清水混凝土在青岛地铁地下车站中的应用及研究

张 蒙

(中铁工程设计咨询集团有限公司城市轨道交通设计研究院,北京 100055)

清水混凝土(As-cast Finish Concrete)又称装饰混凝土，因其极具装饰效果而得名，结构一次浇筑成型，零装饰或简装饰，建筑元素均由匀质的混凝土构成，风格朴素大方、庄重有力[1-2]。在亚洲，日本最先走在了清水混凝土应用的前列，20世纪60年代，日本建筑师安藤忠雄首次在奥林匹克体育场中使用了清水混凝土[3-4]，我国自20世纪90年代以来也完成了一大批清水混凝土工程。清水混凝土作为一种新型的建筑装修形式，以其独特风格和先天质感，越来越多地应用在如桥梁、厂房、变电站、航站楼等工业及民用建筑中[5-8]。近年来清水混凝土在地铁高架站及其区间工程中也开始了一些应用[9-11]，但在地铁地下车站中却应用极少，目前已通车运营的深圳地铁7号线皇岗口岸站在车站公共区侧墙、柱、板上使用了较大范围的清水混凝土，其余如北京、济南等城市的地铁也在研究清水混凝土在地下车站中应用的可行性，但尚未在工程中实施。本文依托青岛地铁13号线灵山卫站，阐述清水混凝土技术在地下车站应用情况，并总结相关经验。

1 项目概况

青岛市红岛—胶南城际轨道交通工程13号线线路起自井冈山路站，沿井冈山路、滨海大道西至董家口站，全线68.923 km，共22座车站，其中地下站9座，高架站14座。清水混凝土适用于地层含水量较少的环境，灵山卫站地质和工期条件适宜，被选为青岛地铁清水混凝土技术的应用试点站。

灵山卫站为明挖两层12 m岛式站台车站，本线4B编组，有效站台长度80 m，站厅层和站台层公共区长均约67 m，车站总长190 m，设置有2个出入口和2组风亭。图1和图2分别为灵山卫站站厅层和站台层公共区效果图，图3为灵山卫站主体完工现场照片。

图1 站厅层公共区效果图

图2 站台层公共区效果图

图3 主体完工现场照片

2 应用范围及断面形式

前期设计阶段时，在满足结构受力要求前提下，需要提前充分考虑结构外观，梁柱的形式和布置应满足将来车站的整体艺术效果[12-15]。

灵山卫站公共区清水混凝土梁的腋角导圆角，暴露更多清水元素，梁与板浑然一体；柱子采用了椭圆柱，圆润无棱角，简洁新颖有张力，如图4所示。

图4 车站梁柱形式

灵山卫站清水混凝土应用范围(图5阴影范围)如下：

站厅层——公共区侧墙、结构柱及顶板；

站台层——公共区结构柱及中板；

出入口——通道侧墙。

图5 主体及出入口清水混凝土应用范围示意(单位：mm)

3 设计原则

(1)清水混凝土墙面、柱面应尽量减少设备及管线，并集中布置，必须布置的管线及设备应采用预埋套管和预留孔洞的方式提前精准预留，不允许后期开槽开洞。

(2)公共区范围内尽量少设施工缝，不设变形缝[16]。

(3)公共区照明针对性设计，提高照度标准。

(4)系统各专业和装修专业应协同设计。

(5)各设备安装和管线敷设应统筹考虑，做到顺治美观。

(6)管线综合应优化布置，提高公共区净高，增大清水混凝土梁板裸露面积。

4 设计要点

4.1 装修

(1)墙面内嵌式广告灯箱按照标准尺寸预留孔洞，并提前与资源开发部门和装修专业确认位置和高程，图6为广告灯箱预留大样。

(2)装修专业前期需确定好墙面公共艺术品形式和开槽尺寸反馈给建筑专业，图7为公共艺术品预留大样。

(3)通道楼梯采用楼梯踏面生根式落地扶手。

(4)紧急疏散指示标识采用地面通电式。

(5)车站空间高度大于4 m时，将导向标识、广播、摄像头、PIS屏等设备整合式安装在综合立柱或龙门架上。

(6)因无离壁墙，站台、通道结构侧墙地面做100～150 mm宽，50～100 mm深排水明沟，地漏设置于明沟内，便于运营后期维护清洁等。

(7)清水结构柱下方设置防撞栏杆。

图9 公共区侧墙立面(单位：mm)

