地下车站出入口地面结构的精细化设计

张 涛

(中铁第四勘察设计院集团有限公司， 430063， 武汉∥高级工程师)

我国城市轨道交通建设已有50多年的发展历史[1]。通过这50多年的城市轨道交通车站设计研究与建设经验积累，不同类型车站的标准化设计框架已基本成型。当前,精细化设计应是城市轨道交通车站设计的后续重点研究方向之一。

城市轨道交通车站出入口是乘客进出车站的重要关口，是轨道交通线路的门户，也是展示城市形象的重要门户。但在对不同车站调研中发现，部分车站出入口尾部结构突出地面，与设计效果不符。图1为苏州轨道交通2号线平河路站出入口结构突出地面的实景图，严重影响了城市轨道交通线路乃至城市的形象。本文以此问题为出发点，通过对车站出入口地面结构进行精细化设计，从设计层面妥善解决出入口尾部地下顶板结构突出地面的问题，确保实施效果与设计效果的一致性。

图1 地下车站出入口尾部结构突出地面实景

1 问题分析

地下车站出入口从地下出地面时在出入口尾部地下区域形成一段爬升段结构。出入口尾部结构的覆土厚度一般按150～350 mm设计，出入口尾部结构突出地面是由于其覆土厚度不足导致。出入口尾部覆土厚度受外部与内部两个控制因素决定，其中：外部控制因素为室外场地标高与坡度；内部控制因素为出入口空间功能需求。当出入口设计不满足内外控制因素时，就会产生出入口尾部结构突出地面的问题。

1.1 外部控制因素归因分析

1.1.1 出入口室外场地恢复标高

车站出入口一般平行于规划道路红线布置，其室外场地一般与周边道路或设计恢复标高保持一致。通常在出入口设计阶段，城市轨道交通线路设计单位会与市政道路设计单位进行多轮次的沟通、协调、会签，确认设计标高的最终数值，因而设计标高一般均满足要求。但偶尔会存在因现场突发情况导致道路恢复标高的调整，而此时车站出入口的土建结构已开始施工，不具备连带调整条件，从而导致出入口场地恢复标高与设计标高不符。当标高差异超过尾部覆土厚度冗余量时，即会出现出入口尾部结构突出地面的问题。

位于城区开发建设成熟地段的车站出入口通常会布置在相邻地块广场内，车站出入口室外场地位于周边道路与地块广场之间，此时的出入口标高设计通常只考虑道路恢复标高而不考虑地块广场恢复标高。若地块广场恢复标高与设计标高差异超过尾部覆土厚度冗余量时，也会产生上述问题。

1.1.2 出入口室外场地恢复坡度

大部分车站出入口在设计时均未考虑出入口室外场地恢复坡度与周边道路或广场坡度的衔接关系，一律按平坡考虑。而实际施工时，为了保证出入口室外场地与周边环境的顺接，保证环境美观性，会取与周边环境相同的恢复坡度。当道路或广场的坡度较大而车站出入口长度较长时，出入口前后局部区域高差变化大，出入口口部与尾部的高差大于出入口尾部覆土厚度，即会出现尾部凸出地面的问题。

1.2 内部控制因素归因分析

城市轨道交通车站出入口一般均设自动扶梯与楼梯，出入口装修采用离壁墙和吊顶。因而，出入口内部控制因素(即出入口空间功能需求)主要为自动扶梯设备空间需求和楼梯净高需求,以及结构和装修空间需求。

1.2.1 自动扶梯、楼梯空间需求

自动扶梯设备的空间需求主要为水平方向的上工作点水平段长度与垂直方向的自动扶梯上部空间净高。自动扶梯上工作点水平段长度由自动扶梯设备中标厂家确定，自动扶梯上部净高不小于2 300 mm[2]。

