J].隧道建设,2006,26(4):28-31.

[4] 崔志强.地铁车站方案设计探讨[J].隧道建设,2005,25(3):30-34.

[5] 崔志强,胡建国.地铁车站型式选择[J].隧道建设,2005,25(4):18-20.

[6] 肖广智.明、暗挖结合地铁车站建筑结构型式的应用[J].隧道建设,2005,25(3):15-19.

[7] 许俊峰.分离岛式地铁车站建筑设计分析[J].隧道建设,2009,29(3):290-294.

[8] 雍晖.建筑工程成本管理中容易存在的问题[J].隧道建设,2006,26(2):99-103.