图6 广告灯箱预留大样(单位：mm)

图7 公共艺术品预留大样(单位：mm)

4.2 给排水及消防

(1)消火栓安装槽未招标前按国标图集统一尺寸要求，并作为招标时的控制条件。

(2)公共区及出入口通道消火栓均采用暗装的方式，箱体外表面与清水混凝土侧墙完成面平齐，并且预留好消火栓配水管的套管和预留槽。

(3)冲洗水栓布置在公共区两端设备房间隔墙内。

(4)车站电保温控制箱考虑设置在设备房间内，减少结构开槽。

4.3 动力照明

(1)站厅、站台安装的扶梯配电箱、电梯配电箱均布置在扶梯三角机房内，不在结构墙上暗装。

(2)在公共区安装的插座(包括安检插座、清扫插座、ATM机插座、自助售货机插座、广告插座、艺术品设施插座)采用地插形式，按各专业要求进行布点。

4.4 FAS/BAS

在消火栓旁设置的手动报警按钮线盒及穿线管、消火栓启泵按钮穿线管，采用暗装的方式，并在清水混凝土墙内预埋线管及86接线盒，图8为消火栓和手动报警器预留大样。

图8 消火栓和手动报警器预留大样(单位：mm)

4.5 通信

(1)公共区安检机、ATM机附近的网络或电话插座采用地插，线缆路由利用AFC埋地线槽。

(2)部分摄像机结合导向设施安装。

4.6 信号

紧急停车按钮及管线设置在楼扶梯三角房侧墙或车站两端设备区侧墙装饰面板内，减少对清水柱美观的影响。

图9为公共区A轴侧墙立面，公共区侧墙上主要分布有广告灯箱、公共艺术品、消火栓、手动报警器、装饰明缝。

4.7 出入口特殊设计

(1)消火栓开槽处局部加厚侧墙，集水坑扬水管与消火栓合设，减少开槽并方便装修收口。

(2)扶梯集水坑对应位置做局部外扩，用于集中放置集水坑水泵控制箱、电扶梯控制箱、照明配电箱、通信控制箱，并预留检修门和检修空间。

(3)集水坑通长设置，扶梯控制箱和水泵控制箱下方开孔，控制箱线管由开孔进集水坑与设备接线。图10为出入口平面及集水坑处剖面示意。

图10 出入口平剖面示意

4.8 管综优化

为增大中部清水混凝土板和纵梁裸露面积，在满足各专业要求和检修条件下，管线整体应尽量向主体两侧靠，且要整齐顺治，灵山卫站管综将水管沿侧墙敷设在最外侧，向内接着是大系统风管，动照、通信信号等桥架隐藏于风管上方，并且避免大系统风管在公共区端跨交叉，站台层优化原则同站厅层，图11为站厅公共区管线排布形式。另外，在满足当地消防要求的前提下，站台层消火栓配水管进行了特殊设计，配水管改由站台板下敷设，采用下穿管方式接入消火栓。

图11 站厅公共区管线排布(单位：mm)

4.9 照明优化

地下站站内光线暗淡，清水混凝土颜色灰暗，如采用常用照度，难以体现清水混凝土的魅力和美感[17-18]；所以，对采用清水混凝土的地下站，照明设计应和其他车站有所区别，应提高照度标准，并选择合理的灯具布置方案，烘托空间艺术效果，图12为站厅公共区照明方案示意。