楼梯上部净高不小于2 300 mm[2]。

1.2.2 结构与装修空间需求

沿出入口平面长度方向的结构与装修空间需求主要为出入口敞口段尺寸、出入口平台及踏步、出入口室外地面以上的结构及装修；沿出入口剖面纵向的结构与空间需求体现在出入口尾部结构区域；尾部结构外侧空间需求包括出入口地面平台高度、场地坡度引起的高差、尾部顶板上基本覆土厚度(包含尾部顶板上防水层、保护层、地面铺装或绿化厚度)和顶板结构厚度；尾部结构内侧空间需求为内部离壁墙与通道顶部吊顶交接处至出入口地面平台的装修高度、自动扶梯或楼梯上部最小净高。

上述需求中，出入口敞口段尺寸受自动扶梯上工作点长度和自动扶梯或楼梯净高需求控制。当控制净高为自动扶梯时，还受到自动扶梯设备提升角度控制。尾部结构内侧空间需求中，内部离壁墙与通道顶部吊顶交接处至出入口地面平台的装修高度不得小于尾部结构外侧空间需求之和。

1.3 控制因素之间的关系

根据上述原因分析，城市轨道交通地下车站出入口的地面相关控制因素关联图如图2所示，可为车站的精细化设计思路提供支持。

2 地下车站精细化设计的思路与关注点

2.1 设计思路

为避免反复出现出入口尾部结构突出地面问题，应取消既有设计过程中对照参考图依葫芦画瓢的设计模式，转而开展精细化设计。

出入口地面结构精细化设计以各控制因素之间的逻辑关系为依托，将各控制因素之间的逻辑关系转化为计算公式，并根据计算公式得出的设计结果来制定符合功能需求的新标准。

在外部控制因素层面，应考虑室外场地的设计控制，主要为出入口的室外场地标高和坡度与周边场地标高和坡度；在内部控制因素层面，应考虑设备、装修功能需求的设计控制。

2.2 设计关注点

2.2.1 场地标高与地块标高的高差

出入口位于地块广场内时，应关注出入口口部室外场地标高H1与出入口周边地块标高H3的高差D2，其关系式为：

D2=H1-H3

(1)

2.2.2 场地坡度与高差

按CJJ 83—2016《城乡建设用地竖向规划规范》相关条文要求，道路或广场均需设置一定的坡度：机动车道路纵坡常用范围0.3%～8.0%；非机动车车行道规划纵坡宜小于2.5%；当纵坡大于或等于2.5%时，应按规范中相关规定限制坡长。对于机动车与非机动车混行道路，其纵坡应按非机动车车行道的纵坡取值。道路横坡宜为1.0%～2.0%。广场坡度宜为0.3%～3.0%[3]。

图2 城市轨道交通地下车站出入口地面设计控制因素间的关系

设计时需考虑出入口口部与尾部因道路纵坡产生的坡度高差,该高差与出入口总长度及场地坡度的关系可以表达为：

D1=Lzi

(2)

式中：

D1——出入口口部与尾部的高差；

Lz——出入口外包总长度；

i——出入口所在道路纵坡，i取值范围为0.3%～3.5%。

出入口口部室外场地标高与出入口尾部室外场地标高关系可表达为：

H2=H1-D1

(3)

式中：

H2——出入口尾部室外场地标高。

本文在综合比较《城乡建设用地竖向规划规范》关于道路与广场坡度设计范围规定后认为，可将机动车与非机动车混行道路的常规最大坡度3.5%作为地下车站标准出入口设计的前置条件。当场地坡度超出3.5%时，可结合实际场地情况，采用错台布置方案或进行特殊方案设计。

2.2.3 出入口尾部结构基本覆土

出入口尾部结构基本覆土考虑顶板防水层及保护层、地面铺装或绿化种植等需求，其覆土厚度按不小于300 mm设计。

2.2.4 楼扶梯上部净高

需同时满足楼梯上部净空与自动扶梯上部净高的要求。通常情况下，有自动扶梯时，出入口敞口段自动扶梯下部控制点高于楼梯下部控制点，一般按自动扶梯净高取值。而在特殊情况下，楼梯下部控制点高于自动扶梯控制点或无自动扶梯时，则按楼梯上部净高取值。在上述取值的基础上，还应适当考虑施工误差的空间需求高度，以此作为最终的净高控制值。该控制值按不小于2 600 mm考虑。