图12 站厅公共区照明方案示意

5 施工控制要点

5.1 配合比

施工前，根据车站的环境条件进行清水混凝土小尺寸及足尺寸模型试验，配制出满足地下结构耐久性和外观要求的清水混凝土。

5.2 原材料质量控制

避免采用高水化热水泥，优先掺入高效减水剂、优质粉煤灰或磨细矿渣。所用掺和料应来自同一产地、同一厂家、同一规格型号。

5.3 模板工程

根据工程设计要求和工程具体情况选用不同的模板体系，可采用钢模板、胶合板、铝板、玻璃钢等材料，应满足强度、刚度和周转使用要求，加工性能好，模板上均匀刷涂优质脱模剂。

5.4 浇筑

浇筑前仔细检查，模板内应保证清洁，无积水，浇筑时正确掌握振捣时间、振捣间距、分层高度、浇筑时间间隔等参数，做到振捣均匀，尽可能排除外观气泡。

5.5 拆模及养护

适当延长拆模时间，制定清水混凝土墙体、柱保护措施，模板拆除后应立即养护，对同一视觉范围内的清水混凝土应采用相同的养护措施。

6 保养要点

6.1 防水除湿

由于地下空间封闭，当室内环境空气湿度较大的时候，可能会出现清水混凝土表面凝水的情况，长时间易形成水渍，影响美观。在运营前及运营后的非运营时段，均应采取除湿措施，保证清水墙面干燥不凝露。

6.2 界面保护

由于材料性质所限，清水混凝土在使用中容易沾灰、附着污迹，为保证清水混凝土外观效果、降低后期运营的管理难度，并有效防止形成水渍、霉斑，提高耐久性，应选用优质进口清水混凝土界面保护剂，并严格按照其工艺要求施工[19]。

7 主要问题及建议

(1)设计流程和专业间配合模式问题。传统地铁车站因有后装修处理，设备开槽不必预先考虑其装修效果，清水混凝土车站则不同，必须预先考虑好墙柱上各专业设备以及广告等的预留，并与土建施工同时预埋敷设。灵山卫站在设计过程中因缺少经验，按传统设计流程，各系统专业配合后由建筑专业提资给公共区装修专业，但公共区装修方案却迟迟不能稳定，因装修方案的不同对预留开槽位置有直接的影响，造成设计工作多次返工，所以建议清水混凝土车站应该采用装修方案先行设计，然后通过装修方案的效果反推土建及设备系统布置的设计模式。

(2)清水混凝土暴露面积和梁柱形式问题。清水混凝土的效果与混凝土暴露的体量有直接的关系，结构侧墙上需安装艺术品、广告灯箱、消火栓等设备，剩余混凝土暴露的面积比较有限，那么顶板和中板就成为了体现清水效果的主要部位，综合管线如按常规设计又会遮蔽绝大范围的清水板，所以建议管线综合方案和梁柱形式需创新优化，让结构本身作为设计语言彰显建筑之美。

(3)清水混凝土地下结构的耐久性、抗裂性问题。地铁是重要的市政工程，其耐久性尤为重要，清水混凝土的应用又对主体结构的防水性和抗裂性提出了更高的要求，因此建议清水混凝土地下车站在严格满足耐久性设计要求的前提下使用低强度等级混凝土，以减少水化热，增强结构抗裂性。

8 结语

清水混凝土一次浇筑成型，尽量采用混凝土的自然表面作为饰面，通过结构形式及管线的优化布置，可创造出更大、更为简洁、颇具雕塑感的视觉空间。

国内清水混凝土尚处于发展阶段，清水混凝土在城市轨道交通车站工程中的实际应用范例极少，且目前尚缺少针对清水混凝土车站的设备安装标准及设计规范，同时该技术对施工质量及工艺要求极高，真正掌握此项技术的施工单位不多，业主接受程度较低，这些因素是清水混凝土技术未被广泛应用于地铁车站中的主要原因。但清水混凝土同时又非常能体现地铁建设中的环保和绿色理念，如能合理推广应用，作为一种新颖的建筑形式，可为地铁建设注入新的设计理念和元素。