2.2.5 出入口敞口段长度

出入口敞口段长度应与自动扶梯设备尺寸匹配，主要为自动扶梯上水平段长度与自动扶梯设备倾角。自动扶梯上水平段长度以自动扶梯中标厂家提供的设备尺寸为准,标准自动扶梯设备倾角α取30°。

2.2.6 装修设计模数

土建结构尺寸设计应考虑出入口地面建筑的装修设计模数。

3 确定出入口结构的设计参数

根据上述出入口地面结构的精细化设计思路与关注点，确定出入口地面区域结构设计参数。各参数的计算公式为：

Lz=a+L+c

(4)

L=b+(h+Hn)cotα+L上

(5)

Hn>d+max{D1,D2}+e+f

(6)

式中：

a——出入口外侧装修厚度与地面结构侧墙之和；

b——出入口内侧墙面装修厚度；

L——出入口敞口段长度；

c——出入口敞口段至踏步边缘距离；

h——出入口楼梯和自动扶梯的踏步面沿口至吊顶面的装修净高，h≥2 600 mm；

Hn——出入口尾部结构内墙面装修高度；

L上——自动扶梯上工作点至扶梯上部支撑结构水平段长度；

d——出入口平台标高与室外场地标高的高差；

e——出入口尾部基本覆土厚度；

f——出入口尾部结构顶板厚度。

城市轨道交通车站出入口出地面区域剖面参数设计如图3所示，其中的a、b、c、d、e、f按各城市常规结构及装修尺寸做法取值。

注:标高单位为m,其余尺寸单位为mm。

4 出入口结构设计参数应用示例

按照上述参数设定，套用苏州市轨道交通车站出入口的设计常数[4]，并假设场地坡度高差D1大于场地标高高差D2，对苏州市轨道交通S1线原有出入口设计方案进行优化。其中:a取550 mm，b取250 mm，c取5 200 mm，d取480 mm，e取300 mm，f取400 mm，α取30°,L上取5 450 mm，h取2 600 mm，代入计算可得Hn>1 750 mm，L>13 234 mm。S1线车站标准出入口原方案敞口段的长度为12 000 mm，地面建筑装修模数为1 500 mm。按装修模数取整，则优化方案敞口段长度L取值13 500 mm，故：Lz取19 250 mm，Hn取1 903 mm。优化后S1线车站标准出入口地面区域的剖面图如图4所示。

在其它控制因素相同的前提下，与原方案相比，优化方案的出入口敞口段加长了1 500 mm，尾部结构顶板降低了824 mm，如图5所示。优化方案的尾部结构设计可适应场地坡度3.5%、高差674 mm的场地变化。

注:标高单位为m,其余尺寸单位为mm。

注:标高单位为m,其余尺寸单位为mm。

5 结语

地下车站出入口尾部结构突出地面的问题仅为城市轨道交通线路设计及实施过程中发现问题的冰山一角。本文从造成出入口尾部结构突出地面的原因与各控制因素的逻辑关系出发，明确提出了地下车站出入口地面区域的精细化设计的思路与关注点，并给出可供操作的设计参数，以示例验证了设计参数的可行性。

通过精细化设计优化的标准设计，可从设计源头避免出入口尾部结构突出地面问题的重复出现。苏州市轨道交通S1线车站标准出入口的优化方案已在S1线所有车站出入口设计中使用，并在苏州市轨道交通后续建设线路的出入口施工图设计中继续推广。

本文所采取的以解决问题为出发点、以逻辑分析确定问题的控制因素、以参数化形式表达控制因素之间的逻辑关系、最终通过计算确定优化方案的精细化设计的流程与方法，可作为后续城市轨道交通线路精细化设计提供方法与方向，供设计人员借鉴。